4.2. Основи виробництва скла

Сировинні матеріали для виробництва скла розділяють на основні й допоміжні.

До основних належать кварцовий пісок, сода, доломіт, вапняк, поташ, сульфат натрію.

Допоміжні матеріали вводять у шихту для зміни норм технологічного процесу (прискорення варіння) і надання склу необхідних властивостей. До них відносять: освітлювачі (сульфати натрію і алюмінію, калієва селітра), які сприяють видаленню із скломаси газових пухирців, глушники (кріоліт, плавиковий шпат, подвійний суперфосфат), які забезпечують світлорозсіювальні властивості скла, барвники, що додають склу заданий колір (кобальт - синій, хром - зелений, марганець - фіолетовий, залізо - коричневий, синій, зелений тони і т д.).

Виробництво скла включає наступні технологічні операції:

• підготовка сировинних матеріалів (сушіння, подрібнювання);

• приготування скляної шихти (дозування і змішування компонентів);

• варіння скломаси;

• формування із скломаси виробів;

• термічна, хімічна чи механічна обробка виробів для поліпшення властивостей.

Варіння скломаси є основним і відповідальним етапом у технології склоробного виробництва. Скловаріння проводять у склоплавильних печах безупинної дії (ванні печі) чи періодичної дії (горшкові печі). При нагріванні шихти до 1100..1150 ^оС утворюється розплав, відбувається силікатоутворення. Подальше підвищення температури приводить до повного розчинення найбільш тугоплавких компонентів SiО₂ і Аl₂О₃, утворюється скломаса, насичена газовими пухирцями, яка має неоднорідний склад. Подальший підйом температури до 1500…1600 ^оС є необхідним для освітлення і гомогенізації скломаси. При цій температурі знижується в'язкість розплаву, відповідно полегшується видалення газових включень і одержання однорідного розплаву. Заключним етапом скловаріння є процес охолодження розплаву до температури, що забезпечує необхідну в'язкість для виготовлення виробу прийнятим методом (прокат, пресування, лиття, витягування, видування). Формування виробів здійснюється різними методами. Так, для формування листового скла використовують спосіб вертикального (горизонтального) чи витягувального способу стрічки, що плаває (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Схема роботи машини вертикального витягування скла

1 - стрічка скла; 2 - скляний розплав; 3 - валики; 4 - шахта машини; 5 - камера; 6 - пальник для підтримки високої температури в камері; 7 - холодильники

Крім зазначених способів скляні вироби формують литтям, прокатом, пресуванням, видуванням.

Випал – технологічна операція, метою якої є зняття залишкових напружень, що виникли при охолодженні скломаси. Скло вторинне нагрівають до утворення його пластичного стану, після чого повільно і рівномірно охолоджують.

4.3. Властивості скла і скловиробів

Найбільш важливими оптичними властивостями скляних матеріалів є показники світлопропускання, світлозаломлення, відображення і розсіювання. Звичайне силікатне скло здатне пропускати всю видиму частину спектра і не пропускати інфрачервоні й ультрафіолетові промені. Звукоізолююча здатність 1 см скла відповідає цегельній стіні в півцегли – 12 см. Силікатне скло має високу хімічну стійкість до більшості агресивних середовищ. Теплопровідність скла знаходиться в межах 0,5-1,0 Вт/(м ^оС), теплоізоляційні скловироби мають коефіцієнт теплопровідності 0,032-0,14 Вт/(м ^оС).

Густина звичайного будівельного силікатного скла – 2,5 г/см³, однак густина скла спеціального призначення може бути від 2,2 до 6 г/см³. Межа міцності при стиску становить 600-1000 МПа, технічна межа міцності при розтяганні - 30-90 МПа. Основним недоліком скла є крихкість, поганий опір ударним навантаженням.