زجاج السيليكات: الإنتاج والاستخدام

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-02 13:49

الزجاج هو أحد المواد الأكثر طلبًا في مختلف مجالات الحياة. تستخدم في أعمال البناء والتشطيب ، وتصنع منها الأعمال الفنية التطبيقية والراقية ، وتستخدم في صناعة الفضاء. هذه واحدة من المواد المتاحة والبسيطة في التركيب. النوع الأكثر شيوعًا الذي نواجهه ونستخدم منتجات منه غالبًا هو زجاج السيليكات.

ما هذا؟

أقدم قطعة زجاجية هي حبات عُثر عليها خلال أعمال التنقيب في مصر ، ويعتقد العلماء أن هذا الاكتشاف يعود إلى أكثر من خمسة آلاف عام. منذ ذلك الحين ، تغيرت تركيبة الزجاج قليلاً. العنصر الرئيسي للمادة هو رمل الكوارتز (Si0_{2) - سيليكات. يضاف إليها الصودا والبوتاس والحجر الجيري وبعض العناصر الأخرى.}

في الصناعة ، للحصول على كتلة زجاجية ، يتم خلط أكاسيد المواد الأساسية وصهرها في الفرن. تعتمد نقطة الانصهار على المواد المضافة التي تغير خصائص الزجاج. يتم تشكيل الكتلة الناتجة بعدة طرق: من خلال صنع ألواح الزجاج ، وإعطائها أشكالًا مختلفة (أطباق ، وظلال للثريات ، وزجاج للساعات ، وما إلى ذلك) ، وصنع فراغات لمعالجة القطع اللاحقة بواسطة نافخات الزجاج ، وغير ذلك الكثير.

بقدم Lomonosov M. V. و Kitaygorodsky NI مساهمة كبيرة في تطوير صناعة الزجاج ، وكان Mendeleev D. I. وآخرون مهتمين بالجانب العملي للقضية.من السهل تحديد مادة "زجاج السيليكات". ما هذا؟ مادة لها بنية بلورية غير متبلورة للهيكل ، يتم الحصول عليها عن طريق ذوبان الأكاسيد المختلطة مع التبريد اللاحق.

صنع الزجاج

العنصر الرئيسي في إنتاج الزجاج هو رمل الكوارتز ، حيث تضاف إليه خمسة مكونات على الأقل بنسب. اعتمادًا على الأغراض الأخرى لاستخدام المواد التي تم الحصول عليها ، يتم عمل إضافات للوصفة الرئيسية: عوامل مؤكسدة ، عوامل إسكات ، مزيلات اللون ، أصباغ ، مسرعات ، وما إلى ذلك. تستخدم أكاسيد المعادن كأصباغ. على سبيل المثال ، سوف يلون النحاس كتلة من الزجاج باللون الأحمر ، ويعطي الحديد لونًا أزرق أو أصفر ، وستعطي أكاسيد الكوبالت لونًا أزرق ، وستعطي الفضة الغروية لونًا أصفر.

يتم تحميل الخليط الجاف المحضر في فرن صهر الزجاج ، حيث يتم صهر المواد الخام عند درجة حرارة 1200-1600 درجة مئوية ، وتستغرق العملية من 12 إلى 96 ساعة. يتم الانتهاء من إنتاج الزجاج من خلال عملية التبريد السريع ، فقط في ظل هذه الحالة ، ستحصل كتلة الزجاج على جميع الصفات المطلوبة: الشفافية والمقاومة الميكانيكية والخصائص الإضافية المنصوص عليها في عملية خلط الأكاسيد.

أنواع زجاج السيليكات

إنتاج المواد هو عملية كثيفة الاستخدام للطاقة ، ويتم التعامل معه بواسطة صناعة السيليكات. يتم إنتاج الزجاج في الصناعة فيأفران من النوع النفقي مع صيانة مستمرة لدرجة الحرارة المحددة. يتم تحميل المزيج الجاف من أحد طرفي الفرن ، ويتم تفريغ المواد النهائية عند المخرج.

نظرًا للتطبيق الواسع في مختلف الصناعات ، يمكن تقسيم زجاج السيليكات إلى أنواع:

• كوارتز بدون شوائب من أكاسيد الصوديوم والبوتاسيوم زجاج خالٍ من القلويات. لديها مقاومة عالية للحرارة وخصائص كهربائية ممتازة. من عيوبه - يصعب معالجتها
• صودا ، بوتاسيوم ، صوديوم ، بوتاسيوم - زجاج قلوي. النوع الأكثر شيوعًا من المواد المناسبة للاستخدام العام. يتم استخدامه لصنع الزجاج لحوض السمك وزجاج النوافذ والأطباق والمزيد.
• قلوي يحتوي على نسبة عالية من أكاسيد المعادن الثقيلة. على سبيل المثال ، إضافة الرصاص ضرورية للحصول على زجاج بصري بلوري.

استخدام متعدد الأغراض

يحتوي زجاج السيليكات على عدد من الخصائص التي تسمح باستخدامه في نطاق واسع. يمكن تعزيز كل من صفاته ، فيما يتعلق بفرص إضافية تفتح. على سبيل المثال ، يعمل الزجاج المطلي بالملغم كمرآة ويمكن استخدامه أيضًا كلوح شمسي في ظل ظروف معينة.

الخصائص الصحية والعملية للأواني الزجاجية لا يمكن إنكارها. لا تحتوي المادة على مسامية ، مما يعني أن البكتيريا المسببة للأمراض لا تتكاثر فيها ، فهي سهلة التنظيف ، ومقاومة لأي منتجات غذائية. تعد الأطباق المقاومة للحرارة منه متعددة المهام: يمكنك الخبز في درجة حرارة عالية في الفرن أو وضعهافريزر بدون اي اضرار

طبقة وسمك

المادة لها سماكة مختلفة ، مما يحدد قدراتها. ورقة ، 2 مم ، مناسبة للنوافذ. يستخدم الزجاج لحوض السمك 5 مم على الأقل ، اعتمادًا على حجم الماء الذي يتم سكبه في الحاوية. ومع ذلك ، يتوصل علماء الأحياء المائية بشكل متزايد إلى استنتاج مفاده أن استخدام نظير أكريليك أكثر ملاءمة ، خاصة إذا كانت السعة 500 لتر أو أكثر مطلوبة.

يوسع استخدام المواد المصفحة (ثلاثي) الاحتمالات: النسيج الملصق بفيلم بوليمر غير قابل للتدمير عمليًا ، إنه آمن ، لأنه لا ينهار. يكاد يكون من المستحيل كسر زجاجين من السيليكات بسمك 10 مم بطبقة فيلم بمطرقة. يستخدم Triplex لإنشاء جسور شفافة ، وتكسية واجهات المباني ، وتسييج المسبح ، وما إلى ذلك.

خصائص

استخدام المواد القائمة على السيليكات يجد مكانه في البناء. يتم استخدامها ليس فقط لتصنيع النوافذ ، ولكن أيضًا كحماية إضافية وكمادة رابطة. لذلك ، يتم معالجة كتل الأساس بالزجاج السائل ، مما يجعلها مقاومة للرطوبة والفطريات وتقلبات درجات الحرارة وما إلى ذلك.

تُستخدم مادة منحنية نصف شفافة أو غير لامعة في الحياة اليومية ، وتصنع منها أبواب الأثاث وكبائن الاستحمام وواجهات المباني وما إلى ذلك.

زجاج السيليكات له الخصائص التالية:

• الشفافية
• عاكس.
• مستدام.
• مقاومة للحرارة.
• مقاومة للبيئات الكيميائية العدوانية.
• مقاومة للبيئات الطبيعية العدوانية.
• المتانة.
• الموصلية الحرارية المنخفضة.

صفات إضافية ، مثل مقاومة الإجهاد والضرر الميكانيكي ، تُعطى للمادة عن طريق التصلب. جوهر العملية هو التسخين السريع ونفس التبريد السريع في فترة زمنية قصيرة. تزداد القوة 4-5 مرات. يستخدم في صناعة زجاج الساعة ، وأوراق الأبواب ، والأثاث ، والفواصل الداخلية.

صنع المنتجات

يتم إنتاج الأواني الزجاجية والأدوات المنزلية من السيليكات بعدة طرق رئيسية:

• الضغط. تُسكب الكتلة اللزجة في قالب ثابت ، وبعد ذلك يتم ضبط معلمات معينة باستخدام الجزء المتحرك من القالب (المثقاب). قد يكون للقالب الموجود على السطح الداخلي نمط يتم نقله إلى الجزء الخارجي من المنتج أثناء عملية الختم.
• تفجير. تختلف في الميكانيكية واليدوية. سمك الجدار للمنتج يختلف من 1 مم إلى 10 مم. المزهريات والزجاجات وأكواب النبيذ والأكواب مصنوعة بهذه الطريقة. تهب اليد هو فن. تخلق نافخات الزجاج الرئيسية أعمالًا فريدة من نوعها من خلال الجمع بين الكتل الشفافة والملونة ، بما في ذلك المعادن والمواد الخام الطبيعية والذهب وما إلى ذلك في جسم العمل. لا توجد منتجات متطابقة يدوية الصنع
• صب. وهي تستخدم أساسا لصنع التماثيل والتماثيل. في الصناعة ، عن طريق الصب والبصريةزجاج
• مفصل متعدد المراحل. يتم استخدام الأجزاء التي تنتجها تقنيتان: النفخ والضغط. على سبيل المثال ، يتم نفخ الحاوية الزجاجية ويتم الضغط على الجذع ، ويتم توصيل الأجزاء النهائية.

علاج زخرفي

زجاج السيليكات مادة خصبة لأنواع كثيرة من الزخرفة. ميِّز بين التصميم الساخن والبارد

الأطعمة الساخنة تشمل:

• تلوين بالجملة بأكاسيد المعادن.
• مزج كتلة من ألوان مختلفة مع مزيد من التشكيل (زجاج البندقية مع البقع).
• طقطقة. يتم تشكيل الكتلة في منتج ، ويتم تبريدها بشكل حاد ، ونتيجة لذلك تظهر تشققات سطحية ، ويتم صهر المنتج لإصلاحه.
• الانصهار.
• تشكيل ساخن للأسلاك ، خيوط مع إضافة لاحقة للمنتج.
• تشكيل شكل حافة إضافي أثناء النفخ. تحقق باستخدام الأدوات.

أشكال الديكور الباردة:

• ميكانيكي: طحن ، نقش ، قطع الماس ، السفع الرملي.
• كيميائي: حفر بحمض الهيدروفلوريك
• مطبق: الرسم ، الرسم الملصق ، طباعة الشاشة الحريرية ، المعدنة ، رش البلازما ، الطلاء بالطلاء اللامع.

أنواع أخرى من الزجاج

جعلت التقنيات الحديثة من الممكن إعطاء زجاج السيليكات صفات إضافية. من بين هؤلاء الأكثر إثارة للاهتمام والمطلوب:

الزجاج الذكي: نوع المادة التي تتغيرخصائصهم تحت تأثير الظروف الخارجية. على سبيل المثال ، تحت تأثير التيار الكهربائي ، يصبح المنتج باهتًا ، وعندما تنفصل الدائرة ، يعود إلى حالة شفافة.

الألياف الزجاجية (الألياف الزجاجية): يتم الحصول عليها عن طريق سحب المواد إلى خيوط رفيعة (تقاس بالميكرونات). أنها تخلق مادة مرنة إلى حد ما. تستخدم لإنتاج الألياف البصرية والمواد العازلة وما إلى ذلك.

الزجاج الموضح: زجاج السيليكات العادي له صبغة خضراء أو رمادية يمكن رؤيتها بوضوح عند رؤيتها من خلال القطع. نتيجة لذلك ، تبين أن القماش ملون قليلاً. لتجنب هذا التأثير ، تتم إضافة مبيضات أثناء عملية التصنيع لتحييد اللون غير المرغوب فيه. يختلف عن المواد العادية في زيادة نقل الضوء ، ونقل الألوان دون تغيير اللون.