Vetro: cos'è, tipi, tecnologia di produzione, proprietà, scopo

Il vetro è un materiale che non ha eguali in alcune proprietà. Fino ad ora sono stati utilizzati ingredienti naturali per la sua produzione, il riciclaggio di un prodotto danneggiato può verificarsi ripetutamente senza perdita di qualità e quasi senza sprechi.

definizione

Il vetro può essere in diversi stati aggregativi in ​​diverse fasi della produzione. Eppure, il vetro: di cosa si tratta e di cosa è fatto?

Secondo la definizione scientifica, il vetro è un qualsiasi corpo amorfo ottenuto con il metodo del fuso, che con l'aumentare della viscosità acquisisce le proprietà di un solido. Inoltre, il processo di transizione da uno stato all'altro è reversibile.

Storia del materiale

Nella vita di tutti i giorni, usiamo il vetro ogni giorno. Di cosa si tratta e di cosa è fatto - queste sono domande raramente fatte in tempi moderni, il materiale ci è così familiare. Gli scienziati ritengono che il vetro sia stato inizialmente ottenuto per caso, per tracciare l'emergere della tecnologia è impossibile. I primi prodotti risalgono al 2540 aC circa. Nell'antica ricetta c'erano tre componenti: soda, sabbia e allumina. Successivamente hanno imparato a migliorare le proprietà del materiale aggiungendo gesso, dolomite e altri componenti agli ingredienti principali. L'intera composizione da cui viene prodotto il vetro è chiamata carica.

Il vetro colorato cominciò a ricevere, usando pigmenti naturali - ossidi ossido di cromo nichel, additivi al cobalto. Il primo prodotto stampato è stato ottenuto nel I secolo dC da maestri romani. Hanno inventato la lastra di vetro. La tecnologia per la produzione di vetro in lastre era quella di soffiare un'enorme bolla cilindrica nella crescita umana da una massa calda. Fino a quando si è raffreddato, è stato tagliato lungo la sezione lunga e disposto su pallet per il livellamento. Tale tecnica era comune per tutto il 20esimo secolo. In Russia, la produzione di vetro fu aperta nel 17 ° secolo e si trovava nel villaggio di Dukhanin, a quel tempo solo gli stranieri erano padroni.

struttura

Il vetro è usato per una varietà di scopi. Cos'è il vetro, lo comprendiamo e quali sono i suoi ingredienti principali? La composizione degli ingredienti originali per l'intero periodo di pratica del materiale di produzione non è cambiata. I tre componenti principali costituiscono la base (carica) - questa è silice o sabbia silicea, soda (ossido di sodio) e ossido di calcio, noto come calce. I componenti sono combinati in alcune proporzioni e fusi in un forno a una temperatura compresa tra 300 e 2500 ° C. A seconda delle proprietà desiderate, alla miscela si aggiungono cloruro di potassio, anidride borica, vetro rotto di precedenti materie prime bollenti o riciclate.

tecnologia

Per migliorare o indebolire le proprietà dei composti nel processo di fusione, vengono aggiunti amplificatori, silenziatori, coloranti, decoloranti, ecc .. Dopo la bollitura, la massa viene rapidamente raffreddata, evitando così la formazione di cristalli. Di tutti gli ingredienti, la più grande percentuale nella ricetta è sabbia - dal 60 all'80%. La sabbia funge da nucleo attorno al quale si forma un materiale vetroso. La tecnologia della produzione del vetro è rimasta immutata per secoli.

La calce è un altro componente senza il quale il vetro non viene prodotto. Cosa è ossido di calcio negli ingredienti? Questo componente conferisce al materiale stabilità chimica e migliora la brillantezza. Il vetro può essere fuso solo dalla sabbia e dalla soda, ma senza calcare si dissolverà in acqua. Il terzo giocatore nella composizione della miscela è un ossido di metallo - sodio o potassio (fino al 17%). Nella miscela viene introdotta nella forma carbonato di sodio o potassio. Questi componenti riducono il punto di fusione, consentendo ai singoli grani di fondere completamente e fondersi in un monolite.

tipi

A seconda dei componenti utilizzati nella composizione della carica, i diversi tipi di vetro:

• Quartz. È fatto di un componente - silice. Ha alte qualità: resistente alle alte temperature (fino a 1000 ° C) e agli shock termici, trasmette lo spettro di radiazioni visibili e ultraviolette. La produzione è associata ad alti costi energetici, dal momento che la silice (vetro di silicato) è una materia prima refrattaria ed è difficile da modellare. Le principali aree di applicazione sono la vetreria chimica e di laboratorio, parti di sistemi ottici, lampade al mercurio, ecc.
• Silicato di sodio È fatto di due componenti, la composizione di vetro è sabbia silicea e soda (1: 3). Le sue proprietà sono ampiamente utilizzate nell'industria come componente di qualsiasi processo, ma non sono utilizzate in altre aree, i prodotti non ne sono fatti. Il principale svantaggio è che è solubile in acqua.
• Lime. Il tipo più comune di materiale da cui provengono la maggior parte dei prodotti è il vetro piano, i contenitori di vetro, i tessuti a specchio, i piatti e molto altro.
• Piombo. Nella composizione classica del bicchiere (a pagamento) viene proporzionalmente aggiunto ossido di piombo Il vetro al piombo ha migliorato le proprietà dielettriche, che gli consentono di essere utilizzato come il miglior isolante nei tubi televisivi, negli oscilloscopi, nei condensatori, ecc. La presenza di piombo in una massa di vetro conferisce al materiale un ulteriore splendore e brillantezza, che viene spesso utilizzato nella produzione di prodotti artistici, piatti, ecc. D. Crystal - uno dei tipi di vetro al piombo.
• Borosilicato. L'aggiunta di ossido di boro alla composizione del materiale aumenta la sua resistenza allo shock termico fino a 5 volte, le proprietà chimiche sono significativamente migliorate. Il vetro borosilicato viene utilizzato per la fabbricazione di tubi e vetreria di laboratorio e chimica, prodotti per uso domestico. Un esempio di utilizzo su larga scala è uno specchio creato sulla base del vetro borosilicato per il più grande telescopio del mondo.
• Altri tipi di vetro - alluminosilicato, borato, colore, ecc.

Tipi di vetri delle finestre

Il vetro della finestra è il tipo di materiale più ricercato. Trasmette la luce solare, fornisce isolamento termico in inverno ed estate, impedisce al rumore di penetrare, modella esteticamente l'apertura della finestra e svolge molte altre funzioni. Oggi c'è una vasta scelta di tipi di vetro, ognuno dei quali soddisfa determinati requisiti:

• Risparmio energetico. Un tipo di vetro colorato in massa o ricoperto da un film speciale che consente alla radiazione solare a onde corte di entrare nella stanza, e la radiazione a onda lunga dai dispositivi di riscaldamento non viene emessa dalla stanza. Il secondo nome è il vetro selettivo. Fino ad oggi, ha sviluppato diversi tipi di rivestimenti. I più promettenti sono K-glass (deposizione di ossidi metallici sulla superficie) e i-glass (deposizione multistrato sottovuoto di argento - dielettrico).
• Protezione solare. Riduce la trasmissione della luce solare nella stanza. Diviso in due tipi: riflettente e assorbente. L'effetto si ottiene sia colorando il vetro sfuso durante la cottura, sia applicando un film speciale sulla superficie.
• Decorativo. Vetro della finestra con ulteriori caratteristiche estetiche - fantasia, colorato, ecc.

Occhiali di sicurezza

Una delle qualità negative del vetro è la sua fragilità: esistono tecnologie per indurire il materiale. I tipi più comuni sono:

• Rinforzata. Lastre di vetro, durante lo stampaggio di cui viene introdotta la massa metallica nella massa. Ambito di applicazione: locali industriali, dispositivi di illuminazione stradale, rivestimento di pozzi di ascensori, ecc.
• Laminato o triplex . Due o più occhiali sono fissati insieme con un film speciale o liquido. Questo tipo di materiale riduce significativamente il livello di rumore nei locali. Inoltre, quando si utilizzano filtri colorati aggiuntivi durante la laminazione, è in grado di eseguire funzioni di protezione solare. Triplex ha un'elevata stabilità meccanica, quando si rompe il tessuto, i frammenti rimangono attaccati al film, il che lo rende il più sicuro possibile per l'uso in facciata, balcone, finestre, vetri delle porte.
• Ritardante di fiamma . Il più delle volte viene prodotto mediante tecnologia di laminazione con film speciali che, a temperature superiori a 120 ° C, cambiano le loro proprietà fisiche e, espandendosi, diventano opachi, conferendo al vetro rigidità.
• Protettivo È un materiale multistrato costituito da diversi tipi di vetro fissati con un film polimerico. Ad esempio, il vetro di silicato è legato con policarbonato e vetro organico. Tale blocco traslucido è resistente ai danni meccanici, chimici e agli urti. I tipi di vetro protettivi sono resistenti ai proiettili, agli urti, alla penetrazione e ad altri tipi. I requisiti tecnici per il materiale e la classificazione dei vetri di protezione sono regolati da GOST R 51136.
• Temperato. Ha caratteristiche di alta resistenza. L'effetto è fornito dalla tecnologia di produzione del vetro - in uno speciale forno a tunnel, le lastre vengono brevemente esposte alle alte temperature e rapidamente raffreddate. Quando si rompono, il vetro temprato si frantuma in piccoli frammenti che non rappresentano una minaccia per la vita e la salute. Lo svantaggio è l'impossibilità di lavorare la tela indurita, con il minimo impatto, viene distrutta. La maggior parte dei prodotti da vetro temperato vengono prima modellati, tagliati o altrimenti lavorati e solo dopo vengono spenti.

Autoglass

Il vetro per auto ha caratteristiche di resistenza migliorate che soddisfano i requisiti di sicurezza. Ad oggi, la produzione utilizza due tecnologie: laminazione (triplex) e indurimento (stalinite):

• L'indurimento è ottenuto mediante trattamento termico di vetro di silicato ordinario, riscaldandolo in un forno a una temperatura di +600 ° C, seguito da un rapido raffreddamento. Acquisisce resistenza meccanica e termica, ma con forti urti collassa, rompendosi in piccoli frammenti sicuri, che non hanno bordi taglienti e penetranti. Marcatura russa - la lettera "Z", l'europeo - "T" o temperato.
• Laminato - questi sono due vetri sottili, fissati con un film polimerico sotto l'azione della temperatura e del vuoto. Le proprietà del vetro sono tali da rimanere integre con effetti forti, non si rompono in frammenti, se si sono scoppiati. Le parti rimangono nastrate. In triplex ci sono caratteristiche aggiuntive - filtri colore tintometrici nel processo di laminazione, isolamento supplementare della cabina, bassa conduttività termica, ecc.

Sviluppi moderni

Il ventesimo secolo può essere definito un tempo di uso diffuso del vetro. Dopo aver sviluppato la tecnologia dei metodi meccanici per la produzione di materiale, è stato utilizzato in vari campi - come la fibra più fine nelle telecomunicazioni, con non meno successo è utilizzato da grandi blocchi multi-tonnellata nelle tecnologie di costruzione.

Le proprietà del vetro sono diverse, sono ancora in fase di studio presso istituti scientifici e gli artigiani stanno scoprendo nuovi modi per applicare e inventare nuovi tipi. Nel 1940 i vetrai presentarono il vetro espanso al mondo. Le sue qualità sono:

• Leggerezza - non affonda in acqua, ha una struttura cellulare, il peso specifico supera leggermente il peso del tappo.
• Resistenza all'umidità, durata.
• Compatibilità ambientale (la coca cola viene aggiunta alla classica ricetta batch).
• A prova di fuoco (non brucia) e annega il fuoco.
• Il materiale può essere tagliato a pezzi senza compromettere la qualità.

L'ambito di applicazione dei materiali isolanti in acciaio per industrie pericolose, celle frigorifere, ecc.

Per le celle solari utilizzare il vetro con un rivestimento conduttivo di un sottile strato di ossido di metallo. I pannelli rivestiti funzionano a temperature di circa 350 ° C. Inoltre, tale vetro è montato nella cabina di guida per evitare il ghiaccio e mantenere caldo all'interno della cabina.

Un importante risultato della modernità è stata la possibilità di produrre ceramiche di vetro. Il materiale è fabbricato utilizzando la tradizionale tecnologia del vetro, ma nell'ultimo stadio del raffreddamento il processo rallenta e la cristallizzazione si verifica nella massa del materiale. I catalizzatori sono speciali additivi che non influenzano lo stato esterno del vetro, ma formano piccoli cristalli. Il materiale senza deformazione resiste alle alte temperature ed è più resistente a tutti i tipi di danni. Utilizzato nella produzione di razzi, elettrodomestici, laboratori, parti di motori e in molte altre aree.