זכוכית סיליקט: ייצור ושימוש

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-02 13:54

זכוכית היא אחד החומרים הפופולריים ביותר המבוקשים לתחומי חיים שונים. הוא משמש בעבודות בנייה וגימור, עשויות ממנו יצירות אמנות שימושית וגבוהה ומשמשים בתעשיית החלל. זהו אחד מהחומרים הזמינים והפשוטים בקומפוזיציה. הסוג הנפוץ ביותר שאנו נתקלים בו לרוב ומשתמשים במוצרים ממנו הוא זכוכית סיליקט.

מה זה?

חתיכת הזכוכית העתיקה ביותר היא חרוזים שנמצאו במהלך חפירות במצרים, מדענים מאמינים שהממצא הוא בן יותר מחמשת אלפים שנה. מאז, הרכב הזכוכית השתנה מעט. היסוד העיקרי של החומר הוא חול קוורץ (Si0_{2) - סיליקט. סודה, אשלג, אבן גיר ועוד כמה אלמנטים נוספים.}

בתעשייה, כדי להשיג מסת זכוכית, מערבבים תחמוצות של חומרים בסיסיים וממיסים אותם בכבשן. נקודת ההיתוך תלויה בתוספים המשנים את תכונות הזכוכית. המסה המתקבלת מיוצרת בכמה דרכים: על ידי יצירת זכוכית, הענקת צורות שונות (כלים, גוונים לנברשות, זכוכית לשעונים וכו'), יצירת ריקים לעיבוד חלקים לאחר מכן על ידי מפוחי זכוכית, ועוד הרבה יותר.

BLomonosov M. V., Kitaygorodsky N. I. תרמו תרומה משמעותית לפיתוח ייצור הזכוכית, Mendeleev D. I. ואחרים התעניינו בצד המעשי של הנושא. קל להגדיר את החומר "זכוכית סיליקט". מה זה? חומר בעל מבנה אמורפי-גבישי של המבנה, המתקבל על ידי המסת תחמוצות מעורבות עם קירור לאחר מכן.

ייצור זכוכית

האלמנט העיקרי לייצור זכוכית הוא חול קוורץ, אליו מוסיפים לפחות חמישה מרכיבים בפרופורציות. בהתאם למטרות הנוספות של השימוש בחומר המתקבל, מיוצרים תוספים למתכון הראשי: חומרי חמצון, חומרי השתקה, מסיר צבע, צבעים, מאיצים וכן הלאה. תחמוצות מתכת משמשות כצבעים. לדוגמה, נחושת תצבע מסה של זכוכית באדום, ברזל ייתן גוון כחול או צהוב, תחמוצות קובלט יתנו צבע כחול, וכסף קולואידי ייתן גוון צהוב.

התערובת היבשה המוכנה מועמסת לתוך תנור התכת זכוכית, שם חומר הגלם מומס בטמפרטורה של 1200-1600 מעלות צלזיוס, התהליך אורך בין 12 ל-96 שעות. ייצור הזכוכית מסתיים בתהליך הקירור המהיר, רק בתנאי זה תקבל מסת הזכוכית את כל האיכויות הנדרשות: שקיפות, עמידות מכנית ותכונות נוספות שנקבעו בתהליך ערבוב תחמוצות.

סוגי זכוכית סיליקט

ייצור חומרים הוא תהליך עתיר אנרגיה, והוא מטופל על ידי תעשיית הסיליקט. ייצור הזכוכית בתעשייה מתבצע בתנורים מסוג מנהרה עם תחזוקה רציפה של הטמפרטורה שנקבעה. תערובת יבשה מועמסת מקצה אחד של הכבשן, חומר מוגמר נפרק ביציאה.

בשל היישום הרחב בתעשיות שונות, ניתן לחלק את זכוכית הסיליקט לסוגים:

• קוורץ ללא זיהומים של תחמוצות נתרן, אשלגן הוא זכוכית נטולת אלקליות. יש לו עמידות גבוהה לחום ותכונות חשמליות מצוינות. מבין החסרונות - קשה לעיבוד.
• סודה, אשלגן, נתרן-אשלגן - זכוכית אלקליין. סוג החומר הנפוץ ביותר המתאים לשימוש כללי. הוא משמש לייצור זכוכית לאקווריום, זכוכית לחלון, כלים ועוד.
• אלקליין עם תכולה גבוהה של תחמוצות מתכות כבדות. לדוגמה, הוספה של עופרת נחוצה כדי להשיג זכוכית אופטית קריסטל.

שימוש רב תכליתי

לזכוכית סיליקט יש מספר תכונות המאפשרות שימוש במגוון רחב. ניתן לשפר כל אחת מהתכונות שלה, שבקשר אליהן נפתחות הזדמנויות נוספות. לדוגמה, זכוכית מצופה אמלגם משמשת כמראה ויכולה לשמש גם כפאנל סולארי בתנאים מסוימים.

אין להכחיש את התכונות ההיגייניות והמעשיות של כלי זכוכית. לחומר אין נקבוביות, מה שאומר שחיידקים פתוגניים אינם מתרבים בו, הוא קל לניקוי, עמיד בפני כל מוצרי מזון. מנות עמידות חום ממנו הן מולטי-טאסקינג: אפשר לאפות בטמפרטורה גבוהה בתנור או להכניסמקפיא ללא כל נזק.

שכבה ועובי

לחומר יש עובי שונה, שקובע את יכולותיו. סדין בעובי 2 מ"מ מתאים לחלונות. זכוכית לאקווריום משמשת לפחות 5 מ"מ, תלוי בנפח המים שנשפך למיכל. עם זאת, אקווריסטים מגיעים יותר ויותר למסקנה שהשימוש באנלוג אקרילי נוח הרבה יותר, במיוחד אם נדרשת קיבולת של 500 ליטר או יותר.

השימוש בחומר למינציה (טריפלקס) מרחיב את האפשרויות: הבד המודבק בסרט פולימרי כמעט בלתי ניתן להריסה, הוא בטוח, כי הוא לא מתפורר. זה כמעט בלתי אפשרי לשבור שתי כוסות סיליקט בעובי של 10 מ מ עם שכבת סרט עם פטיש. טריפלקס משמש לייצור גשרים שקופים, חיפוי חזיתות מבנים, גידור בריכות וכו'.

Properties

השימוש בחומרים מבוססי סיליקט מוצא את מקומו בבנייה. הם משמשים לא רק לייצור חלונות, אלא גם כהגנה נוספת וקלסר. אז, בלוקי יסוד מטופלים בזכוכית נוזלית, מה שהופך אותם עמידים בפני לחות, פטריות, תנודות טמפרטורה וכו'.

חומר שקוף או מט מעוקל משמש בחיי היומיום, דלתות רהיטים, תאי מקלחת, חזיתות מבנים וכן הלאה עשויות ממנו.

לזכוכית סיליקט יש את המאפיינים הבאים:

• שקיפות.
• רפלקטיבי.
• בר-קיימא.
• עמיד בחום.
• עמיד בפני סביבות כימיות אגרסיביות.
• עמיד בפני סביבות אגרסיביות טבעיות.
• עמידות.
• מוליכות תרמית נמוכה.

איכויות נוספות, כגון עמידות בפני מתח ונזק מכני, ניתנות לחומר על ידי התקשות. מהות התהליך הוא חימום מהיר ואותו קירור מהיר בפרק זמן קצר. החוזק עולה פי 4-5. הוא משמש לייצור זכוכית לשעון, דפי דלת, רהיטים, מחיצות פנים.

ייצור מוצרים

כלי זכוכית ופריטי בית סיליקט מיוצרים בכמה דרכים עיקריות:

• לוחץ. את המסה הצמיגה יוצקים לתבנית קבועה, ולאחר מכן נקבעים פרמטרים מסוימים באמצעות החלק הנייד של התבנית (אגרוף). לתבנית על המשטח הפנימי עשויה להיות דוגמה המועברת לחלק החיצוני של המוצר במהלך תהליך ההחתמה.
• נשיפה החוצה. שונה במכני וידני. עובי הדופן של המוצר נע בין 1 מ"מ ל-10 מ"מ. אגרטלים, בקבוקים, כוסות יין, כוסות עשויים בדרך זו. נשיפה ביד היא אומנות. מאסטר מנפחי זכוכית יוצרים עבודות ייחודיות בשילוב מסות שקופות וצבעוניות, לרבות מתכת, חומרי גלם טבעיים, זהב וכדומה בגוף העבודה. אין מוצרים זהים בעבודת יד.
• ליהוק. הוא משמש בעיקר להכנת פסלונים, פסלונים. בתעשייה, על ידי יציקה, אופטיזכוכית.
• ארטיקולציה רב-שלבית. נעשה שימוש בחלקים המיוצרים בשתי טכנולוגיות: ניפוח ולחיצה. לדוגמה, מיכל הזכוכית מפוצץ והגבעול נלחץ, החלקים המוגמרים מחוברים.

טיפול דקורטיבי

זכוכית סיליקט היא חומר פורה לסוגי קישוט רבים. הבחנה בין עיצוב חם לקר.

מזונות חמים כוללים:

• צביעה בתפזורת עם תחמוצות מתכת.
• ערבוב מסה של צבעים שונים עם עיצוב נוסף (זכוכית ונציאנית עם כתמים).
• קרקל. את המסה יוצקים למוצר, מתקררים בחדות, כתוצאה מכך מופיעים סדקים משטחים, וממיסים את המוצר לקיבועו.
• Fusing.
• יצירה חמה של חוטים, חוטים עם תוסף עוקב למוצר.
• יצירת צורת קצה נוספת במהלך הנשיפה. הושג על ידי שימוש בכלים.

צורות עיצוב קרות:

• מכני: השחזה, חריטה, חיתוך יהלומים, התזת חול.
• כימיקל: תחריט עם חומצה הידרופלואורית.
• יישום: ציור, ציור מדבקות, הדפסת משי, מטאליזציה, התזת פלזמה, צביעה עם צבעי ברק.

סוגים אחרים של זכוכית

טכנולוגיות מודרניות אפשרו להעניק לזכוכית סיליקט איכויות נוספות. מבין אלה, המעניינים והמבוקשים ביותר הם:

זכוכית חכמה: סוג החומר שמשתנהתכונותיהם בהשפעת תנאים חיצוניים. לדוגמה, בהשפעת זרם חשמלי, המוצר נעשה עמום, כאשר המעגל מנותק הוא חוזר למצב שקוף.

פיברגלס (פיברגלס): מתקבל על ידי משיכת חומר לחוטים דקים (נמדדים במיקרונים). הם יוצרים חומר גמיש למדי. משמש לייצור סיבים אופטיים, חומרי בידוד וכו'

זכוכית מבהירה: לזכוכית סיליקט רגילה יש גוון ירקרק או אפרפר הנראה בבירור במבט מבעד לחיתוך. כתוצאה מכך, הבד מתברר כצבעוני מעט. כדי להימנע מהאפקט הזה, מוסיפים חומרי הבהרה במהלך תהליך הייצור כדי לנטרל צבע לא רצוי. הוא שונה מחומר רגיל בהעברת אור מוגברת, העברת צבעים ללא שינוי צבע.