Γυαλί - τι είναι και πώς παράγεται; ιδιότητες γυαλιού

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Καθένας από εμάς έχει συναντήσει γυαλί περισσότερες από μία φορές. Κάθε μαθητής ξέρει τι είναι αυτό το εύθραυστο και διαφανές υλικό. Το βλέπουμε καθημερινά σε καθρέφτες, παράθυρα, πιάτα και έπιπλα, αλλά το ξέρουμε καλά; Πώς παράγεται, τι είναι και ποιες είναι οι ιδιότητες του γυαλιού;

Τι σημαίνει αυτή η λέξη

Υπάρχουν πολλά υλικά αναφοράς που μπορούν να βοηθήσουν σε αυτό. Ποια είναι η σημασία της λέξης «γυαλί» σύμφωνα με μια από τις πιο δημοφιλείς πηγές; Το λεξικό του Ozhegov χαρακτηρίζει αυτή την ουσία ως στερεό υλικό που λαμβάνεται από χαλαζιακή άμμο αναμεμειγμένη με οξείδια ορισμένων μετάλλων. Ακόμη και ο ορισμός δίνει κάποια ιδέα για το πώς παράγεται το υλικό. Αλλά θα προχωρήσουμε σε αυτό το θέμα αργότερα.

Σίγουρα όλοι είναι συνηθισμένοι στο γεγονός ότι το γυαλί είναι ένα διαφανές υλικό. Αλλά δώστε προσοχή - το λεξικό του Ozhegov δεν δίνει μια τέτοια διευκρίνιση. Το γυαλί μπορεί να είναι όχι μόνο διαφανές, αλλά και χρωματιστό ή παγωμένο. Αλλά η σύνθεση του υλικού δεν διαφέρει σημαντικά.

Από τι γυαλί είναι φτιαγμένο

Η σύνθεση Standard γυαλιού είναι ένα μείγμα από καθαρή χαλαζιακή άμμο, ασβέστη και σόδα. Για να αλλάξετε τις ιδιότητες ενός υλικού,χρησιμοποιούνται διάφορα πρόσθετα. Ωστόσο, το κύριο συστατικό είναι ακριβώς η καθαρή άμμος του ποταμού. Η ποσότητα του είναι περίπου το 75% του συνόλου του μείγματος. Η σόδα σάς επιτρέπει να μειώσετε το σημείο τήξης της άμμου σχεδόν 2 φορές. Ο ασβέστης προστατεύει το γυαλί από τις περισσότερες χημικές ουσίες και προσθέτει δύναμη και λάμψη.

Επιπλέον ακαθαρσίες:

• Μαγγάνιο. Προστίθεται στο γυαλί για να αποκτήσει μια συγκεκριμένη πράσινη απόχρωση. Το νικέλιο ή το χρώμιο μπορούν να χρησιμοποιηθούν για άλλα χρώματα.
• Ο μόλυβδος δίνει στο γυαλί επιπλέον λάμψη και χαρακτηριστικό κουδούνισμα. Το υλικό είναι πιο κρύο στην αφή. Το γυαλί με ένα μείγμα μολύβδου ονομάζεται κρύσταλλο.
• Το οξείδιο του βορικού οξέος δίνει επίσης στο υλικό πρόσθετη λάμψη και διαφάνεια, ενώ μειώνει τον συντελεστή θερμικής διαστολής των προϊόντων.

Ιστορία παραγωγής γυαλιού

Ακόμη και πριν από 6000 χρόνια, οι άνθρωποι μπόρεσαν να δημιουργήσουν αυτό το όμορφο και εύθραυστο υλικό. Φυσικά, η εμφάνισή του ήταν κάπως διαφορετική από το σύγχρονο γυαλί, αφού στην αρχαία Αίγυπτο και τη Μεσοποταμία δεν υπήρχε εξοπλισμός για καθαρισμό άμμου υψηλής ποιότητας και άλλα εργαλεία. Παρόλα αυτά, η παραγωγή γυαλιού ξεκίνησε εκεί. Χάρη στην αντοχή του στις περιβαλλοντικές επιρροές, αυτό το υλικό έχει δώσει στους ιστορικούς μια ιδέα για τον πολιτισμό και τις τεχνικές δυνατότητες των πιο αρχαίων λαών.

Στη Ρωσία, το πρώτο εργοστάσιο γυαλιού εμφανίστηκε το 1636. Βρισκόταν κοντά στη Μόσχα. Εκεί φτιάχνονταν πιάτα.και τζάμια παραθύρων. Αυτός ο κλάδος της βιομηχανίας έλαβε μεγάλη ανάπτυξη υπό τον Peter I.

Μόλις το 1859 η εφεύρεση της αντλίας υψηλής πίεσης κατέστησε δυνατή τη δημιουργία γυαλιού χωρίς τη συμμετοχή υαλοφυσητών. Αυτό απλοποίησε πολύ την παραγωγή. Και στις αρχές του 19ου αιώνα, ανακαλύφθηκε μια ενδιαφέρουσα ιδιότητα του υλικού - εάν το τελικό προϊόν θερμανθεί σε μια ορισμένη θερμοκρασία, οι μηχανικές ιδιότητες του γυαλιού θα αυξηθούν κατά 400%.

Σύγχρονη παραγωγή

Οι τεχνολογίες έχουν προχωρήσει πολύ μπροστά, οι οποίες κατέστησαν δυνατή τη δημιουργία οποιουδήποτε υλικού σε τεράστιες ποσότητες και με τη μικρότερη δαπάνη ανθρώπινης προσπάθειας. Επί του παρόντος, υπάρχουν πολλά εργοστάσια όπου το γυαλί δημιουργείται χρησιμοποιώντας μια τυπική, καθιερωμένη τεχνολογία. Τι είναι ένα σύγχρονο υλικό που λαμβάνεται από λιωμένη χαλαζιτική άμμο, θα μάθουμε εξοικειώνοντας την τεχνολογία. Ας πάρουμε ως παράδειγμα το υλικό φύλλου.

Παραγωγή γυαλιού κατά στάδια:

1. Όλα τα απαραίτητα υλικά φορτώνονται στο φούρνο και θερμαίνονται μέχρι να σχηματιστεί μια ομοιογενής υγρή μάζα.
2. Σε ειδικό ομογενοποιητή, αυτό το κράμα αναμειγνύεται μέχρι να ομογενοποιηθεί.
3. Η μάζα που προκύπτει χύνεται σε ένα επίπεδο δοχείο, στο κάτω μέρος του οποίου υπάρχει λιωμένο κασσίτερο. Εκεί το γυαλί κατανέμεται, σχηματίζοντας ένα ομοιόμορφο λεπτό στρώμα.
4. Το ψυχρό και σκληρυμένο υλικό αποστέλλεται στον μεταφορέα. Εκεί πραγματοποιείται έλεγχος πάχους γυαλιού και κοπή. Υλικά που δεν περνούν τη δοκιμή, καθώς και ελαττωματικά μέρη, αποστέλλονται για επανατήξη.
5. Γίνεται ο τελευταίος ποιοτικός έλεγχος, μετά τον οποίο το ποτήριφτάνει στην αποθήκη τελικού προϊόντος.

Τύποι γυαλιού

Προς το παρόν, αυτό το υλικό είναι ένα από τα πιο κοινά. Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι υπάρχουν διαφορετικοί τύποι γυαλιού που διαφέρουν τόσο στην εμφάνιση όσο και στις φυσικές ιδιότητες. Εδώ είναι μερικά από αυτά:

1. Κρυστάλλινο ποτήρι. Είναι ένα υλικό που περιέχει μόλυβδο. Μιλήσαμε για αυτόν παραπάνω.
2. Γυαλί χαλαζία. Περιέχει την πιο καθαρή άμμο, λόγω της οποίας είναι ιδιαίτερα ανθεκτική. Μπορεί να αντέχει τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, επομένως χρησιμοποιείται για τη δημιουργία οπτικών οργάνων, εργαστηριακών υαλοπινάκων και παραθύρων.
3. Foamglass. Ελαφρύ δομικό υλικό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για διακόσμηση όσο και για τοποθέτηση τοίχων και δαπέδων. Περιέχει μεγάλο αριθμό κενών, λόγω των οποίων έχει υψηλές θερμομονωτικές και ηχομονωτικές ιδιότητες.
4. Γυαλόμαλλος. Ογκομετρικό αέρινο υλικό, αποτελούμενο από λεπτά και πολύ δυνατά νήματα. Είναι ανθεκτικό στη φωτιά, επομένως χρησιμοποιείται όχι μόνο στις κατασκευές, αλλά και στο ράψιμο ρούχων για πυροσβέστες και συγκολλητές.

Εφαρμογή γυαλιού

Ανάλογα με τις ιδιότητες και την εμφάνισή του, μπορεί να βρεθεί σχεδόν οποιαδήποτε εφαρμογή για αυτό το υλικό. Ο κύριος καταναλωτής γυαλιού που παράγεται στην εποχή μας είναι ο κατασκευαστικός κλάδος. Χρησιμοποιεί περισσότερο από το ήμισυ του παραγόμενου υλικού. Ο σκοπός του μπορεί να είναι πολύ διαφορετικός - επένδυση τοίχων, τζάμια παραθύρων, τοίχοι κτιρίων από κούφια τούβλα, θερμομόνωση κ.λπ. Το βιτρό μπορεί επίσης να αποδοθεί στην περιοχή κατασκευής. Τι είναι ένα γοτθικό παράθυρο, το ξέρουν σίγουραόλα. Κατά κανόνα, είναι επενδεδυμένο με μεγάλο αριθμό χρωματιστών γυάλινων τεμαχίων. Σήμερα, τα βιτρό δεν έχουν χάσει τη σημασία τους και χρησιμοποιούνται τόσο στην κατασκευή όσο και στην παραγωγή επίπλων.

Τα γυάλινα δοχεία για διάφορους σκοπούς είναι δεύτερα σε δημοτικότητα. Παράγονται ελαφρώς λιγότερα σερβίτσια. Αξίζει να σημειωθεί ότι το γυαλί είναι απαραίτητο υλικό στη χημική βιομηχανία, καθώς είναι ανθεκτικό στα περισσότερα αντιδραστήρια.

Φυσικές ιδιότητες

Όπως κάθε άλλο υλικό, το γυαλί έχει μια σειρά από ιδιότητες που πρέπει να γνωρίζετε πριν το χρησιμοποιήσετε σε μια συγκεκριμένη περιοχή.

1. Πυκνότητα. Μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με τη σύνθεση του μείγματος και τη μέθοδο παρασκευής. Η τιμή της πυκνότητας γυαλιού μπορεί να κυμαίνεται από 220 έως 650 kg/m3.
2. Εύθραυστο. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα του γυαλιού και περιορίζει τη χρήση του στην οικοδομική βιομηχανία. Οι επιστήμονες δημιουργούν τώρα πιο περίπλοκα κράματα που μεγιστοποιούν την αντοχή του υλικού.
3. Αντοχή στη θερμότητα. Το συνηθισμένο γυαλί μπορεί να αντέξει σε θερμοκρασίες έως και 90 ^oС. Μετά την επεξεργασία, οι θερμικές ιδιότητες του υλικού αυξάνονται σημαντικά. Για παράδειγμα, το βιομηχανικό γυαλί μπορεί να αντέξει θερμοκρασίες άνω των 200 ^oC.

Ενδιαφέροντα γεγονότα

Μάθαμε πολλά για το γυαλί - τι είναι, πώς παράγεται και τι ιδιότητες έχει. Ήρθε η ώρα να απομακρυνθείτε λίγο και να εξοικειωθείτε με τα πιο ενδιαφέροντα γεγονότα σχετικά με αυτό το πολύ κοινό υλικό. Λίγοι γνωρίζουν ότι:

• Η ταχύτητα της ρωγμής στο σπασμένο γυαλί είναι 4828 km/h.
• Ο χρόνος αποσύνθεσης για αυτό το υλικό είναι περίπου ένα εκατομμύριο χρόνια.
• Το γυαλί μπορεί να λιώσει επανειλημμένα χωρίς σχεδόν καμία απώλεια ποιότητας. Από αυτή την άποψη, δεν έχει σχεδόν κανένα ανάλογο.
• Όντας άμορφο υλικό, το λιωμένο γυαλί δεν στερεοποιείται όταν ψύχεται γρήγορα. Αυτό απαιτεί ειδικούς όρους.

Το γυαλί δεν χρησιμοποιείται μάταια τόσο ενεργά στις κατασκευές και σε άλλους τομείς της ανθρώπινης ζωής. Σίγουρα θα παραμείνει ένα από τα πιο δημοφιλή υλικά για πολύ καιρό ακόμα. Αυτή η δήλωση υποστηρίζεται από τη δύναμη, την ανθεκτικότητα και τη σχετική απλότητα της παραγωγής γυαλιού, λόγω του γεγονότος ότι τα συστατικά για τη δημιουργία του υπάρχουν στη Γη σε μεγάλες ποσότητες.