Składy chemiczne szkieł przemysłowych

Zobacz slidy

Treść prezentacji

Slide 1

Składy chemiczne szkieł przemysłowych Szkła krzemianowe szkło gospodarcze szkło  opakowaniowe Składy szkieł w przeliczeniu  na tlenki w  wagowych szkło budowlane Stosowane surowce SiO2 7075 Na2O 1417 piasek kwarcowy soda Na2CO3 CaO  812 wapień CaCO3  MgO  35  Al2O3             0,52,5  dolomit CaCO3.MgCO3  skalenie (np.  . .

Slide 2

Realizacja procesów zeszklenia w  praktyce     Przygotowanie zestawów  surowcowych Topienie  Klarowanie i ujednoradnianie stopu 

Slide 3

Przygotowanie zestawów surowcowych:   Odważanie surowców    Mieszanie    Kontrola jednorodności zestawu    Transport do agregatu cieplnego 

Slide 4

Topienie Procesy fizyczne i reakcje chemiczne zachodzące w  zestawach surowcowych podczas ogrzewania  (zestaw  surowcowy: piasek SiO2, soda Na2CO3,wapień CaCO3)  Usuwanie wody   Przemiany polimorficzne (SiO2)  Ulatnianie się składników (węglan sodu)  Tworzenie się podwójnych węglanów  CaCO3  Na2CO3  CaNa2(CO3)2   (  600oC ) Tworzenie się i topienie eutektyku  CaNa2(CO3)2 . Na2CO3 (740800oC) 

Slide 5

Topienie Dysocjacja termiczna węglanów   CaCO3  CaO  CO2  ( 912oC)  CaNa2(CO3)2CaONa2O2CO2 ( 960oC) Tworzenie się krzemianów  Na2CO3  2SiO2  Na2SiO3CO2 (720900oC) CaO  SiO2  CaSiO3 (1010oC)  Topienie krzemianów (do 1100oC)  Roztwarzanie się ziaren krzemionki w stopie krzemianowym

Slide 6

Klarowanie (odgazowanie) i ujednaradnianie stopu Klarowanie  usunięcie ze stopu pęcherzy gazowych.  Czynniki determinujące proces klarowania:  lepkość  napięcia powierzchniowe     Podwyższenie temperatury powoduje: obniżenie lepkości i napięć powierzchniowych  sprzyja procesowi klarowania 

Slide 7

Formowanie Metody formowania ze stopu wydmuchiwanie (ręczne, maszynowe)  wyciąganie tafli, rur, prętów (pionowe, poziome) walcowanie 

Slide 8

Formowanie Metody formowania ze stopu formowanie tafli na kąpieli metalicznej (metoda  float  prasowanie (wyroby grubościenne  kształtki  budowlane, popielnice itp.)  rozwłóknianie  (włókna  krótkie i długie) 

Slide 9

Formowanie

Slide 10

Formowanie Szkło płaskie Metoda  float    formowanie  tafli  szkła  na  kąpieli  cynowej  (układ  poziomy);  druga  strona  tafli    poler  ogniowy; likwidacja falistości     

Slide 11

Formowanie Szkło płaskie metoda float  

Slide 12

Zeszklenie (witryfikacja) i odprężanie (stabilizacja struktury) Witryfikacja  obniżenie temperatury wyrobu do lepkości  powyżej  1013  dPs  (temperatura  witryfikacji,  zeszklenia,  transformacji)  wyrób nabiera cech ciała stałego Wolne  studzenie  wyrobu  w  zakresie  lepkości  1013    1014,5  dPs  celem  usunięcia  naprężeń,  wywołanych  nierównomiernym  studzeniem  warstw  zewnętrznych  i  wewnętrznych wyrobu 

Slide 13

Podstawowe właściwości szkieł krzemianowych Właściwość Rodzaj szkła Na2OCaOSiO2 SiO2 Gęstość (gcm3)    2,5 2,2 Wytrzymałość na zginanie (kGmm2)      6,4 7,0 Twardość wg skali Mohra      5  6 6,0 Współczynnik rozszerzalności  cieplnej 1deg (α)     70  100 107 5107 Odporność na nagłe zmiany  temperatury (studzenie) Δ T [oC]   Współczynnik załamania światła nd   90o   800o    1,5 1,4

Slide 14

Specjalne technologie otrzymywania substancji amorficznych     Metoda  CVD        gazowej reakcje  w  fazie  Metoda zol  żel          reakcje w fazie  ciekłej

Slide 15

Otrzymywanie substancji amorficznych  poprzez reakcje z fazy gazowej (CVD)     Surowce wyjściowe w formie ciekłej dozowane do  palnika plazmowego Przejście w stan pary (SiCl4, TiCl4, GeCl4) Reakcje w fazie gazowej (hydrolizy lub utlenienia): SiCl4  2H2O SiCl4  O2 SiO2  4HCl        SiO2  2Cl2 Osadzanie par produktów reakcji (SiO2) na zimnym  podłożu (zeszklenie)  warstwy amorficzne, włókna  światłowodowe.

Slide 16

METODA CVD Zastosowanie: Wytwarzanie cienkich warstw o różnych własnościach Wytwarzanie preform do wyciągania włókien światłowodowych

Slide 17

Otrzymywanie substancji amorficznych  poprzez reakcje w fazie ciekłej (zolżel)   roztwór  wyjściowy  stanowią  organiczne  związki  pierwiastków  (najczęściej  alkoholany  i  estry)  rozpuszczone  w  alkoholu  z  dodatkiem  wody  oraz  katalizatora  (HCl,  NaOH); Podstawowe reakcje chemiczne  hydroliza (1)  i polikondensacja (2) Si(OR)4 H2O  (OR)3SiOH  ROH  (1)  R CnHm  (OR)3SiOH  HOSi(OR)3           (OR)3SiOSi(OR)3  H2O (2)

Slide 18

Otrzymywanie substancji amorficznych  poprzez reakcje w fazie ciekłej (zolżel)     Podstawowe przemiany fizyczne: roztwór zol żel szkło

Slide 19

METODA ZOL ŻEL Przemiana żelu w szkło tlenkowe konieczna obróbka termiczna: - suszenie - wygrzewanie do temperatury około 900oC

Slide 20

METODA ZOL-ŻEL Procesy, zachodzące podczas obróbki termicznej: - kontynuacja reakcji hydrolizy i polikondensacji - usuwanie wody fizycznej i chemicznej (grupy OH) - utlenianie części organicznych - zapadanie się por; zagęszczanie żelu

Slide 21

METODA ZOL-ŻEL ZASTOSOWANIE: - otrzymywanie cienkich powłok o różnych własnościach - otrzymywanie włókien nieorganicznych Metoda stosowana wówczas gdy tradycyjna hutnicza metoda topienia zawodzi!!!!