Дипломная работа: Химическая устойчивость натрий-кальциевых и химико-лабораторных стекол

1.4.2 Требования безопасности (экологические свойства)

Допускается миграция вредных веществ, выделяющихся из стеклянных изделий, контактирующими с пищевыми продуктами, устанавливается органами Госсанэпиднадзора в соответствующих нормативных документах, утвержденных в соответствующем порядке.

- водостойкость изделий должна быть не ниже IV гидролитического класса.

- стаканы и блюда для чая, тарелки для горячей пищи должны быть термически устойчивы. Выдувные изделия не должны разрушаться при перепадах температуры 90-70-20℃, прессованные 95-60-20℃.

- на изделия не допускаются: сколы, прорезанные грани, прилипшие кусочки стекла, режущие и осыпающие частицы стекла при декорирование изделий насыпью, сквозные посечки, инородные включения имеющие вокруг себя трещины и посечки.

- торцевая поверхность верхнего края и швы изделия должны быть гладкими.

- декоративное покрытие, нанесенное на внутреннюю поверхность изделий, контактирующие с пищевыми продуктами, должно быть кислостойким.

- крепление ручек изделий и элементов декоративного оформления должно быть прочным.

Данные по определению дефектов на изделиях из натрий-кальций, цинковых и химико-лабораторных стекол представлены в (таблице №1.9.)

Для оценки качества по наличию дефектов были подобраны изделия разных методов выработки; выдувные, прессовыдувные, прессованные, по виду термообработки отожженные и закаленные.

Дефекты оценивались по происхождению, размеру, количеству, степени влияния в целом на качество.

1.4.3 Химическая устойчивость химико-лабораторных и натрий-калиевых стекол по отношению к воде

Вода имеет смешанный характер на стекла и является сильнодействующим реагентом. Водостойкость определялась для стекол марок Л-80К, Л-80М и АМК. Это натрий-кальциевые стекла, которые применяются для раствора химико-лабораторной посуды, бытовой кухонной и столовой посуды, в приборостроение медицине. Они содержат повышенное количества двуокиси кремния (SiO2) окиси кальция (CaO) и окиси алюминия (Al2O3).

Исследования показали в (таблице №1.10.) что эти стекла имеют очень высокую химическую устойчивость. Потери веса были навески зерен измельченного стекла были замечены в четвертом знаке после запятой (навеска была 2.0002). Поэтому (по ГОСТ) проведено титрование раствора, в которых проводилось кипячение зерен стекла. В растворе обнаружено наличие калия и натрия.

Испытанные стекла марок Л-80К, Л-80М и АМК выдержали испытания и по количеству расходования соляной кислоты на титрование (0.602-0.604мл/г) соответствуют нормам ГОСТ (0.2-0.8мл/г)

Результаты испытаний стекол на их водостойкость представлены в (таблице №1.10.).

1.4.4 Исследование химической устойчивости химико-лабораторных и натрий-кальциевых стекол

Стекло – материал, имеющий высокую химическую устойчивость к воде, кислотам и щелочам. Щелочи больше разрушают стекло, чем кислоты. В качестве реактивов для определения химической стойкости стекол использовали 20% раствор соляной кислоты 1-3% раствор уксусной и лимонной кислот и 0.4Н раствор едкой щелочи и кальцинированной соды. Химический состав исследуемых известково-натриевых, известково-калиевых и химико-лабораторных стекол приведены в (таблице №1.11.).

Выбор реагентов, время испытаний (кипячение в воде, кислоте, щелочам растворе проводилось учетом вида стекла, состава, его назначения и условий эксплуатации). Определяющим элементом в химической устойчивости стекол является содержание двуокиси кремния, а также содержание редкоземельных оксидов, количество окиси кальция, количество окиси алюминия, которые всегда повышают химическую устойчивость ко всем реагентам. Щелочные окислы металлов (Na2O и K2O) понижают химическую устойчивость стекол.

1.4.5 Исследование химической устойчивости стекол по отношению к кислотам

Испытания проводились по методикам ГОСТ путем кипячения изделий в 20% растворе соляной кислоты в течение 6 часов для химико-лабораторной посуды.

В (таблице №1.12.) представлены средние значения результатов испытаний кислотоустойчивости. Критерием оценки была потеря веса образца изделий после испытаний. Потери веса составляли 0.0050-0.0052мг/. По нормам ГОСТ допустимые потери веса (с площади образца) после кипячения 0.006мг/.

Свидетелем высокой химической устойчивости химико-лабораторной посуды является высокое содержание кремнезема который образует на поверхности стекла изделий пленку двуокиси кремния (SiO2) высокой плотности, которая защищает стекло от разрушения (т.е. от перехода других компонентов стекла в раствор) высокую химическую устойчивость имеет также стекло №5, борное, с содержание борного ангидрида (B2O3) – 12.7 % вес в (таблице №1.11.)

Стекло №3 содержащие окиси кальция (CaO) - 10.0% которая также повышает химическую устойчивость стекол, особенно по отношению к кислотам.

Самая высокая химическая устойчивость оказалась у кварцевого стекла, состоящего из чистого двуокиси кремния (SiO2). Это стекло применяется в приборостроение (испытанное стекло предназначено для изготовления выскоземетров), в электронных (в лампах накаливания), и для разного ассортимента химико-лабораторной посуды.

1.4.6 Химическая устойчивость химико-лабораторных стекол по отношению к щелочам

В качестве объектов были избраны практически те же объекты, что и для определения водостойкости и кислотоустойчивости по отношению к 2Н (двунормальный раствор) содовому раствору (щелочной раствор) путем кипячения в течение двух часов учитывались вес и площадь образцов изделий. В (таблице №1.13.) представлены средние значения щелочеустойчивости стеклянной продукции, как химико-лабораторной посуды (АМК, Л-80, ХЛП) это отожженные стекла, которые кроме прямого назначения применяют и для производства кухонной и чайной посуды.

Потери веса составляли от 0.80 до 1.2мг/. Нормы потерь по ГОСТ 1.1-1.7мг/.

По составу испытанная продукция была, в основном из алюмо-боро-силикатных отожженных стекол, а стекла марки АМК- натрикальциевые.

Щелочеустойчивость тем выше, тем больше содержаться в стекле кислотных окислов (SiO, Al2O3, B2O3, CaO) щелочные компаненты: окись калия (K2O) и окись натрия (Na2O) щелочеустойчивость понижают. Поэтому при содержании рецептов стекол всегда строго учитываются назначение изделий, их условия эксплуатация. Положительно влияют на щелчеустойчивость и вцелом на химическую устойчивость, редкоземельные элементы (TiO2 - титана, ZrO2 - циркония, Li2O - лития), которые все чаще вводят в рецептуру промышленных составов стекол.

Таблица №1.13. Химическая устойчивость химико-лабораторных стекол по отношению к щелочам. (Щелочестойкость стекол).

1.5 Анализ химического состава стекла

Для получения изделий с необходимыми свойствами с учетом их назначения изменяют их химический состав стекла. Так при замене окиси натрия окись калия стекло приобретает повышенный блеск и чистый оттенок, оно более легкоплавкое, формовочные свойства выше, ниже твердость, выше прозрачность .

Известково-калиевые стекла чаще выдувают и применяют для лучших сортов посуды и художественно-декоративных изделий.

Составы стекол для изготовления посуды должны отвечать следующим требованиям:

- иметь хорошую варочную способность и малую склонность к кристаллизации.

- хорошо поддаваться механической и химической обработке.

- иметь выработочные свойства, способствующие высокой производительности, а при выработке изделий сложной конфигурации должно быть обеспечено медленное затвердевание стекломассы в процессе изготовления изделий; иметь достаточную химическую и термическую устойчивость. Свинец и барий содержащие стекла более легкоплавкие, имеют меньше вязкость, медленно затвердевают, поэтому из них можно легко изготавливать изделия сложной конфигурации.

На любом стекольном предприятии главным качеством продукции является точное соблюдение рецепта стекла на всех этапах технологического процесса.

Контроль состава стекла производится на всех этапах: при подготовке сырья, в процессе и после варки стекла, в процессе формирования изделий. В экспериментально-товароведной деятельности контроль состава является предметом идентификации продукции, а при оценке качества состав стекла является важнейшей фактором для установления причин несоответствия товаров, норм, стандартов.

Для химического анализа был избран классический состав известково-натриевого стекла, из которого производится очень широкий ассортимент товаров разного назначения. Ведущие компоненты этого стекла двуокись кремния (SiO2) – главные стеклообразовтель, щелочные компоненты окись натрия (Na2O) – и окись калия (K2O), окись кальция (CaO) в данном стекле 7%, что позволяет повысить химическую и термическую устойчивость особенно это важно для химико-лабораторной посуды, где присутствие таких окислов, как магний (MgO), (B2O3) так же целесообразно и оправдано.

В работе был выполнен химический анализ известково-натриевого стекла марки «Л-80К», из которого производятся множество разных видов изделий, предназначенных для оснащения химических лабораторий, т.е. разная лабораторная посуда: воронки, стаканы, пробирки, мерные цилиндры. Кроме этого данное стекло применяют для изделий в сфере медицины (пипетки, приборы, мед-посуда и т.д.) и для производства бытового назначения (посуды столовой, чайной).

На заводе «Дужная горка» из данного состава стекла в оснавном вырабатывают химико-лабораторную посуду и по мере возможности посуду бытового назначения, это изделия для напитков графины и стаканы.

Названная продукция производится методом выдувания, по виду термообработки отожжения. Периодически химико-лабораторную посуду из стекла «Л-80К» подвергают дополнительной обработке методом закалки края с целью повышения прочности и термической устойчивости. В (таблице №1.14.) представлены химический состав результаты химического анализа стекла «Л-80К».

Таблица №1.14. химический состав и результаты химического анализа стекла «Л-80К».

Из (таблицы №1.14.) видно, что результаты анализа выполнены точно, состав стекла имеет отклонения в пределах допустимых норм. Это свидетельствует о соблюдении режимов о подготовки сырьевых материалов согласно рецептов.

Такие результаты подтверждают о соблюдении режима варки стекла, т.к. состав стекла сохраняется. По этим данным можно судить о качестве будущей продукции. При экспертизе качества стеклоизделий необходимо обратить внимание на возможные дефекты в процессе выработки и обработки изделий, особенно термической. При производстве возможны так же изменения оптических и эстетических свойств. Это цветные оттенки в стекле, светопропускание и блеск ниже норм, отклонения линейных размеров изделий, деформация, отклонения в колористических свойствах цветных изделий.

1.5.1 Исследование коэффициента термической (линейного расширения) химико-лабораторных и натрий-калиевых бытовых стекол

Вся продукция из стекол любого химического состава после выработки подвергается термической, механической и химическое обработке. Учитывая, что стеклянные изделия вырабатывают при высоких температурах (температура варки 1300-1500℃, температура выработки изделий 900℃). Прибывая в условиях высоких температурных режимов, в стекле образуются высокие внутренние напряжения, которые направлены на растяжение. Как известно стекло прочнее при сжатии, чем при растяжении. Практически стекло материал непрочный на растяжение. Существует прямая зависимость термических и механических свойств.

Предприятиями отечественной и зарубежное промышленности применяются два вида термической обработки стеклянной продукции: отжиг и закалка. Отжиг стеклоизделий преследует две цели: сведение к минимуму остаточных напряжений и стабилизация структуры стекла с тем чтобы избежать в последующем постепенного изменения его свойств. Резко охлаждая стекло имеет более сильную тенденцию к уменьшению своего объема при комнатной температуре, чем медленно охлажденное. Различные участки изделия охлаждаются с различной скоростью, следовательно формирование свойств стекла будет различным. Особенно это имеет значение для оптических и термостойких стекол. Остаточные напряжения могут достигать очень высоких значений, что приводит к изменению свойств и преждевременному разрушению. Вследствие этого стекла с высокой плотностью, ряд листовых, технических, химико-лабораторных стекол, должны быть отожжены более тщательно чем тарное. Таким образом отжигу подвергают продукцию из известково-натриевых, калиевых это стекла с повышенным К.Т.Р.

В процессе отжига важно выдержать изделия в так называемых критических точках. Это температура 600-700℃ температура размягчения стекла. Затем изделие медленно, плавно охлаждают. Учитывая что остаточные напряжения возникают при быстром переходе стекла из пластичного в твердое состояние и возрастают при увеличении скорости охлаждения изделия выдерживают при температуре 200-300℃.

При отжиге полностью или частично устраняются внутренние напряжения. Полностью снять их практически невозможно. Помехой являются: наличие дефектов неравномерная толщина, метод выработки, состав стекла.

Закалка стекол – операция обратная отжигу, стеклянную продукцию после выработки подвергают резкому охлаждению по специальному режиму. Закалке подвергаются алюмоборосиликатные стекла, кварцевые, ситаллы, т.е. режим закалки позволяет получить стеклянную продукцию с высокими механическими и термическими свойствами. Это правило в одинаковой мере относятся к продукции специального назначения и товарам классов посуда, художественно-декоративнае изделия.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9