SticlaCurs 4

Sticla- componentiExistă un număr limitat de oxizi care pot forma sticle prin topire şi răcire

bruscă. Aceştia sunt: trioxidul de bor (B2O3), dioxidul de siliciu (SiO2), dioxidul de germaniu (GeO2), pentoxidul de fosfor (P2O5), trioxidul de arseniu (As2O3) şi trioxidul de stibiu (Sb2O3). Aceşti oxizi reprezintă aşa numiţii „formatori de reţea” sau „vitrifianţi”. Ei sunt absolut necesari pentru obţinerea sticlei. Dintre ei cei mai utilizaţi la nivel industrial sunt SiO2 (sticle silicatice) B2O3 (sticle boratice) şi P2O5 (sticle fosfatice). În sticlele silicatice oxizii vitrifianţi se regăsesc în procente gravimetrice de 68 ÷ 75%.

O altă categorie de oxizi se introduce în scopul reducerii temperaturii de topire a sticlei. Aceşti oxizi, din acest motiv, se numesc „fondanţi”. Cei mai utilizaţi sunt: oxidul de litiu (Li2O), oxidul de sodiu (Na2O), oxidul de potasiu (K2O), adică aşa numiţii „oxizi alcalini”. În procente gravimetrice, conţinutul lor în sticlele silicatice se plasează între 12 şi 20%.

O a treia categorie de oxizi care se regăsesc în mai toate compoziţiile de sticle (silicatice) sunt „stabilizatorii”. Oxizii stabilizatori utilizaţi, în procente de 6 ÷ 14%, sunt: oxidul de magneziu (MgO), oxidul de calciu (CaO), oxidul de bariu (BaO) şi oxidul de plumb (PbO). Aceşti oxizi au rolul de a imprima o mai mare stabilitate sticlelor fată de apă şi alţi agenţi externi.

În sfârşit, într-o a patra categorie intră şi alţi oxizi care sunt folosiţi în special pentru a obţine anumite valori ale unor proprietăţi de interes pentru sticla fabricată. Ei pot reprezenta câteva procente în compoziţia oxidică.

Fabricarea sticleiSticla obişnuită, din care se fabrică aproape toate materialele de

construcţie, este silico-calco-sodică, materiile prime fiind nisipul cuarţos, soda calcinată şi calcarul, care, măcinate fin şi omogenizate (pentru a intensifica reacţiile chimice care încep încă din faza solidă), sunt topite în cuptoare vană, la circa 1450° C.

Topitura omogenizată şi afânată se fasonează, după caz, prin tragere, laminare, suflare, presare etc. Deoarece în timpul fasonării, răcirea topiturii de sticlă se face brusc şi neuniform în secţiunea produselor, apar tensiuni interne care măresc fragilitatea, astfel încât la zgâriere sau lovire se sparg cu uşurinţă.

Pentru anularea tensiunilor interne, majoritatea produselor fasonate sunt supuse recoacerii, prin încălzire la circa 500 – 600° C urmată de răcire lentă.

Procesul tehnologic se încheie prin finisarea şi decorarea produselor din sticlă. Sticla se finisează în general prin şlefuire sau polizare.

Sticla- proprietati  Proprietăţile chimice şi fizico-mecanice ale sticlei depind de compoziţia chimică,

structură, starea de defecte, tensiuni interne etc.  Sticla obişnuită prezintă o transparenţă ridicată pentru radiaţii luminoase (60 – 95 %

în funcţie de compoziţie şi calitate) şi este puţin permeabilă pentru razele ultraviolete şi infraroşii.

 Sticla prezintă o remarcabilă stabilitate dimensională (pentru sticla de construcţii coeficientul de dilatare termică liniară este apropiat de al oţelului), nu este higroscopică, nu este combustibilă şi are proprietăţi electroizolante.

 Sticla rezistă bine la acţiunea agenţilor atmosferici, la acţiunea acizilor, excepţie făcând soluţiile acidului fluorhidric. Soluţiile bazice, chiar şi apa curată, mai ales cea fierbinte, acţionând timp îndelungat asupra sticlei, o distrug la suprafaţă.

 Sticla se caracterizează prin duritate şi rezistenţe mecanice teoretice ridicate (determinate de natura legăturilor chimice). Rezistenţele mecanice reale sunt mult mai reduse datorită compoziţiei chimice variabile, defectelor de structură, defectelor de suprafaţă, tensiunilor interne, tratamentelor termice etc. Rezistenţa la compresiune este importantă (până la 200 N/mm2), însă rezistenţa la întindere (până la 20 N/mm2) este relativ redusă.

 Sticla prezintă deformaţii predominant elastice la solicitări mecanice (modulul de elasticitate 50.000 – 100.000 N/mm2); este deci casantă şi nu rezistă la şocuri mecanice. De aceea, la contactul cu materiale dure, pot apare local forţe ce depăşesc limita de rupere, apare fisurarea şi apoi spargerea.

 Densitatea sticlei, în funcţie de compoziţie, este cuprinsă în limitele 2200 – 6000/m3, sticla utilizată în construcţii având densitate de 2500 – 2600 kg/m3.

 Coeficientul de conductivitate termică, în funcţie de compoziţia chimică, are valori în limitele 0,33 – 1,34 W/mK.

Prosude din sticla pentru geamuriProcedeul Pilkington, cunoscut şi ca procedeul float sau procedeul pe

baie de metal topit a apărut pentru că geamul obţinut prin alte procedee prezintă ondulaţii (mai mari sau mai mici) care duc la deformarea imaginilor, impediment ce nu poate fi înlăturat decât prin operaţii de şlefuire şi lustruire. Acest procedeu se desfăşoară astfel : masa de sticlă topită din cuptorul 1 este laminată de către valţurile 2 şi condusă înclinat prin nişte valţuri de fugă 3 pe suprafaţa băii de metal topit 4 (de obicei este staniu, Sn. Obţinerea temperaturilor in aceasta camera se realizează prin arderea unui combustibil în spaţiul de ardere 5 şi introducerea de gaze cu atmosferă reducătoare în spaţiul de reglaj 6. În continuare geamul este tras şi recopt în tunelul 7.

Geamuri de sigurantaLa realizarea geamurilor triplex se folosesc cele mai bune plăci

de geam (obţinute prin procedeul float). Se lipesc două plăci de sticlă printr-o folie de material plastic transparent, de obicei polivinil butiral (butafol). Foile triplex obţinute sunt rezistente la penetraţia corpurilor dure şi absorb şocuri mecanice. La lovituri suficient de mari geamul triplex se crapă sau se sparge, dar bucăţile de sticlă rezultate tind să rămână fixate pe folia organică şi nu creează cioburi periculoase.

Geamuri de sigurantaO altă metodă de obţinere a sticlelor de siguranţă este procedeul

geamului securit (călit). Sticla călită are pe lângă proprietatea de a se sparge în cioburi mici cu muchii şi colţuri rotunjite, nepericuloase, şi rezistenţe mecanice mai ridicate decât sticla recoaptă. Fabricarea sticlei călite constă, în principiu, în încălzirea plăcii de sticlă la o temperatură apropiată de temperatura de înmuiere (într-un cuptor), apoi răcirea ei rapidă cu ajutorul unor jeturi puternice de aer. Tăierea plăcii la dimensiunile dorite, faţetarea marginilor şi alte prelucrări mecanice trebuie făcută înainte de călire.

Geamuri antifoc – geamuri alcatuite din mai multe straturi de sticla laminata si straturi dintr-un material organic ce expandeaza puternic la caldura. La incendiu, partea interioara se sparge si straturile de material expandabil alcatuiesc o protectie termica impotriva incendiului, conducand la rezistente de pana la 2 ore la foc.

Geamuri de protectie, antiefractie- geamuri alcatuite din numeroase straturi de stica laminata si plastic sau rasina. Functie de geometria straturilor se pot obtine geamuri rezistente la proiectile, bombe sau vandalism.

Geamuri termopanGeamul termopan este format din două sau mai multe plăci

de sticlă, fixate la o anumită distanţă între ele, închise ermetic pe tot perimetrul cu scopul de a asigura o izolaţie termică şi fonică îmbunătăţită. Spaţiul dintre cele două geamuri este umplut cu aer uscat sau cu alte gaze Ar sau Kr. Aceste gaze au un comportament termic superior, datorita conductivitatii mai reduse, vascozitatii superioare care diminueaza fenomenul de convectie. Grosimea plăcilor utilizate este, cel mai uzual, de 4 mm, iar distanţa între plăci de cativa mm. Ermetizarea se face cu substanţe organice cu întărire rapidă. Plăcile utilizate sunt geamuri float, albe sau colorate. Rezistenţa mecanică a geamurilor termopan este de circa două ori mai mare decât a unor plăci simple de aceeaşi grosime, iar coeficientul de transfer termic poate scădea de 2 – 3 ori (mai ales dacă cele două foi de geam au fost acoperite cu pelicule speciale).

Panourile de geam termopan se montează în rame, de PVC, lemn sau aluminiu. Se folosesc la construirea ferestrelor, a uşilor, a pereţilor interiori şi exteriori etc.

Geamuri pentru controlul radiatiei In privinta geamurilor exista mai multe abordari ale problemelor generate de

transmisia luminii si caldurii. Aceste abordari trebuie sa tina seama de regimul de insorire al zonei unde se afla

constructia si de necesarul de lumina in interior. Una din abordari priveste colorarea in masa a geamului pentru reducerea

concomitenta a luminii care patrunde cat si a radiatiilor calorice. O alta abordare utilizeaza acoperiri cu straturi oxidice cu grosimi si caracteristici

variabile functie de scopul dorit. In acest cadru, mai nou se folosesc straturi foarte subtiri metalice sau de oxizi metalici depuse pe sticla, geamuri cu emisivitate scazuta – Low E; aceste geamuri Low-E sunt transparente pentru radiatiile vizibile si reflecta radiatiile infrarosii cu lungime de unda mare, lasand lumina sa intre dar nu si caldura in timpul verii si pastrand caldura inauntru in timpul iernii. Straturile se pot depune in timpul tragerii cand sticla are o temperatura foarte ridicata iar stratul rezultat este aderent si rezistent si poate fi folosit in exteriorul geamului, sau prin depunere in vid sau prin alte procedee, dupa ce sticla s-a racit – rezistenta mai redusa si de aceea este folosit la partea interioara. La depunerea in vid se folosesc 1-3 straturi subtiri de argint, care trebuie protejate prin montarea catre interiorul geamului termopan. Geamurile Low-E pot avea o transparenta ridicata, medie sau scazuta la lumina, functie de necesitati.

Produse din sticlă pentru planşee şi pereţi luminoşi

Geamul profilit - sticlă profilată, este un produs din sticlă cu profil în formă de canal, obţinut în laminoare orizontale şi tăiat la dimensiuni de până la 6m .

Sticla profilată este folosită pentru despărţituri translucide, pereţi autoportanţi, sau pentru acoperişuri transparente în lucrări de construcţii civile, industriale sau agricole.

Sticla profilată poate fi utilizată şi sub formă de panouri de mari dimensiuni, în combinaţie cu metal, lemn sau cărămidă.

Fabricarea unor profile de sticlă cu canale interioare, armate cu plasă de sârmă, este de asemenea, una din direcţiile de dezvoltare ale acestui tip de material de construcţie.

 

Produse din sticla pentru peretiDale de sticlă, translucide, scobite, cu diverse modele pe o

faţă sau amândouă (fig.VII.10). Se montează cu una lângă alta, cu rosturile de pe cant în prelungire; în aceste rosturi se introduc bare de oţel pentru armare şi se completează cu mortar de ciment.

Profilul şi dimensiunile feţelor afectează intensitatea şi direcţia razelor de lumină incidente, astfel încât arii sau încăperi mari pot fi iluminate uniform.

Blocurile de sticlă sunt utilizate la pereţii frontali ai clădirilor industriale, la iluminarea pe timp de zi a scărilor din clădiri, la depozite, etc; sunt de asemenea utilizate în scop ornamental, fiind des folosite în locuri cu atmosferă agresivă, ce necesită iluminare.

 

Produse din sticla pentru planseePavele rotalit pentru planşee sunt utilizate la

realizarea planşeelor unor construcţii speciale. Pavelele au faţa superioară striată, cu rol

antiderapant, sunt scobite în interior iar părţile laterale sunt striate în scopul obţinerii unei bune aderenţe la beton. La punerea în operă, pavelele se aşează conform modelului, între ele se introduce armătura şi se completează cu beton (fig.VII.11).

 

Produse termoizolatoare din sticlă  Sticla poroasă este obţinută prin expandarea sticlei topite, prin

amestecare cu substanţe capabile să genereze gaze la temperaturi între 750 şi 850oC.

Spuma de sticlă are o densitate aparentă mică (150 - 750kg/m3) şi un coeficient de conductivitate termică scăzut (0.06 - 0.2W/mK).

Spuma de sticlă este folosită ca material termoizolator pentru instalaţii de încălzire sau răcire şi ca material fonoabsorbant în clădirile publice.

Vata de sticlă este un material compus din fibre subţiri ( ) şi flexibile. Fibrele de sticlă au o mare rezistenţă la tracţiune, la atac chimic, iar vata de sticlă are bune proprietăţi termo şi fonoizolatoare.

Se obţine prin tragerea sau aruncarea unor vine de sticlă topită, ce se solidifică în aer.

Este elastică, rezistentă la variaţii de temperatură, agenţi chimici şi nu este inflamabilă.

Este folosită ca material termo şi fonoizolant în clădiri civile şi industriale.

Se foloseşte, de asemenea, pentru obţinerea de protecţii anticorozive, liată cu răşini fenolice, sau protecţii hidroizolatoare, în amestec cu bitum. Aceste acoperiri posedă bune proprietăţi dielectrice şi rezistă la atacuri chimice.

Alte produse din sticlăplăcile de sticlă sunt fabricate sub formă de pătrate opace, presate

sau laminate, cu culori diferite şi feţe lucioase sau rugoase. Aceste materiale sunt utilizate pentru placarea zidurilor încăperilor şi

permit finisarea panourilor de beton armat, prin metode industriale. fibre de sticlă, produse prin centrifugare, suflare sau tragere din

topitură, cu diametre de 5-30 microni utilizate la armarea polimerilor sau betonului. Datorită mediului alcalin din beton, fibrele de sticlă utilizate trebuie să aibă o compoziţie specială, pentru a nu fi corodate. Pentru fabricarea fibrelor de armare a betonului se foloseşte în prezent o sticlă cu conţinut relativ ridicat de ZrO2. Aceste fibre sunt debitate la lungimi de câţiva mm şi se introduc în beton la staţie sau la faţa locului, în autoagitatoare.

sticla solubilă, este un amestec de silicaţi de sodiu, ce se dizolvă lent în apă. Soluţia de silicat de sodiu este folosită ca activator în lianţi de zgură de furnal. Liantul rezultat din zgura măcinată şi silicatul de sodiu are priză rapidă şi rezistenţe mecanice foarte bune, fiind utilizat în unele ţări la realizarea betoanelor.

Fabricarea fibrelor de sticla

Produse din fibre de sticla

Vitroceramica Sitalii sunt materiale cristaline vitrificate, obţinute din sticlă, ca

urmare a cristalizării parţiale sau totale. Sunt materiale cu bune rezistenţe mecanice, cu bună rezistenţă la

atacul agenţilor chimici şi termici. Materiile prime pentru obţinerea sitalilor sunt aceleaşi ca şi pentru

sticlă, exceptând o serie de compuşi (compuşi cu litiu, de exemplu); acestea trebuie să îndeplinească nişte cerinţe de puritate.

Sunt obţinuţi prin tragerea, suflarea, laminarea şi presarea sticlei topite amestecate cu catalizatori minerali, ce favorizează cristalizarea.

Aceştia sunt de obicei, fluoruri şi fosfaţi alcalini sau alcalinoteroşi, ce cristalizează rapid din topitură.

Pot fi de culoare neagră, maro, gri, crem, culori deschise, transparente sau opace.

Sunt utilizate ca adezivi pentru diverse materiale: metale, ceramică, sticlă, putând fi folosite şi ca materiale de construcţie şi finisaj în construcţii civile şi industriale.