Principalele Operații de Obținere Și Rolul Lor În Asigurarea Calității Produselor Din Sticlă [PDF]

Zitiervorschau

Universitatea de Stat “Aleco Russo” din Bălți Facultatea de Științe Reale, Economice și ale Mediului Catedra de științe economice

REFERAT la unitatea de curs „Bazele tehnologiei” cu tema: „Principalele operații de obținere și rolul lor în asigurarea calității produselor din sticlă”

Autor: Profesor:

BĂLȚI 2018

Cuprins: Introducere………………………………………………………. 3 1.Ce reprezintă sticla?.................................................................... 4 1.1.Materiile prime principale utilizate la fabricarea sticlei...... 4 1.2.Materiile prime secundare utilizate la fabricarea sticlei...... 4 1.3. Primele forme de sticlă........................................................... 5 1.4. Sticla romană.......................................................................... 5 1.5.Tipuri de sticlă......................................................................... 5 1.6.Clasificarea sticlei................................................................... 6 1.7.Proprietățile sticlei................................................................... 7 2.Principalele operații de obținere și rolul lor în asigurarea calității produselor din sticlă................................................................................................ 7 2.1.Obținerea masei sticloase....................................................... 7 2.2.Fasonarea................................................................................ 8 2.3.Recoacerea................................................................................ 8 2.4.Finisarea.................................................................................... 8 2.5. Operații de pregătire.............................................................. 8 3.Rolul sticlei.................................................................................. 9 3.1.Alte tipuri de sticlă.................................................................. 9 Concluzie....................................................................................... 11 Bibliografie................................................................................... 12

2

Introducere Sticlele sunt materiale amorfe (necristalizate), cu rezistență mecanică și duritate mare, cu coeficient de dilatare mic. La temperaturi mai înalte se comportă ca lichidele subrăcite cu vâscozitate mare. Nu au punct de topire definit. Prin încălzire se înmoaie treptat, până la lichifiere, ceea ce permite prelucrarea sticlei prin suflare, presare, turnare, laminare. Proprietățile fizice ale sticlei sunt densitatea, rezistența la compresiune, rezistența la îndoire și elasticitatea. Aceste proprietăți variază în funcție de tipurile de sticlă cum ar fi : sticla obișnuită (sticlă de potasiu sau sodiu), sticlă de plumb (cristalul), sticlă colorată. Procesul tehnologic de obţinere a articolelor din sticlă cuprinde patru faze mai importante: obţinerea masei sticloase, fasonarea, recoacerea şi finisarea. După compoziție și domeniul de utilizare, sticla se clasifică în mai multe grupe: sticla pentru ambalaj și articole de menaj, sticla pentru laborator, sticla pentru construcții și zidărie, sticla optică, sticla pentru acoperire și fibre de sticlă. Mai sunt și ale tipuri de sticlă, cum ar fi: sticla de Murano, sticla Galle, Sticla Gorilla Glass utilizată la protectia displayul-u.

3

1.Ce reprezintă sticla? Sticlele sunt solide amorfe, necristaline, adesea transparente, care au aplicații practice, tehnologice și decorative diverse (sticlă de geam, sticlărie de masă, optoelectronică etc.). Cel mai cunoscut tip de sticlă (precum și cel mai vechi) este „sticla de siliciu”, având la bază dioxidul de siliciu, constituentul primar al nisipului. Dintre multele tipuri de sticlă existente, sticla de geam este cea mai cunoscută. Acesta este fabricată din circa 75% dioxid de siliciu (SiO2), oxid de sodiu (Na2O) obținut in situ prin descompunerea carbonatului de sodiu (Na2CO3), oxid de calciu (CaO), precum și alți câțiva aditivi minori. Sticlele sunt materiale amorfe (necristalizate), cu rezistență mecanică și duritate mare, cu coeficient de dilatare mic. La temperaturi mai înalte se comportă ca lichidele subrăcite cu vâscozitate mare. Nu au punct de topire definit. Prin încălzire se înmoaie treptat, până la lichefiere, ceea ce permite prelucrarea sticlei prin suflare, presare, turnare, laminare.Sticlele se obțin, în general, prin topirea în cuptoare speciale a unui amestec format din nisip de cuarț, piatră de var, carbonat de sodiu (sau de potasiu) și materiale auxiliare. Proprietățile fizice ale sticlelor sunt determinate de compoziția lor. 1.1.Materiile prime principale utilizate la fabricarea sticlei sunt:  Nisipul cuarţos: se găseşte în natură sub formă de zăcăminte. Principalul component este dioxidul de siliciu (cuarţul). Mărimea granulelor trebuie să fie cuprinsă între 0,1-0,5 mm, iar forma lor se consideră mai bună când este neregulată şi colţuroasă.  Sodă calcinată: Se introduce în amestecul de materii prime sub formă granulară cu scopul de a reduce temperatura de topire a nisipului.  Calcarul: sau piatra de var foarte răspândit în natură, are culoarea albă cu nuanţe de roz. Are rolul de a face sticla rezistentă la apă şi la alte substanţe chimice. 1.2.Materiile prime secundare utilizate la fabricarea sticlei sunt:  Afinanţii - ajută la curăţirea masei de sticlă de bulele de gaz, în timpul topirii, având rol de limpezire.  Decoloranţii – înlătură culoarea galben-verzuie dată de oxizii de fier obţinându-se o sticlă transparentă.  Coloranţii - conferă sticlei culoarea dorită.

4

1.3.Primele forme de sticlă. Prima industrie a sticlei s-a dezvoltat în Egiptul antic. Aici s-a descoperit faptul că, acoperind pereții unui vas din lut cu un amestec de nisip umed și sodă, la ardere acesta se transforma în smalț, adică într-o peliculă subțire de sticlă. Ulterior amestecul din care se obținea smalțul a fost îmbogățit cu var, acesta devenind un element de primă importanță în producerea sticlei. Prin intermediul altor adaosuri (ca fier, cupru, mangan etc), egiptenii au obținut smalț de mai multe culori (albastru, galben, violet, prupuriu etc). Ulterior s-au obținut din amestecul ce producea smalțul, odată ars în cantități mai mari decât subțirea pojghiță de pe un vas, bulgărași de smalț sau sticlă. Astfel au apărut primele obiecte făcute din sticlă - mărgelele. Se apreciază că cele mai vechi mărgele din sticlă au cca. 5000-6000 ani vechime. În urmă cu cca. 3000 de ani se ajunsese deja, de la mărgelele de sticlă inițiale, la felurite obiecte din sticlă, de mici dimensiuni în imensa lor majoritate: flacoane pentru parfumuri, cupe pentru băut, vase pentru îmbălsămare etc. Trebuie subliniat că în toată această epocă sticla produsă de egipteni era opacă!Din amestecul simplu (fără adaosuri) se obținea o sticlă verde-maronie, asemănătoare ca aspect cu zahărul ars din zilele noastre. Pentru obținerea unei sticle transparente era nevoie de o temperatură de minimum 1500 grade Celsius, ce nu puteau fi obținute cu tehnologia egipteană. 1.4.Sticla romană. Romanii au preluat de la egipteni tehnologia producerii sticlei. Dar, ca în multe alte domenii, au perfecționat spectaculos tehnologia inițială. Sticla romană comună, de culoare verzuie (opacă) a început să fie folosită tot mai mult. Era întrebuințată pentru cupe și pocale, pentru vase de apă, ulei, vin, parfum etc, pentru biberoane și alte obiecte practice. Sticla romană scumpă era obținută din nisipuri albe, foarte pure, fiind incoloră și translucidă (încă nu transparentă!). Era folosită pentru veselă, bibelouri, podoabe și ornamente prețioase. 1.5.Tipuri de sticlă Proprietățile fizice ale sticlei sunt densitatea, rezistența la compresiune, rezistența la îndoire și elasticitatea. Aceste proprietăți variază în funcție de acele tipuri de sticlă la care facem referire. Astfel, avem: Sticlă obișnuită (sticlă de potasiu sau sodiu) - se folosește de obicei la producerea ambalajelor de sticlă sau a geamurilor; Sticlă de plumb (cristalul) - are în compoziția sa potasiu și plumb. Așadar, cristalul în sine este o sticlă însă nu toate tipurile de sticlă sunt cristale; Sticlă colorată - care se obține dacă se adaugă în topitură unii oxizi metalici (de cupru, fier sau crom). Sticla colorată se utilizeaza cu succes în transporturile terestre, aeriene ori navale.

5

1.6.Clasificarea sticlei După compoziție și domeniul de utilizare, sticla se clasifică în mai multe grupe: 

Sticla pentru ambalaj și articole de menaj: este sticla obişnuită,

sticla de sodiu (SiO2 75%; Na2O 12%; CaO13%) cu un domeniu de înmuiere între 500-600°C se întrebuinţează la fabricarea geamurilor şi a ambalajelor de sticlă. Nu prea rezistă la acţiunea acizilor, pe când, în special la temperaturi ridicate, se dizolvă parţial. Bazele o corodează(o degradează). 

Sticla pentru laborator: conţine bor, silicaţi şi magneziu.

Se înmoaie la 600-700°C şi este relativ stabilă la variaţii bruşte de temperatură. Rezistenţa faţă de agenţii chimici este destul de bună şi se foloseşte la confecţionarea majorităţii sticlăriei de laborator.

Sticlă pentru ambalaj 

Sticlă pentru laborator

Sticla pentru construcții și zidărie: face parte sticla pentru geamuri care

poate fi simplă sau armată și elemente de zidărie din sticlă (cărămizi, țigle, plăci). Acestea au o rezistență bună și o bună transmitere a luminii. 

Sticla optică: sticla de plumb (SiO 52%; K2O 13%; PbO 35%) se înmoaie la

temperatură relativ joasă 400-500°C. Este sensibilă la şocuri termice, puţin rezistentă faţă de reactivi. Se foloseşte la confecţionarea sticlelor optice. Datorită faptului că reţine destul de bine radiaţiile nucleare se foloseşte ca paravane în laboratoarele de chimie nucleară.

6

Cărămizi din sticlă 

Lentile din sticlă

Sticla pentru acoperire: se aplică produselor de ceramică (glazura) și

metalice (email). 

Fibra de sticlă: se obține din sticlă topită, trecută prin orificii foarte mici, au

lungimi variabile şi se folosesc sub formă de fire răsucite, sfoară, pânză de sticlă, vată de sticlă etc.

Vas emailat

Fibre de sticlă

1.7.Proprietățile sticlei 

Densitatea – 2,2-6,5 g/cm3, cea mai grea fiind sticla de cristal cu peste 50 %

oxid de plumb. 

Rezistenţa mecanică – este ridicată, sticla de ambalaj rezistă la manipulări şi

transport; sticla de geamuri rezistă la şocuri, sticla optică se zgârie greu etc.   

Duritatea este bună cu excepţia sticlei de cristal. Rezistenţa chimică şi termică sunt ridicate. Transparenţa determină utilizarea sticlei în industria optică.

2.Principalele operații de obținere și rolul lor în asigurarea calității produselor din sticlă. Procesul tehnologic de obţinere a articolelor din sticlă cuprinde patru faze mai importante: obţinerea masei sticloase, fasonarea, recoacerea şi finisarea. 2.1.Obținerea masei sticloase. 2.1.1.Obținerea masei sticloase este amestecul de materii prime preparat și dozat astfel încât să aibă o granulozitate uniformă, o umiditate corespunzătoare și să fie omogen din punct de vedere chimic, este topit în cuptoare speciale la temperaturi ridicate. 2.1.2. Afânarea Are loc la temperaturi mai ridicate pentru a micșora vâscozitatea sticlei și a se elimina mai ușor bulele de gaze, prin ridicarea lor la suprafață. 7

2.1.3. Omogenizarea compoziției chimice a masei sticloase prezintă o deosebită importanță pentru calitatea produselor din sticlă. 2.2.Fasonarea constă în transformarea masei sticloase în obiecte, de diferite forme, prin utilizarea următoarelor procedee: 

Suflarea este procedeul prin care se obțin obiecte din sticlă pentru menaj și ambalaje cu pereți subțiri și cu cavități interioare de forme diferite.

Fasonarea prin suflare se realizează în două faze: modelarea obiectului din masă de sticla aflată în stare plastică și fixarea formei definitive prin suflarea în forme. 

Presarea este procedeul prin care se obțin produse cu pereți groși și cu cavități interioare simple. Fasonarea prin presare se realizează folosind un dispozitiv de presare – poanson și o formă metalică în care se introduce cantitatea necesară de sticlă.  Tragerea se folosește pentru fabricarea geamurilor, plăcilor și a țevilor.Procedeul constă în principiu în tragerea sticlei sub formă de bandă printr-un sistem de rulouri care realizează tragerea benzii cu viteză mare și în același timp răcirea lentă pentru detensionare.  Laminarea constă în introducerea masei sticloase între doi cilindri laminori care se rotesc în sens invers. 2.3.Recoacerea Recoacerea constă în răcire lentă a produselor fasonate, în cuptoare tunel, ca transport o are tip banda rulantă. 2.4.Finisarea se realizează pentru corectarea unor operații de fasonare dar mai ales pentru a conferi produselor noi proprietăți de ordin estetic.  Tăierea se face la produsele obținute prin suflare care rămân după fasonare cu o calotă la partea superioară sau alte părți care trebuie să fie înlăturată.  Lustruirea se realizează în scopul îndepărtării asperităților, pentru netezirea și uniformizarea asperităților, mai ales la produsele presate.  Rodarea se face la unele recipiente care se închid cu dopuri din sticlă.  Matisarea se efectuează pentru a da un aspect mat unor produse din sticlă.  Decorarea produselor din sticlă se realizează prin mai multe operații menite să le confere caracteristici de ordin estetic ce sunt preponderente în aprecierea calității și competitivității acestor produse. 2.5. Operații de pregătire În mod ideal, fabricile producătoare de sticlă primesc de la furnizori materii prime care corespund cerinţelor tehnologice de procesare. Totuşi, în unele cazuri, se impune efectuarea în fabrică a unor operaţii de pregătire a materiilor prime înainte de a se realiza amestecul lor. Aceste operaţii sunt:

8

1.Deferizarea

2.Mărunțirea cioburilor

3.Clasarea

4.Uscarea

Operaţia de uscare este aplicată în special nisipului care ajunge în fabrică transportat în vagoane de cale ferată. Din această cauză el prezintă o umiditate variabilă şi trebuie uscat până aceasta ajunge la valoarea impusă, de circa 5%. În acest scop se utilizează cele mai frecvente uscătoare cilindrice rotative încălzite cu gaze calde rezultate prin arderea unui combustibil. Clasarea se execută cu diverse site şi are ca scop menţinerea în fabricaţie doar a particulelor cu dimensiunile cuprinse între anumite limite. Cioburile de sticlă, care urmează a fi reciclate în procesul de fabricaţie, sunt mărunţite, până la dimensiuni convenabile, în mori cu valţuri.

3.Rolul sticlei Sticla ocupa un loc important în cadrul bunurilor de consum, fiind un material de neînlocuit în anumite domenii. 3.1.Alte tipuri de sticlă 

Sticla de Murano: În insula venețiană numită Murano, de cca 5000 locuitori, s-a dezvoltat, înaintea perioadei moderne, o industrie a sticlei devenită celebră. Ca parte a Republicii Veneţiene, insula se bucura de o anume autonomie internă: avea propriul cod de legi, propriul Sfat suprem și chiar şi monedă proprie şi un ambasador la Veneția. Când un om de rând izbutea să devină meşter sticlar era înnobilat şi înscris în Cartea de aur a insulei. Meşterii sticlari din Murano erau consideraţi egalii, celor mai nobile familii din Veneţia. Pe de altă parte, ei erau urmăriţi în permanenţă de poliţia veneţiană şi supuşi unei legi severe, care interzicea părăsirea insulei şi mai ales a domeniilor veneţiene. Din această sticlă se fac obiecte decorative și bijuterii.

9

Bijuterie din Sticla de Murano  Sticla Galle: este tehnologia de a realiza obiecte din sticlă multistratificată. Această tehnică a fost inventată de francezul Emil Galle (sec.XIX), tehnică care îi poartă și azi numele. Tehnica sa presupune sculpturi realizate în sticla cameo, realizare 100% manual, având o gamă foarte variată de culori.

Obiecte decorative din sticlă Galle

 Gorila GLASS Fabricat de Corning, este un strat de sticlă aluminosilicat de tip alcaliu, conceput special pentru a fi subțire, ușor și rezistent la avarieri. Principala sa folosință este reprezentată de dispozitivele electronice portabile cu ecran, cum ar fi telefoanele, media playere portabile și afisajele pentru laptopuri. Proprietățile cele mai utile ale stratutului Gorilla Glass sunt puterea, rezistența la zgârieturi și delicatețea. Potrivit sondajelor anului 2010, acest strat a fost folosit în aproximativ 20% dintre dispozitivele mobile, dintr-un total de 200 de milioane de dispozitive mobile la nivel mondial.

10

Concluzie Sticla este unul din cele mai vechi materiale obţinute din istoria umanităţii, urmele sale datând încă din antichitate. Lucrarea oferă o incursiune în istoria sticlei, de la descoperirea și perfecţionarea suflatului în ţeavă în Imperiul Roman, procedeu moștenit până în zilele moderne, până la variaţiunile moderne, cum ar fi Gorill Glass utilizată la protecţia dispaly-urilor, ori procedeul de obţinere a cristalelor Swarovski. Variaţiunile sunt obţinute prin adăugarea de materiale de amestec, ce îi oferă o anumită compoziţie, duritate şi gamă de utilizare. Deşi utilizată intensiv, sticla este cel mai rezistent deșeu, reciclarea fiind o provocare. Consider că, sticla ocupă un loc important în cadrul bunurilor de consum, fiind un material de neînlocuit în anumite domenii.

11

Bibliografie: 1. https://ro.wikipedia.org/wiki/Sticl%C4%83 2. https://www.coursehero.com/file/p6fm3bjc/113-Principalele-operatii-de-obtinere-sirolul-lor-in-asigurarea-calitatii/ 3. https://www.giba-glass.ro/ce-tipuri-de-sticla-exista/ 4. http://www.sinuc.utilajutcb.ro/SIV.10.pdf 5. https://ru.scribd.com/doc/56586247/Sticla 6. https://biblioteca.regielive.ro/referate/chimie-generala/tehnologia-sticlei-78346.html 7. http://www.sinuc.utilajutcb.ro/SIV.10.pdf 8. http://www.sinuc.utilajutcb.ro/SINUC-2017/SECTIA--III/III.11.pdf

12