Понятие о стекле, структуре и свойствах
ОТЧЕТ ПО УЧЕБНОЙ ПРАКТИКЕ
Исполнитель: Жукова Дарья Николаевна студент 1 курса, группа ТТПб-16
(Ф. И. О)
Руководитель практики:_________________________________________________
( Ф. И. О, должность, уч. степень, уч. звание)
Руководитель практики
от кафедры:____________________________________________________________
( Ф. И.О , должность, уч. степень, уч. звание)
Работа защищена “___ “ _______ 2017 г. с оценкой ____________ ______________
( оценка ) ( подпись )
Магнитогорск, 2017
Заявление на учебную практику студента
Ф. И. О студента: Жукова Дарья Николаевна
Факультет стандартизации, химии и биотехнологий
Направление: 29.03.03 Технология полиграфического и упаковочного производства
Курс 1 группа ТТПб-16
Срок практики 4 недели
с «29» июня 2017 г. по «26» июля 2017 г.
Тема задания: Производство стеклянной тары
Цель: рассмотреть понятие, структуру и свойства стекла; исследовать технологические процессы производства стеклянной тары; изучить способы формирования стеклянной тары; ознакомиться с классификацией и ассортиментом.
Руководитель практики
от кафедры химии
___________________________
( должность, )
___________ _______________
( подпись ) (Ф. И. О)
«___» _______20__г.
Реферат
Тема: Производство стеклянной тары
Цель работы: изучить производство стеклянной тары
Итого __ страниц, 5 рисунков , 1 таблица, 4 источников
Ключевые слова: сырье, технология изготовления, стеклотара.
График работы студентов в период учебной практики
| Дата | Ф.И.О. студента | Время |
| 4.07. | ||
| 5.07. | ||
| 6.07. | ||
| 7.07. | ||
| 8.07. | ||
| 10.07. | ||
| 11.07. | ||
| 12.07. | ||
| 13.07. | ||
| 14.07. | ||
| 15.07. | ||
| 17.07. | ||
| 18.07. | ||
| 19.07. | ||
| 20.07. | ||
| 21.07. | ||
| 22.07. | ||
| 24.07. | ||
| 25.07. | ||
| 26.07. |
Содержание
Введение. 6
1 Понятие о стекле, структуре и свойствах. 8
1.1 Свойства расплавов стекол. 10
1.2 Свойства стекла. 12
2 Технологические процессы производства стеклянной тары.. 15
3 Способы формирования стекла.. 17
3.1 Выдувание. 18
3.2 Прессование. 20
3.3 Прессовыдувание. 21
3.4 Центробежное формирование. 22
4 Стеклянная тара: классификация и ассортимент. 23
Заключение. 26
Список использованных источников. 27
Введение
Стекло является самым широко распространенным и применяемым материалом в быту, строительстве приборостроении, на транспорте благодаря своим уникальным качествам: прозрачности, твердости, химической устойчивости к активным химическим реагентам, относительной дешевизне производства. Ежегодно происходит увеличение объемов выпуска стеклотары, несмотря на возрастающую конкуренцию со стороны металлической и пластиковой тары, что свидетельствует о хороших эксплуатационных и потребительских характеристик стекла как материала для хранения пищевых и непищевых продуктов.
В настоящее время стеклянная тара занимает одно из ведущих мест в сфере производства упаковочных изделий для пищевой, фармацевтической, парфюмерно-косметической, химической, электрохимической и других отраслей промышленности. Популярность упаковки из стекла обусловлена рядом замечательных свойств, присущих этому материалу. Одной из важнейших особенностей стекла является то, что оно инертно по отношению к большинству химических веществ. Продукты питания не вступают во взаимодействие со стеклом и не выщелачивают материалы, которые могут изменить вкус. Стекло непроницаемо для газа и паров влаги, и это имеет особенное значение для долговременного хранения газированных напитков и для продуктов питания, которые чувствительны к испарениям, окислению кислородом или к порче за счет снижения или повышения влажности (конечно, при условии наличия надежного укупорочного устройства). Прозрачность и блеск стекла являются преимуществом в том случае, когда имеет значение наглядность продукта. Все чаще высококачественный имидж ассоциируется со стеклянной упаковкой. Стекло сохраняется стабильным при высоких температурах и устойчивым к тепловым воздействиям (при условии качественного отжига). Поэтому стеклянная тара может использоваться для продуктов, разливаемых в горячем состоянии. К преимуществам стекла также относится возможность неоднократной его переработки, а к остальным недостаткам его – высокий дельный вес (2,5 г/ 
) и хрупкость.
Производство стеклянной тары во всем мире непрерывно развивается, что выражается не только в увеличении объема выпуска продукции, но и в совершенствовании технологических процессов ее производства, повышении качества стеклотарных изделий.
Свойства расплавов стекол
Вязкость расплавов – главный фактор, характеризующий их способность переходить в стеклообразное состоение. Именно высокая вязкость в интервале температур кристаллизации является основной, хотя и не единственной причиной, предопрелеляющей склонность расплавов застывать в виде стекла.
Вязкость стекол зависит от температуры и химического состава. Наиболее сильное влиение имеет температура. По мере ее понижения вязкость увеличивается и особенно резко при температурах ниже 900̊ C.
Химический состав стекла влияет на изменение вязкости в меньшей степени, чем температура, однако из всех физикохимических свойств вязкость особенно сильно зависит от изменения химического состава. Повышают вязкость стекла оксид циркония (IV), оксиды алюминия, кремния и магния, а понижают – оксиды натрия, калия, лития, свинца и бария. Оксид бора и оксид кальция оказывают сложное влияние на изменение вязкости стекла. При высоких температурах оксид бора значительно снижает вязкость стекла, тогда как при низких температурах введение 
до 15% повышает вязкость, а дальнейшее увеличение содержание понижает ее. При высоких температурах и содержании в стекле 8 – 10% CaO вязкость понижается, а при увеличении содержания оксида кальция – повышается. Известно, что при замене CaO на MgO вязкость стекол при высоких температурах всегда увеличивается.
Скорость затвердевания. Большую роль в увеличении производительности труда при формировании изделий из стекла играет скорость его затвердевания, то есть изменение вязкости во времени. Чем быстрее твердеет стекло, тем выше должна быть его производительность.
На скорость твердения стекла влияет характер изменения вязкости стекла при изменении температуры, форма и размер изделия и первоначальная температура стекла. На скорость твердения влияют теплоемкость и теплопроводность стекол. Чем они больше, тем сильнее охлаждается стекло и тем быстрее оно затвердевает.
При одинаковых по величине температурных интервалах выработки более вязкие стекла затвердевают быстрее, чем менее вязкие, то есть химический состав стекол влияет на скорость их твердения в основном так же, как и на вязкость.
Поверхностное натяжение σ определяется работой, которую необходимо совершить для того, чтобы образовать единицу новой поверхности жидкости про постоянной температуре.
В технологии стекловарения поверхностное натяжение имеет существенное влияние на удаление пузырей и на гомогенизацию стекломассы. Так, в процессе роста газового пузыря величина поверхностного натяжения будет в известной мере определять этот рост и тем самым влиять на подъемную силу пузыря и на скорость его удаления из стекломассы.
Поверхностное натяжение имеет важное значение на различных стадиях технологического процесса производства изделий из стекла. С понижением поверхностного натяжения ускоряется провар шихты, улучшается процесс осветления стекломассы и ее гомогенизация.
Влияние температуры на изменение поверхностного натяжения стекол незначительно. С повышением температуры на 100̊ С поверхностное натяжение уменьшается на 2-4%.
Кристаллизационной способностью стекла называют склонность его к кристаллизации. Расплавленная стекломасса при охлаждении способна кристаллизироваться. Кристаллизация, называемая также расстекловыванием, нарушает нормальные условия выработки стеклянных изделий и портит стекло.
Кристаллизация стекломассы является большим злом в производстве. Образующиеся кристаллы не только нарушают нормальный ход производства, повышая выход брака, но и в некоторых случаях стекломассы становится совершенно непригодной для формирования стеклоизделий.
Наиболее пригодной стекломассы является та, которая при всех прочих равных условиях не дает в широких температурных пределах видимой кристаллизации.
При производстве стеклокристаллических материалов важную роль играет правильных выбор вида и количества каталитической добавки. Эффективность действия катализатора кристаллизации во многом зависит от химического состава исходного стекла. Наибольшее применение в практике нашли сульфидные и фторидные катализаторы, а также оксиды хрома.
Свойства стекла
Стекло обладает комплексом разнообразных физикомеханических и химических свойств, не присущих другим материалам, благодаря чему оно нашло широкое применение в жизнедеятельности человека. Область применения стекол зависит от их химического состава. Рассмотрим основные физико-механические свойства стекла, характеризующие его в твердом состоянии.
Плотность стекол в зависимости от их химического состава колеблется в довольно широких пределах. Из практических стекол наибольшую плотность имеют стекла со значительным содержанием свинца, так называемые флинты, плотность которых доходит до 7 г/ . Легкие стекла содержат в большом количестве оксиды лития, бария и бора.
Отжиг стекла влияет на плотность. Так, плохо отожженное стекло одного и того же химического состава имеет плотность на 0,1-0,2 г/ , а закаленное на 0,8-0,9 г/ ниже, чем отожженное. С изменением химического состава стекла его плотность заметно изменяется, поэтому на практике она служит косвенным средством контроля постоянства состава стекла. Степень постоянства плотности и, следовательно, химического состава стекла в различных точках образца или изделия характеризует однородность стекла.
Механические свойства. Прочность стекла зависит от состояния его поверхности, химического состава, степени отжига, однородности, размера испытываемых образцов, состояния окружающей среды, температуры.
На прочность стекла влияет его химический состав. Так, оксиды CaO, Si 
, BaO, Ti и значительно повышают прочность, PbO и 
в меньшей степени, MgO, ZnO и 
почти не изменяют ее. Щелочные оксиды уменьшаю прочность стекла.
Температурная зависимость прочности стекла имеет сложный характер. Минимальную прочность имеет стекло в интервале температуры 150 – 200 ̊C.
Твердость является одной из основных характеристик любого материала, в том числе и стекла. Твердость стекла зависит от состава. Наиболее твердым является кварцевое стекло, а также алюмосиликатное с содержанием 18-30% оксида алюминия и малощелочное боросиликатное содержанием до 12%. Увеличение в стекле содержания щелочных оксидов приводит к снижению твердости стекла.
Хрупкость стекла характеризуют его сопротивление мгновенной нагрузки удару. Хрупкость стекла в твердом состоянии определяют путем ударных испытаний – сбрасыванием стального шара с определенной высоты на стекло.
Большое влияние на хрупкость оказывает форма, размеры, толщина стекла, с увеличением которой сопротивление удару возрастает, и состояние поверхности испытываемых образцов. Увеличение толщины стекла, содержание оксидов , Si , , MgO, повышение однородности приводит к уменьшению хрупкости.
Химическая устойчивость. Химической устойчивостью называют способность материала противостоять разрушающему действию воды, газов, растворов солей и иных химических реагентов. Это одно из важнейших свойств стекла, так как на стекло, находящееся в эксплуатации, постоянно воздействует какой-нибудь реагент.
Стекло по сравнению с другими материалами обладает высокой химической устойчивостью. Слабое взаимодействие со стеклом химических реагентов, кроме плавиковой кислоты, объясняется наличием на его поверхности защитной кремнеземной пленки. Химическая устойчивость стекла и механизм его разрушения подробно изучены. Природу химической устойчивости силикатных стекол и механизм их разрушения можно представить следующим образом. При воздействии воды или влаги воздуха на стекло силикаты поверхности гидролизуются. Щелочные силикаты при этом распадаются на едкую щелочь и гель кремниевой кислоты. Щелочь, как правило, вымывается из стекла дополнительно воздействующей влагой, а гель кремниевой кислоты остается на поверхности стекла в виде более или менее равномерного слоя. Этот то слой и замедляет разрушение стекла, так как по мере утолщения защитной пленки геля уменьшается скорость разрушения силикатного стекла. Стекла, не содержащие кремнезема – фосфатные или боратные – разрушаются иначе. Устойчивость таких стекол во много раз уступает устойчивости силикатных стекол и определяется она скоростью их растворения в том или ином реагенте. В данном случае, как правило, защитной пленки, замедляющей дальнейший процесс разрушения, не образуется.
Плавиковая кислота реагирует с поверхностной кремнеземовой пленкой, вследствие чего происходит обнажение поверхности стекла и процесс его растворения под действием плавиковой кислоты продолжается. На этой способности стекла растворяться в плавиковой кислоте основана химическая обработка стекла.
Химическую устойчивость стекла определяют по разности веса образца до и после опыта. Для этого приготавливают порошок из испытуемого стекла или массивный образец стекла. Перед опытом точно взвешивают испытуемый образец. После этого его подвергают обработке кипячением в избранной агрессивной среде. Затем образец тщательно высушивают и взвешивают на аналитических весах. Потеря стекла в весе и характеризует его химическую устойчивость. Химическую устойчивость определяют и титрированием кислотой (HCl) раствора, в котором было обработано испытуемое стекло. В данном случае химическую устойчивость определяют количеством кислоты, затраченной на титрирование: чем больше кислоты затрачено на титрирование, тем меньше химическая устойчивость стекла.
При подборе химического состава стекол руководствуются прежде всего тем, в каких условиях они будут использоваться, т.е. какие реагенты на них будут действовать. Химическая устойчивость силикатных стекол в основном зависит от их химического состава и определяется содержанием в них кремнезема, который всегда и значительно увеличивает химическую устойчивость стекла; щелочные же окислы, как правило, понижают ее. В отношении других компонентов можно сказать, что они ведут себя по отношению к различным реагентам по-разному. Калиево-натриевые стекла более стойки, чем чисто натриевые или чисто калиевые.
Изделия из стекла при эксплуатации в основном подвергаются воздействию воды, поэтому определяют водостойкость стекол методом выщелачивания поверхности зерен стекла под воздействием воды.
Оптические свойства. Оптические свойства стекол связаны с особенностями взаимодействия световых лучей со стеклом. Благодаря декоративной обработке стекла создаются разнообразные оптические эффекты, при которых изделие приобретает ему одному свойственный вид.
Способы формирования стекла
Существует большое число способов формования стекла, которые различают по характеру воздействия на стекломассу, виду производимых из стекла изделий и принципу взаимодействия стекломассы с формующими органами и устройствами. Наиболее распространены способы формования: выдувание, прессование, прессовыдувание, центробежное формование, вытягивание, прокатка, формование на подложке металла, моллирование, отливка, экструдирование. В производстве сортовой посуды и высокохудожественных изделий в основном используют выдувание, прессование, прессовыдувание и центробежное формование.
Выдувание
Несмотря на то, что ручное выдувание малопроизводительно и требует больших физических усилий, этот способ незаменим при производстве высокохудожественных изделий сложной конфигурации из хрусталя. Основной инструмент при ручном выдувании— стеклодувная трубка.
Процесс выдувания состоит из следующих операций:
1) предварительно нагретую до температуры прилипания стеклодувную трубку опускают в стекломассу и набирают ее на трубку;
2) набранную на конец трубки стекломассу закатывают на металлической плите или в других приспособлениях (катальни-ках или делоках) и из нее выдувают баночку (при наличии металлической баночки или наборной головки эта операция отсутствует) ;
3) на подготовленную баночку повторно набирают стекломассу в количестве, необходимом для выработки изделия; порученный набор раздувают в «пульку», которая по конфигурации приближается к готовому изделию;
4) выдувают изделие заданной конфигурации и размеров в формах.
Отличительная особенность большинства изделий, выдувае мых на трубке, состоит в том, что их верхняя часть (горло), будучи до конца формования соединена с трубкой и, находясь во время всего процесса вне формы, не приобретает требуемой конфигурации и в месте сочленения трубки с изделием в его верхней части образуется колпачок или венчик. Таким образом, полученное после отделения от трубки изделие по существу является еще полуфабрикатом и его край нужно дополнительно обрабатывать (обрезкой, шлифованием, полированием или отопкой).
Ручным выдуванием изделия вырабатывают бригадным методом. Обычно одна бригада, состоящая из 5-6 человек, изготовляет 850-1000 изделий на ножке (или 200-300 ваз для цветов). Внедрение в ручное производство средств малой механизации (например, одновременное выдувание пойла изделия и формование фигурной ножки, использование цепных конвейеров) значительно повышает производительность труда.
При механизированном способе разнообразный ассортимент изделий выдувают сжатым воздухом на различных стеклофор-мующих агрегатах. Стеклоформующие агрегаты различаются принципом питания их стекломассой: капельным (полуавтоматы ВВ-2, автоматы АБ-6, АВ-6, ВВ-7, IS-6, S-10) и вакуумным (автоматы ВВ-6; ВС-24).
В стеклоформующих машинах изделия выдуваются в положении либо дном вверх, либо дном вниз. Как правило, в машинах с капельным питанием выдувание в черновой форме производится дном вверх, затем заготовка переворачивается и выдувание в чистовой форме заканчивается дном вниз. На машинах с вакуумным питанием изделия выдуваются и в черновых, и в чистовых формах дном вниз.
Рассмотрим последовательность формования на примере выдувания стаканов. После вдавливания плунжера I происходит предварительное свободное выдувание II, поворот и вытягивание III. Последняя стадия IV — выдувание в форме при одновременном вращении трубки.
Рис.1 Последовательность механизированного выдувания стаканов на автоматах с вакуумным питанием: 1 — набор порции стекломассы после вдавливания плунжера, 11 — предварительное свободное выдувание, III — поворот и вытягивание пульки, IV — выдувание изделия в форме при одновременном вращении трубки
Прессование
Прессование бывает прямое и косвенное (литьевое). Как правило, прямым прессованием вырабатывают изделия с развитой внутренней полостью. В этом случае используют ручные (ПСП-2), полуавтоматические и автоматические (АПП-12, АРП-10) прессы.
Рис.2 Последовательность операций прямого прессования стекломассы: I — подача капли стекломассы в чистовую форму (пресс-форму), II — прессование изделия пуансоном и формовым кольцом, III — выталкивание готового изделия из пресс-формы; 1 — чистовая пресс-форма, 2 —порция стекломассы, 3 — поддон-выталкиватель, 4 — пуансон, 5 — формовое кольцо, 6 — готовое изделие
Рассмотрим последовательность операции прямого прессования (рис. 2). В чистовую пресс-форму подается порция стекломассы в виде капли. На нее опускается пуансон, охлаждаемый изнутри водой и таким образом формуется изделие, внешний контур которого ограничивается стенками пресс-формы, а внутренний — пуансоном. Чтобы стекломасса не выдавливалась из пресс-формы, на нее сверху накладывают и прижимают механизмом пресса формовое кольцо. После небольшой вы держки (чтобы изделие сразу не деформировалось) пуансон с формовым кольцом поднимают в исходное положение, а изделие после охлаждения и затвердения удаляют из прессформу с помощью поддонавыталкивателя 3. Прессование ведут в неразъемных или раскрывных формах при изготовлении сложных асимметричных изделий.
Недостаток этого способа в ограниченности применения, например этим способом нельзя формовать изделия с тонкими стенками (менее 2 мм), расширяющиеся книзу, с выступами или углублениями сложной конфигурации на стенках. Кроме того, поверхность изделий, получаемых этим способом, невысокого качества (с кованностью, тонкой матовостью) из-за резкого охлаждения стекломассы и твердения в контакте с поверхностью пресс-формы в ходе формования.
Прессовыдувание
Рассмотрим последовательность формования изделия способом прессовыдувания.
Существуют стеклоформующие машины (Гартфорд-28), в которых пулька в процессе формования остается неподвижной, а перемещаются черновая (отводится в сторону) и чистовая (поднимается к пульке снизу) формы.
Недостаток этого способа формования в сложности процесса и технологии, однако этот способ обеспечивавает точное регулирование толщины и четкое воспроизведение геометрических размеров формуемых изделий.
Рис.3 Последовательность формования изделия методом прессовыдувания: I — подача порции стекломассы в черновую форму, II — подвод пуансона к черновой форме, III — прессование горла изделия, IV — перенос заготовки из черновой в чистовую форму, V —выдувание изделия в чистовой форме; 1 — питатель, 2 — черновая форма, 3 — формовое кольцо, 4 — порция стекломассы, 5 — пуансон, 6 — пулька, 7 — дутьевая трубка, 8— чистовая форма, 9 — поддон
Центробежное формирование
Центробежное формование основано на использовании центробежной силы быстровращающейся формы. Этим способом формуют полые цилиндрические или конические изделия различного назначения из стекол, трудно поддающихся формованию (тугоплавких, «коротких», кристаллизующихся).
Последовательность операций при формовании следующая. В форму подается точно отвешенная порция стекломассы, и форма начинает быстро вращаться. Создается центробежная сила, под влиянием которой стекломасса равномерно распределяется по внутренним стенкам формы, точно воспроизводя се конфигурацию. Чем больше частота вращения, тем больше Центробежная сила и тем выше стекло поднимается в форме. Продолжительность формования 10-15 с.
Изделия, отформованные этим способом, имеют гладкую блестящую поверхность даже при сложной конфигурации. При центробежном формовании по сравнению с другими способами сокращается расход стекломассы за счет того, что не образуется формовочный колпачок. Кроме того, этот способ легко поддаётся механизации, благодаря чему сокращается количество ручного труда и снижается себестоимость изделия.
Рис.4 Последовательность формования изделия центробежным способом: I — ручной набор стекломассы в форму для формования, II — начало подъема стекломассы в форме в момент включения вращения формы, III — окончательное формование изделия
Заключение
В настоящее время стекольная промышленность в России – один из наиболее динамично развивающихся секторов промышленности. В значительной степени эту динамику определяет именно стеклотарный сегмент.
Основным фактором увеличения выпуска пищевых бутылок и банок стало расширение производственных мощностей российских стекольных предприятий. Необходимо отметить, что расширение производственных мощностей и увеличение выпуска пищевой стеклянной тары являются следствием увеличения спроса на стеклянную упаковку и стремления к импортозамещению для снижения расходов со стороны основных потребителей.
ОТЧЕТ ПО УЧЕБНОЙ ПРАКТИКЕ
Исполнитель: Жукова Дарья Николаевна студент 1 курса, группа ТТПб-16
(Ф. И. О)
Руководитель практики:_________________________________________________
( Ф. И. О, должность, уч. степень, уч. звание)
Руководитель практики
от кафедры:____________________________________________________________
( Ф. И.О , должность, уч. степень, уч. звание)
Работа защищена “___ “ _______ 2017 г. с оценкой ____________ ______________
( оценка ) ( подпись )
Магнитогорск, 2017
Заявление на учебную практику студента
Ф. И. О студента: Жукова Дарья Николаевна
Факультет стандартизации, химии и биотехнологий
Направление: 29.03.03 Технология полиграфического и упаковочного производства
Курс 1 группа ТТПб-16
Срок практики 4 недели
с «29» июня 2017 г. по «26» июля 2017 г.
Тема задания: Производство стеклянной тары
Цель: рассмотреть понятие, структуру и свойства стекла; исследовать технологические процессы производства стеклянной тары; изучить способы формирования стеклянной тары; ознакомиться с классификацией и ассортиментом.
Руководитель практики
от кафедры химии
___________________________
( должность, )
___________ _______________
( подпись ) (Ф. И. О)
«___» _______20__г.
Реферат
Тема: Производство стеклянной тары
Цель работы: изучить производство стеклянной тары
Итого __ страниц, 5 рисунков , 1 таблица, 4 источников
Ключевые слова: сырье, технология изготовления, стеклотара.
График работы студентов в период учебной практики
| Дата | Ф.И.О. студента | Время |
| 4.07. | ||
| 5.07. | ||
| 6.07. | ||
| 7.07. | ||
| 8.07. | ||
| 10.07. | ||
| 11.07. | ||
| 12.07. | ||
| 13.07. | ||
| 14.07. | ||
| 15.07. | ||
| 17.07. | ||
| 18.07. | ||
| 19.07. | ||
| 20.07. | ||
| 21.07. | ||
| 22.07. | ||
| 24.07. | ||
| 25.07. | ||
| 26.07. |
Содержание
Введение. 6
1 Понятие о стекле, структуре и свойствах. 8
1.1 Свойства расплавов стекол. 10
1.2 Свойства стекла. 12
2 Технологические процессы производства стеклянной тары.. 15
3 Способы формирования стекла.. 17
3.1 Выдувание. 18
3.2 Прессование. 20
3.3 Прессовыдувание. 21
3.4 Центробежное формирование. 22
4 Стеклянная тара: классификация и ассортимент. 23
Заключение. 26
Список использованных источников. 27
Введение
Стекло является самым широко распространенным и применяемым материалом в быту, строительстве приборостроении, на транспорте благодаря своим уникальным качествам: прозрачности, твердости, химической устойчивости к активным химическим реагентам, относительной дешевизне производства. Ежегодно происходит увеличение объемов выпуска стеклотары, несмотря на возрастающую конкуренцию со стороны металлической и пластиковой тары, что свидетельствует о хороших эксплуатационных и потребительских характеристик стекла как материала для хранения пищевых и непищевых продуктов.
В настоящее время стеклянная тара занимает одно из ведущих мест в сфере производства упаковочных изделий для пищевой, фармацевтической, парфюмерно-косметической, химической, электрохимической и других отраслей промышленности. Популярность упаковки из стекла обусловлена рядом замечательных свойств, присущих этому материалу. Одной из важнейших особенностей стекла является то, что оно инертно по отношению к большинству химических веществ. Продукты питания не вступают во взаимодействие со стеклом и не выщелачивают материалы, которые могут изменить вкус. Стекло непроницаемо для газа и паров влаги, и это имеет особенное значение для долговременного хранения газированных напитков и для продуктов питания, которые чувствительны к испарениям, окислению кислородом или к порче за счет снижения или повышения влажности (конечно, при условии наличия надежного укупорочного устройства). Прозрачность и блеск стекла являются преимуществом в том случае, когда имеет значение наглядность продукта. Все чаще высококачественный имидж ассоциируется со стеклянной упаковкой. Стекло сохраняется стабильным при высоких температурах и устойчивым к тепловым воздействиям (при условии качественного отжига). Поэтому стеклянная тара может использоваться для продуктов, разливаемых в горячем состоянии. К преимуществам стекла также относится возможность неоднократной его переработки, а к остальным недостаткам его – высокий дельный вес (2,5 г/ ) и хрупкость.
Производство стеклянной тары во всем мире непрерывно развивается, что выражается не только в увеличении объема выпуска продукции, но и в совершенствовании технологических процессов ее производства, повышении качества стеклотарных изделий.
Понятие о стекле, структуре и свойствах
Все встречаемые в природе твердые тела находятся либо в кристаллическом, либо в аморфном (стекловидном) состоянии. Стекловидные тела отличаются от кристаллических тем, что они при охлаждении затвердевают не кристаллизуясь.
Как известно, кристаллические вещества имеют геометрически правильную кристаллическую решетку, которая образуется ионами или атомами, расположенными в строго повторяющемся непрерывном порядке. В отличие от кристаллических стекловидные вещества не обладают кристаллической решеткой, им присуще только локальное внутреннее упорядочение – отдельные группы, которые несимметрично связаны между собой. То есть стекловидные вещества характеризуются так называемым ближним порядком, иначе, они обладают только небольшими участками правильной, упорядоченной структуры, кристаллические же вещества имеют дальний порядок, т.е. они обладают упорядоченной структурой по всему объему. Это – одна из главных особенностей стекловидных и кристаллических веществ.
Стекловидным тела имеют целый ряд других отличительных признаков. К примеру, стеклообразные вещества размягчаются в широком диапазоне температур, а кристаллические имеют постоянную для каждого вещества температуру плавления. Следовательно, в отличие от кристаллических у стеклообразных веществ переход из твердого состояния в жидкое происходит непрерывно, сопровождаясь постепенным снижением вязкости.
Кристаллические вещества однородны. Стеклообразные же вещества часто бывают неоднородными и их гомогенизация достигается искусственными приемами, в частности перемешиванием.
Все кристаллические вещества обладают анизотропностью, т.е. они характеризуются изменением свойств в зависимости от того, в каком направлении их измерять; стекловидные вещества изотропны, т.е. обладают постоянством свойств независимо от направления их измерения.
Отличительным свойством кристаллических тел в отличие от стекловидных является и то, что они способны самовозгораться в процессе своего образования и роста из расплава; стекловидные вещества этим свойством не обладают.
Имеются еще некоторые отличительные признаки между стеклом и кристаллами, которые проявляются при изготовлении стеклоизделий.
Стеклом называются аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава независимо от их состава и температурной области затвердевания и обладающие в результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел. Процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное является обратимым.
В состав стекла входят кремнезем, оксиды алюминия, бора, калия, кальция, магния, натрия, свинца и др. Каждый оксид придает стеклу определенные свойства. В состав современных стекол вводят 3-10 и более оксидов, так как к стеклам предъявляются самые разнообразные требования. Например, художественное стекло для декоративной обработки должно быть чистым, прозрачным, отлично преломляющим световые лучи, окрашивающимся в разные цвета. В настоящее время в производстве стекла нашли применение большинство элементов периодической системы Д.И.Менделеева.
Составы стекол выражают в процентах по массе оксидов, входящих в данное стекло.
Знание основных структурных характеристик стекла позволяет разрабатывать составы стекол, обладающих определенными свойствами, изменять эти свойства в нужном направлении, управлять процессами варки, формования и обработки стеклоизделий.
Свойства расплавов стекол
Вязкость расплавов – главный фактор, характеризующий их способность переходить в стеклообразное состоение. Именно высокая вязкость в интервале температур кристаллизации является основной, хотя и не единственной причиной, предопрелеляющей склонность расплавов застывать в виде стекла.
Вязкость стекол зависит от температуры и химического состава. Наиболее сильное влиение имеет температура. По мере ее понижения вязкость увеличивается и особенно резко при температурах ниже 900̊ C.
Химический состав стекла влияет на изменение вязкости в меньшей степени, чем температура, однако из всех физикохимических свойств вязкость особенно сильно зависит от изменения химического состава. Повышают вязкость стекла оксид циркония (IV), оксиды алюминия, кремния и магния, а понижают – оксиды натрия, калия, лития, свинца и бария. Оксид бора и оксид кальция оказывают сложное влияние на изменение вязкости стекла. При высоких температурах оксид бора значительно снижает вязкость стекла, тогда как при низких температурах введение до 15% повышает вязкость, а дальнейшее увеличение содержание понижает ее. При высоких температурах и содержании в стекле 8 – 10% CaO вязкость понижаетс