Направи дарение на училище!

Автор: Магдалена В. Пейчева

І. ВЪВЕДЕНИЕ 

Кратки исторически сведения за стъклопроизводството, суровини и химично оцветяване на стъклото: 

Разбери повече за БГ Наука:

***

Според данните на историческата наука стъклопроизводството се е зародило наред с древната култура в Египет и Месопотамия около 4000г. пр. н. е. в стъкларската индустрия като суровина се използва кварцът под формата на кварцов пясък. Съставът на кварца е чист силициев диоксид, който кристализира в тригоналната сингония и се отличава с висока твърдост ( 7 по Моос). За оформянето на изделия от стъкло често се използва гипс  при направата на отливка. Търговският гипс притежава следната химична формула: CaSO4. 2H2O. При загряване до 190°С гипсът може да отдели всичката си вода, а ако се изпече при 400- 600°С, той не може да се свързва вече с водата и се втвърдява. При втвърдяване увеличава обема си с около 1%. Притежава много ниска механична якост.

 Най- висококачествените стъкларски пясъци съдържат 98,5 – 99,8% силициев диоксид и примеси около 0,2- 1%. В повечето случаи, обаче, пясъкът съдържа по- висок процент чужди минерали ( фелдшпат, слюда, калцит, лимонит и др.) в повечето случаи примесите в пясъка не оказват вредно влияние в стъклопроизводството като самите те дават стъклообразуващи окиси. Към вредните примеси в пясъка се отнасят железните, титановите, хромовите, мангановите, ванадиевите и циркониевите окиси. Те оцветяват стъклото неравномерно и намаляват прозрачността му. Именно те се използват целенасочено за химично оцветяване или матиране на стъклото. Използват се не само окиси и соли на тежки метали, но и метали, металоиди и органични съединения.

  При прибавяне на борен оксид се постига равномерно и много добро разтваряне на оцветяващите метални оксиди.

  Кобалтовият оксид образува със силициевият диоксид кобалтов силикат, син на цвят.

  За оцветяване на стъклото в зелено се използват хромови съединения, които в процеса на топенето се разлагат до двухромов триоксид ( Cr2O3), който оцветява стъклото. 

  Съединенията на никела оцветяват стъклото във виолетов цвят, а когато са комбинирани с други оцветяващи оксиди се получава опушено до черно стъкло.

  Селенът и неговите съединения се използват за получаване на розово стъкло или за червен селенов рубин. Оцветяването в този случай се дължи на образуването на колоиден селен.

  Жълто стъкло се получава при използване на кадмиев сулфид, сяра, графит и др.

  Титанът оцветява стъклото в жълто- кафяво.

  Злато в много ниски концентрации ( 0, 001%) придава рубинов цвят на стъклото.

  Златист цвят може да се получи с прибавяне на сребърни съединения като напр. сребърен нитрат ( AgNO3 ).

  Калаен оксид с антимонов и арсенов оксид правят стъклото матово бяло.[1, 2, 3]

  При направените проучвания бе установено, че в България производството на художествени изделия от стъкло все повече запада. Цеховете за обработка на стъкло за закрити; с производство на художествени изделия от този материал се занимават само малък брой частни фирми. Този труд няма за цел само да опише експеримент, показващ визуалните ефекти и структурни промени при комбинирането на метални сплави и стъкло, но и да покаже част от едно уникално изкуство, което винаги съдържа елемент от изненада от крайния резултат. 

ІІ. експериментални данни 

1. Цел: да се изследва химичното взаимодействие между метална сплав и стъкло, обработено с водороден пероксид след изпичане и да се направи оценка на получения визуален ефект.

Използвани съоръжения: 

• керамична пещ

Използвани материали:

• флоатно стъкло (силикатно) с температура на размекване- 800°С и дебелина на плоскостите- 4 mm.
• гипс (строителен) CaSO4. 2H2O, съотношение на гипс: вода- 1:1;
• водороден пероксид 3 %;
• пластилин;
• метална тел (20Х13).

Хронология на изработването на изделието от стъкло, което е предмет на доклада:

• изготвяне на пластилинов модел (фиг.1);
• направа на гипсов отпечатък изрязване на стъклото в съответна форма (фиг.2);
• почистване на повърхността на плоскостите (4 бр.) с водороден пероксид  (с изключение на площта около металната тел);
• поставянето на металната тел между плоскостите в съответното положение (фиг.2);
• изпичане при внимателно темпериране ( табл.1);
• изваждане на изстиналото изделие;
• визуална оценка.

Резултати:

• Визуална оценка на Черупка 1 (фиг. 3): стъклото много добре е заело формата на гипсовия отпечатък. Наблюдават се многобройни допълнителни издатини по повърхността, подобни на фина мрежа, получени при разрушаването на гипсовият отпечатък по време на изпичане. Повърхността е матова. Забелязват се въздушни мехурчета в дълбочина около металната тел. Металната тел е окислена и никъде в изделието не нарушава цялостта на изделието.
• Визуална оценка на Черупка 2  (фиг. 4): при нея също се наблюдава добро отпечатване на стъклото, допълнителна мрежа от издатини, получени при напукването на гипсовия отпечатък , но при нея липсват големи пукнатини в дълбочина, причинени от вътрешни остатъчни напрежения. За сметка на това се наблюдават многобройни миниатюрни мехурчета по повърхността, както и специфичен визуален ефект, който ще нарека „ седефен мат”. Той се изразява освен в  матиране на повърхността на изделието, в зеленикав блясък, който наподобява седеф. При това изделие металната тел в две зони нарушава цялостта на стъклото.

Фиг.1. Пластилинов модел на изделието

Фиг.2. Гипсов модел на изделието

Фиг.3. Черупка 1 – изглед отгоре

Фиг. 4. Черупка 2 – изглед отгоре

Таблица 1. Температурни граници при изпичане на изделието

ІІІ. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

Извод: Вероятните причини за получения ефект „ седефен мат” са:   

1. Окисляването на металната тел при температура над 600 °C.
2. Наличието на гипс между двата листа стъкло (фиг.4), което възпрепятства постигането на пълна хомогенност между тях.
3. Зеленото нюансиране на стъклото е получено вследствие на едновременното участие в изпичането на стъклото на хром и желязо (металната сплав). Този ефект би могъл да се предизвика целенасочено, за да подсили визуалните ефекти при изготвянето на своеобразни изделия от стъкло.

ЛИТЕРАТУРА: 

 [1]. Лесичкова В., 1964. Суровините в стъкларството и керамиката, изд. Техника, С., 70с.

 [2]. Китайгородский,, 1951. Технология стекла.   [3]. Гуцов Ст., 1953. Технология на стъклото- Ӏ част. 

За контакти: Магдалена Веселинова Пейчева, студент в спец. ИД при МТФ на ТУ- Варна, ул.   „ Студентска” № 1, e-mail:  ichbin86@abv.bg

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!