Elemente Chimice - Sticla
Cea mai veche sticla este sticla vulcanica, rezultata prin racirea rapida a lavei. Diferite obiecte ca varfuri de sulite, topoare, oglinzi, se pastreaza in diferite muzee.
Cel mai vechi obiect din sticla propriu-zisa se considera o amuleta albastra ce a fost gasita in Egipt si este datata in anul 7000 i.e.n. In Egipt si Liban au fost descoperite perle din sticla vechi de 5500-3400 ani.
Intr-o localitate din apropierea Bagdadului s-a gasit un cilindru din sticla albastru-deschis, fara incluziuni sau defecte, datata la circa 2700 ani i.e.n. Calitatea deosebita a sticlei atesta existenta unei indelungate experiente si ca atare se presupune ca in Asia sticla era cunoscuta inaintea Egiptului.
Se estimeaza ca producerea unor vase in intregime din sticla a inceput cu 700 de ani i.e.n. Atunci modelul era confectionat din argila nisipoasa care era inmuiat in topitura de sticla. Sticla ce adera la model era incalzita in flacara pentru a se distribui uniform si a se netezi. Dupa racire miezul era indepartat treptat.
Pe la inceputul erei noastre a fost descoperit procedeul de fasonare a obiectelor din sticla goale in interior, prin suflare. Se pare ca faptul a avut loc in Siria, dar mestesugul s-a raspandit repede in tot Imperiul roman. Unele surse atribuite romanilor aceasta descoperire. Prin anul 200 Alexandria (Egipt) era un important centru de productie a obiectelor din sticla. Mestesugul a fost preluat de Roma, unde un sfert din locuitori traiau de pe urma lui.
O alta dovada privin arta mestesugarilor romani este asa zisa ,,vaza de Portland" gasita in sec. XVI langa Roma, in mormantul uni patrician. Sticla de baza este albastra iar peste ea este depus un al doilea strat de sticla alb-laptoasa modelat artistic cu semne mitologice in relief. Acest obiect a avut o soarta iesita din comun. Dupa ce s-a pastrat intacta in mormantul in care s-a gasit, timp de 14 sec., a fost cumparata de ducele de Portland si expusa apoi in British Museum din Londra. Aici, in 1845, a fost sparta cu un baston de un visitator nebun. Vasul a fost reconstituit din cioburi iar specialisti au executat 2 copii foarte asemanatoare. Una din aceste copii este expusa si in prezent in muzeu.
In secolele I-II e.n. prelucrarea sticlei s-a dezvoltat si pe tarmurile portului Euxin. La Tomis in (actuala Constanta) au fost gasite urmele unor cuptoare de topit sticla si la muzeul Arheologic Constanta sunt expuse multe vase de sticla sin acea perioada, variate ca forma si dimensiuni.
In aceeasi perioada existau ateliere de prelucrat sticla si in Germania, la Trier si Köln.
Prin anul 1000 au aparut asemenea cuptoare in Boemia si in Polonia. Dar cea mai mare faima o aveau produsele de sticla din Venetia. Aici au fost adusi mesterii iscusiti din Bizant si instalati pe insula-fortareata Murano. Folosind nisip cuartos fin inbibat cu diferite saruri aduse din cetatile feniciene Sidon (Liban), acesti mesteri au reusit sa obtina produse ce nu aveau rival in lume.
La inceputul secolului I al erei noastre, un mester roman a inventat teava de suflat sticla: o teava de fier lunga si subtire, prevazuta la un capat cu o mica unflatura, iar la celalalt capat cu o prelungire de lemn prin care se sufla aerul. La capatul tevii de fier se prinde un ghem de sticla lichida si se sufla in teava. Se formeaza un balon de sticla caruia inainte de a se raci i se poate da orece forma. Aproape 2000 de ani toate obiectele de sticla s-au fabricat astfel.
Sticlarii romani faceau vase obisnuite din sticla opaca, verzuie, dar si sticla incolora si slab transparenta din nisipuri albe.
Sticla colorata era cunoscuta inca de egipteni dar romanii au initiat o arta a sticlei colorate. Acum 1500 de ani in urma ei stiau sa lucreze pocale parca taiate din pietre pretioase: smarald, safir, opal, rubin; faceau flacoane asemanatoare ca forma si culoare cu lotusul, curmalele, strugurii etc. Dar nici un asemenea obiect nu se putea compara cu renumitele cupe murrhine, care erau mai scumpe ca aurul. Aceste cupe erau mici, fara ornamente dar frumusetea lor se datora colritului viu si bogat. Peretii murrhinei aveau o sclipire deosebita, aruncand parca lumini de curcubeu. Acest efect se datora faptului ca, in sticla transparenta din care erau facute, erau presarate graunte multicolore din sticla. Neron a platit pe o murhhina 70 de talanti, suma cu care se puteau cumpara 300 de robi.
Foarte scumpe erau si cestile de sticla pentru spalatul mainilor (trulla), vase folosite de meseni dupa fiecare fel de mancare (nu se cunosteau tacamurile).
La fel de scumpe erau si diatretele, niste pocale introduse in suporturi dantelate de sticla in forma de inele. Suportul nu se lipea de pocal si nici nu se incalzea pre mult daca se beau lichide fierbinti.
Pana in zilele noastre nu s-au pastrat decat aproximativ zece diatrete, numai cateva intregi. Se presupune ca au fost facute de un singur mesterartist, care a pastrat secretul artei sale.
Secole de-a randul Venetia a detinut monopolul sticlei de buna calitate si prelucrate artistic. Dar pentru aceasta suprematie, insul Murano era o adevarata inchisoare in care divulgarea secretelora sau tentativa de evadare erau pedepsite cu moartea.
In secolele XIV-XVII apare in Europa numeroase ateliere care produceau sticla ce incepea sa o concureze pe cea de Murano.
Primul document scris despre sticla apare pe cele peste 20 de tablite de argila arsa care constituiau biblioteca lui Assurlanipal (circa 650 ani i.e.n.), gasite in micile cetati asiriene Ninive (in Irak). Informatii interesante despre sticla a lasat in scriirele sale si Pliniu cel Batran.
Prima "tehnologie" a sticlei apare in 1540 in lucrarea ,,Pirotehnia" scrisa se pare la Venetia de Vanaccio Biringuccio.
Treptat, lucrarile despre sticla s-au inmultit in ritm accelerat.
Cea dintai fabrica de sticla cunoscuta din documente in tara noastra se afla langa Targoviste si apartinea lui Matei Voivod (1650). In Moldova, Grigore Ghica a dat un hrisov pentru infiintarea unei fabrici de sticla in satul Calugara din tinutul Romanului (1740). Documentele scrise atesta si sexistenta unei fabrici de sticla din 1727 in localitatea Belin din Crisana.
In secolul XIX s-au construit numeroase fabrici de sticla dintre care unele functioneaza si astazi. Asa sunt fabricele de la Poiana Codrului (Maramures) constituita in 1801, cea de la Tomesti (Banat) din 1804, fabrica de la Avrig din 1830, Padurea Neagra 1840, Azuga 1880 si altele.
In anii 1921-1922 s-au constituit fabricile de sticla de la Turda si Medias ce foloseau drept combustibil gazul metan.
Chimia sticlelor
Sticlele sunt un amestec de dioxid de siliciu si silicatii ai diferitelor metale. Sunt materiale necristalizate (amorfe), cu rezistenta mecanica si duritate mare, cu coeficient de dilatare mic. La temperaturi mai inalte se comporta ca lichidele subracite cu vascozitate mare. Nu au punct de topire definit. Prin incalzire se inmoaie treptat, ceea ce permite prelucrarea sticlei prin suflare, presare, turnare, laminare.
Sticlele se obtin, in general, prin topirea in cuptoare speciale a unui amestec format din nisip de coart, piatra de var, carbonat de sodiu (sau de potasiu) si materialele auxiliare.
Proprietatile fizice ale sticlelor sunt determinate de compozitia lor. Sticla obisnuita, sticla de sodiu are compozitai aproximativa 6SiO2·CaO·Na2O. Se intrebuintiaza la fabricarea geamurilor si a ambalajelor de sticla.
Sticla de potasiu are compozitia 6SiO2·CaO·K2O si este rezistenta la variatii de temperatura. Se folosestela fabricarea vaselor de laborator.
Cristalul (sticla de plumb) este o sticla in care sodiu si calciul au fost inlocuiti cu potasiu si plumb (6SiO2·PbO·K2O) si se caracaterizeaza prin proprietati de refractie bune si densitate mare. Flintul si strasul contin un procent de plumb mai mare ca cristalul. Flintul se foloseste pentru prisme si lentile optice.
Prin adaugarea unor cantitati mici de Al2O3 sau B2O3 se obtin sticle rezistente la variatii bruste de temperatura care se folosesc la fabricarea vaselor de laborator (sticla Jena, Pirex sau Duran). Au o rezistenta chimica mare si coeficient de dilatatie mic.
Sticlele colorate se obtin daca, in topitura, se adauga unii oxizi metalici (de Fe,Co,Cr,Cu etc.), care formeaza silicatii colorati.
In industria sticlei se utilizeaza drept coloranti un numar foarte mare de substante care se incadreaza de obicei in trei categorii: colorantii ionici, colorantii moleculari si colorantii coloidali.
Colorantii ionici sunt in general oxizii metalici.
Asa de exemplu sticla rosie contine si oxid de cupru I, sticla galbena sulfat de cadmiu, sticla albastra oxid de cobalt (II), sticla verde oxid de crom (III), sticla violeta oxid de mangan. Trioxidul de uraniu da o culoare galben-verde insotita de o frumoasa fluorescenta verde.
Colorantii moleculari sunt reprezentati de seleniu care da o culoare roz, de sulf care da o culoare galbena sau galbena-cafenie si mai ales de sulfurile si seleniurile diferitelor elemente. Foarte utilizat este amestecul CdS + CdSe care da o culoare rosie-rubinie a carei nuanta depinde de raportul dintre cei doi componenti.
Colorantii coloidali sunt de fapt metalele care, prin tratamente termice adecvate, sunt dispersate sub forma de solutie coloidala imprimand sticlei culori ce depind de dimensiunile particulelor coloidale. Astfel, aurul fin dispersat in sticla da o culoare rosie-rubinie foarte frumoasa. Argintul da nuante de la galben la cafeniu.
Sticlele colorate se topesc in creuzete cu capcitati de ordinul sutelor de liri sau in cuptoare mici in care temperatura, si mai ales caracterul mediului, se pot controla riguros.
Sticlele colorate se utilizeaza in afara obiectelor de menaj, in numeroase domenii importante.
Mari consumatori de sticla colorata sunt transporturile aeriene, navele, terestre. Semnalizarile luminoase in transporturi au o deosebita importanta culorile utilizate deobicei, fiind rosul, verde, albastru si galben.
Sticlele colorate se utilizeaza si drept filtre penru anumite radiatii. Pentru protejarea ochilor sudorilor sau a celor ce privesc in cuptoare incandescente se utilizeaza asa-numitele sticle de cobalt dar si alte sticle care pot retine radicali calorici sau ultraviolete.
Filtrele colorate intra in componenta unor aparate optice sau de analiza, utilizate in laboratoare de fizica chimie sau tehnica fotografica.
Metalizarea superficiala a sticlei
Sunt cunoscute numeroase procedee de splicare pe suprafata sticlei a unor particule metalice ce-i confera propritati optice, electrice sau decorative foarte pretioase. Asta intrucat suprafata sticlei are capacitatea de a fixa puternic particule solide.
Metalizarea superficiala a sticlei se practica de sute de ani pentru obtinerea oglinzilor. Mult timp oglinzile s-au fabricat prin depunerea pe sticla a unui strat de amalgam de staniu (aliaj de Sn si Hg). Acest procedeu a fost parasit deoarece amalgamul nu este stabilit si degaja in permanenta vapori toxici de mercur. Din acelasi motiv aceste oglinzi se degradau relativ repede. Astazi oglinzile se fabrica prin depunerea pe sticla a unui strat de argint metalic. Depunerea se realizeaza prin reducera ionilor de argint dintr-o sare complexa amoniacala cu ajutorul unui reducator organic (de exemplu, acid tartric). Solutia amonicala se obtine prin tratarea azotului de argint cu amoniac. Atentie deosebita se da pregatirii suprafetei sticlei pentru a se asigura o buna aderenta a argintului. In acest scop placa de sticla se lustrueste usor cu un abraziv foarte fin. Se inlatura apoi orice urma de grasime prin tratarea sticlei cu un degresant puternic. Suprafata astfel curatata se spala cu apa si se pastreaza acoperita cu o pelicula de apa distilata pana la argintare.
Un alt procedeu de depunere pe sticla a unor pelicule metalice este depunerea in vid. Pentru aceasta piesa de sticla se introduce intr-un spatiu vidat in care se evapora metalul ce urmeaza sa fie depus. Evaporarea se face fie introducand metalul respectiv in arc electric, fie depunandu-l pe un filament de wolfram ce poate fi incalzit la temperatura necesara. Astfel se poate depune practic orice metal.
Sunt mai multe metode folosite scop. Amintim o metoda relativ recenta care consta in ingrosarea suprafetei sticlei cu picaturi de metal topit. Topirea se realizeaza fie formand un arc elesctric intre dou sarme din metalul respectiv, fie introducand o asemenea sarma intr-o flacara oxiacetilenica. Asupra punctului unde se topeste metalul se indreapta un jet de aer comprimat care pulverizeaza metalul topit si-l proiecteaza pe suprafata sticlei si astfel se incrusteaza puternic in suprafata ei. Piese de sticla metalizate in acest fel sunt utilizate in constructii in scopuri decorative. O sticla incolora metalizata cu Al pare argintata iar cu cupru-aurita.
Daca pe sticl ase depune o pelicula de dioxid de staniu, aceasta are proprietati semiconductoare. Peliculele semiconductoare au multe aplicatii in laboratoare si in industrie. Ele sunt utilizate mult pentru incalzirea electrica a obiectelor de sticla sau a continutului lor. Astfel, ferestrele avioanelor si in special cele din cabina echipajului sunt protejate pe aceasta cale impotriva givrajului (acoperiri cu gheata), fenomene curente la inaltimile de zbor ale avioanelor moderne.
Pentru laboratoare, industrie sau uz casnic se fabrica diferite vase de sticla prevazute cu incalzitoare pe baza de pelicule semiconducatoare depuse direct pe peretii vasului. Introducerea curentului electric se face prin intermediul unor contacte de argint depuse pe sticla cu ajutorul unei paste pentru izolarea electrica a pastei semiconducatoare se depune pe ea o a doua pelicula de SiO2 si TiO2.
Cel mai vechi obiect din sticla propriu-zisa se considera o amuleta albastra ce a fost gasita in Egipt si este datata in anul 7000 i.e.n. In Egipt si Liban au fost descoperite perle din sticla vechi de 5500-3400 ani.
Intr-o localitate din apropierea Bagdadului s-a gasit un cilindru din sticla albastru-deschis, fara incluziuni sau defecte, datata la circa 2700 ani i.e.n. Calitatea deosebita a sticlei atesta existenta unei indelungate experiente si ca atare se presupune ca in Asia sticla era cunoscuta inaintea Egiptului.
Se estimeaza ca producerea unor vase in intregime din sticla a inceput cu 700 de ani i.e.n. Atunci modelul era confectionat din argila nisipoasa care era inmuiat in topitura de sticla. Sticla ce adera la model era incalzita in flacara pentru a se distribui uniform si a se netezi. Dupa racire miezul era indepartat treptat.
Pe la inceputul erei noastre a fost descoperit procedeul de fasonare a obiectelor din sticla goale in interior, prin suflare. Se pare ca faptul a avut loc in Siria, dar mestesugul s-a raspandit repede in tot Imperiul roman. Unele surse atribuite romanilor aceasta descoperire. Prin anul 200 Alexandria (Egipt) era un important centru de productie a obiectelor din sticla. Mestesugul a fost preluat de Roma, unde un sfert din locuitori traiau de pe urma lui.
O alta dovada privin arta mestesugarilor romani este asa zisa ,,vaza de Portland" gasita in sec. XVI langa Roma, in mormantul uni patrician. Sticla de baza este albastra iar peste ea este depus un al doilea strat de sticla alb-laptoasa modelat artistic cu semne mitologice in relief. Acest obiect a avut o soarta iesita din comun. Dupa ce s-a pastrat intacta in mormantul in care s-a gasit, timp de 14 sec., a fost cumparata de ducele de Portland si expusa apoi in British Museum din Londra. Aici, in 1845, a fost sparta cu un baston de un visitator nebun. Vasul a fost reconstituit din cioburi iar specialisti au executat 2 copii foarte asemanatoare. Una din aceste copii este expusa si in prezent in muzeu.
In secolele I-II e.n. prelucrarea sticlei s-a dezvoltat si pe tarmurile portului Euxin. La Tomis in (actuala Constanta) au fost gasite urmele unor cuptoare de topit sticla si la muzeul Arheologic Constanta sunt expuse multe vase de sticla sin acea perioada, variate ca forma si dimensiuni.
In aceeasi perioada existau ateliere de prelucrat sticla si in Germania, la Trier si Köln.
Prin anul 1000 au aparut asemenea cuptoare in Boemia si in Polonia. Dar cea mai mare faima o aveau produsele de sticla din Venetia. Aici au fost adusi mesterii iscusiti din Bizant si instalati pe insula-fortareata Murano. Folosind nisip cuartos fin inbibat cu diferite saruri aduse din cetatile feniciene Sidon (Liban), acesti mesteri au reusit sa obtina produse ce nu aveau rival in lume.
La inceputul secolului I al erei noastre, un mester roman a inventat teava de suflat sticla: o teava de fier lunga si subtire, prevazuta la un capat cu o mica unflatura, iar la celalalt capat cu o prelungire de lemn prin care se sufla aerul. La capatul tevii de fier se prinde un ghem de sticla lichida si se sufla in teava. Se formeaza un balon de sticla caruia inainte de a se raci i se poate da orece forma. Aproape 2000 de ani toate obiectele de sticla s-au fabricat astfel.
Sticlarii romani faceau vase obisnuite din sticla opaca, verzuie, dar si sticla incolora si slab transparenta din nisipuri albe.
Sticla colorata era cunoscuta inca de egipteni dar romanii au initiat o arta a sticlei colorate. Acum 1500 de ani in urma ei stiau sa lucreze pocale parca taiate din pietre pretioase: smarald, safir, opal, rubin; faceau flacoane asemanatoare ca forma si culoare cu lotusul, curmalele, strugurii etc. Dar nici un asemenea obiect nu se putea compara cu renumitele cupe murrhine, care erau mai scumpe ca aurul. Aceste cupe erau mici, fara ornamente dar frumusetea lor se datora colritului viu si bogat. Peretii murrhinei aveau o sclipire deosebita, aruncand parca lumini de curcubeu. Acest efect se datora faptului ca, in sticla transparenta din care erau facute, erau presarate graunte multicolore din sticla. Neron a platit pe o murhhina 70 de talanti, suma cu care se puteau cumpara 300 de robi.
Foarte scumpe erau si cestile de sticla pentru spalatul mainilor (trulla), vase folosite de meseni dupa fiecare fel de mancare (nu se cunosteau tacamurile).
La fel de scumpe erau si diatretele, niste pocale introduse in suporturi dantelate de sticla in forma de inele. Suportul nu se lipea de pocal si nici nu se incalzea pre mult daca se beau lichide fierbinti.
Pana in zilele noastre nu s-au pastrat decat aproximativ zece diatrete, numai cateva intregi. Se presupune ca au fost facute de un singur mesterartist, care a pastrat secretul artei sale.
Secole de-a randul Venetia a detinut monopolul sticlei de buna calitate si prelucrate artistic. Dar pentru aceasta suprematie, insul Murano era o adevarata inchisoare in care divulgarea secretelora sau tentativa de evadare erau pedepsite cu moartea.
In secolele XIV-XVII apare in Europa numeroase ateliere care produceau sticla ce incepea sa o concureze pe cea de Murano.
Primul document scris despre sticla apare pe cele peste 20 de tablite de argila arsa care constituiau biblioteca lui Assurlanipal (circa 650 ani i.e.n.), gasite in micile cetati asiriene Ninive (in Irak). Informatii interesante despre sticla a lasat in scriirele sale si Pliniu cel Batran.
Prima "tehnologie" a sticlei apare in 1540 in lucrarea ,,Pirotehnia" scrisa se pare la Venetia de Vanaccio Biringuccio.
Treptat, lucrarile despre sticla s-au inmultit in ritm accelerat.
Cea dintai fabrica de sticla cunoscuta din documente in tara noastra se afla langa Targoviste si apartinea lui Matei Voivod (1650). In Moldova, Grigore Ghica a dat un hrisov pentru infiintarea unei fabrici de sticla in satul Calugara din tinutul Romanului (1740). Documentele scrise atesta si sexistenta unei fabrici de sticla din 1727 in localitatea Belin din Crisana.
In secolul XIX s-au construit numeroase fabrici de sticla dintre care unele functioneaza si astazi. Asa sunt fabricele de la Poiana Codrului (Maramures) constituita in 1801, cea de la Tomesti (Banat) din 1804, fabrica de la Avrig din 1830, Padurea Neagra 1840, Azuga 1880 si altele.
In anii 1921-1922 s-au constituit fabricile de sticla de la Turda si Medias ce foloseau drept combustibil gazul metan.
Chimia sticlelor
Sticlele sunt un amestec de dioxid de siliciu si silicatii ai diferitelor metale. Sunt materiale necristalizate (amorfe), cu rezistenta mecanica si duritate mare, cu coeficient de dilatare mic. La temperaturi mai inalte se comporta ca lichidele subracite cu vascozitate mare. Nu au punct de topire definit. Prin incalzire se inmoaie treptat, ceea ce permite prelucrarea sticlei prin suflare, presare, turnare, laminare.
Sticlele se obtin, in general, prin topirea in cuptoare speciale a unui amestec format din nisip de coart, piatra de var, carbonat de sodiu (sau de potasiu) si materialele auxiliare.
Proprietatile fizice ale sticlelor sunt determinate de compozitia lor. Sticla obisnuita, sticla de sodiu are compozitai aproximativa 6SiO2·CaO·Na2O. Se intrebuintiaza la fabricarea geamurilor si a ambalajelor de sticla.
Sticla de potasiu are compozitia 6SiO2·CaO·K2O si este rezistenta la variatii de temperatura. Se folosestela fabricarea vaselor de laborator.
Cristalul (sticla de plumb) este o sticla in care sodiu si calciul au fost inlocuiti cu potasiu si plumb (6SiO2·PbO·K2O) si se caracaterizeaza prin proprietati de refractie bune si densitate mare. Flintul si strasul contin un procent de plumb mai mare ca cristalul. Flintul se foloseste pentru prisme si lentile optice.
Prin adaugarea unor cantitati mici de Al2O3 sau B2O3 se obtin sticle rezistente la variatii bruste de temperatura care se folosesc la fabricarea vaselor de laborator (sticla Jena, Pirex sau Duran). Au o rezistenta chimica mare si coeficient de dilatatie mic.
Sticlele colorate se obtin daca, in topitura, se adauga unii oxizi metalici (de Fe,Co,Cr,Cu etc.), care formeaza silicatii colorati.
In industria sticlei se utilizeaza drept coloranti un numar foarte mare de substante care se incadreaza de obicei in trei categorii: colorantii ionici, colorantii moleculari si colorantii coloidali.
Colorantii ionici sunt in general oxizii metalici.
Asa de exemplu sticla rosie contine si oxid de cupru I, sticla galbena sulfat de cadmiu, sticla albastra oxid de cobalt (II), sticla verde oxid de crom (III), sticla violeta oxid de mangan. Trioxidul de uraniu da o culoare galben-verde insotita de o frumoasa fluorescenta verde.
Colorantii moleculari sunt reprezentati de seleniu care da o culoare roz, de sulf care da o culoare galbena sau galbena-cafenie si mai ales de sulfurile si seleniurile diferitelor elemente. Foarte utilizat este amestecul CdS + CdSe care da o culoare rosie-rubinie a carei nuanta depinde de raportul dintre cei doi componenti.
Colorantii coloidali sunt de fapt metalele care, prin tratamente termice adecvate, sunt dispersate sub forma de solutie coloidala imprimand sticlei culori ce depind de dimensiunile particulelor coloidale. Astfel, aurul fin dispersat in sticla da o culoare rosie-rubinie foarte frumoasa. Argintul da nuante de la galben la cafeniu.
Sticlele colorate se topesc in creuzete cu capcitati de ordinul sutelor de liri sau in cuptoare mici in care temperatura, si mai ales caracterul mediului, se pot controla riguros.
Sticlele colorate se utilizeaza in afara obiectelor de menaj, in numeroase domenii importante.
Mari consumatori de sticla colorata sunt transporturile aeriene, navele, terestre. Semnalizarile luminoase in transporturi au o deosebita importanta culorile utilizate deobicei, fiind rosul, verde, albastru si galben.
Sticlele colorate se utilizeaza si drept filtre penru anumite radiatii. Pentru protejarea ochilor sudorilor sau a celor ce privesc in cuptoare incandescente se utilizeaza asa-numitele sticle de cobalt dar si alte sticle care pot retine radicali calorici sau ultraviolete.
Filtrele colorate intra in componenta unor aparate optice sau de analiza, utilizate in laboratoare de fizica chimie sau tehnica fotografica.
Metalizarea superficiala a sticlei
Sunt cunoscute numeroase procedee de splicare pe suprafata sticlei a unor particule metalice ce-i confera propritati optice, electrice sau decorative foarte pretioase. Asta intrucat suprafata sticlei are capacitatea de a fixa puternic particule solide.
Metalizarea superficiala a sticlei se practica de sute de ani pentru obtinerea oglinzilor. Mult timp oglinzile s-au fabricat prin depunerea pe sticla a unui strat de amalgam de staniu (aliaj de Sn si Hg). Acest procedeu a fost parasit deoarece amalgamul nu este stabilit si degaja in permanenta vapori toxici de mercur. Din acelasi motiv aceste oglinzi se degradau relativ repede. Astazi oglinzile se fabrica prin depunerea pe sticla a unui strat de argint metalic. Depunerea se realizeaza prin reducera ionilor de argint dintr-o sare complexa amoniacala cu ajutorul unui reducator organic (de exemplu, acid tartric). Solutia amonicala se obtine prin tratarea azotului de argint cu amoniac. Atentie deosebita se da pregatirii suprafetei sticlei pentru a se asigura o buna aderenta a argintului. In acest scop placa de sticla se lustrueste usor cu un abraziv foarte fin. Se inlatura apoi orice urma de grasime prin tratarea sticlei cu un degresant puternic. Suprafata astfel curatata se spala cu apa si se pastreaza acoperita cu o pelicula de apa distilata pana la argintare.
Un alt procedeu de depunere pe sticla a unor pelicule metalice este depunerea in vid. Pentru aceasta piesa de sticla se introduce intr-un spatiu vidat in care se evapora metalul ce urmeaza sa fie depus. Evaporarea se face fie introducand metalul respectiv in arc electric, fie depunandu-l pe un filament de wolfram ce poate fi incalzit la temperatura necesara. Astfel se poate depune practic orice metal.
Sunt mai multe metode folosite scop. Amintim o metoda relativ recenta care consta in ingrosarea suprafetei sticlei cu picaturi de metal topit. Topirea se realizeaza fie formand un arc elesctric intre dou sarme din metalul respectiv, fie introducand o asemenea sarma intr-o flacara oxiacetilenica. Asupra punctului unde se topeste metalul se indreapta un jet de aer comprimat care pulverizeaza metalul topit si-l proiecteaza pe suprafata sticlei si astfel se incrusteaza puternic in suprafata ei. Piese de sticla metalizate in acest fel sunt utilizate in constructii in scopuri decorative. O sticla incolora metalizata cu Al pare argintata iar cu cupru-aurita.
Daca pe sticl ase depune o pelicula de dioxid de staniu, aceasta are proprietati semiconductoare. Peliculele semiconductoare au multe aplicatii in laboratoare si in industrie. Ele sunt utilizate mult pentru incalzirea electrica a obiectelor de sticla sau a continutului lor. Astfel, ferestrele avioanelor si in special cele din cabina echipajului sunt protejate pe aceasta cale impotriva givrajului (acoperiri cu gheata), fenomene curente la inaltimile de zbor ale avioanelor moderne.
Pentru laboratoare, industrie sau uz casnic se fabrica diferite vase de sticla prevazute cu incalzitoare pe baza de pelicule semiconducatoare depuse direct pe peretii vasului. Introducerea curentului electric se face prin intermediul unor contacte de argint depuse pe sticla cu ajutorul unei paste pentru izolarea electrica a pastei semiconducatoare se depune pe ea o a doua pelicula de SiO2 si TiO2.
SURSA 02
Calirea sticlei
Calirea sticlei este cunoscuta cel putin din secolul al XVIII-lea cand ,,lacrima batavica”, obtinuta prin caderea unei picaturi de sticla topita in apa, starnea uimirea tuturor. O astfel de picatura de sticla racita brusc rezista la socuri puternice, dar devine instantaneu o pulbere fina cand i se rupe codita subtire ramasa dupa desprinderea din bucata topita.
Calirea a fost aplicata industrial in 1930 pentru obtinerea placilor de asticla cu rezistenta marita, numita ,,securit”.
Prin calire creste rezistenta sticlei si aceasta se datoreste unor eforturi de conpresiune in sfaturile superficiale a placii, care compenseza apoi o parte din eforturile de tractiune ce apar sub influenta solicitarilor mecanice. Valoarea tensiunilor de conpresie, respectiv rezistenta mecanica a sticlei calite, este influentata de temperatura de la care incepe racirea si viteza de racire.
Calirea se aplica industrial pe scara larga la fabricarea parbrizelor si a celorlalte geamuri pentru autovehicule.
Sticla plana-cel mai raspandit produs din sticla
Ochiurile de sticla de la ferestre au fost folosite si apreciate de oameni incepand de acum 2000 de ani. Ele au devenit insa accesibile abia la sfarsitul secolului trecut. Cele mai vechi procedee se bazau pe turnarea sticlei intr-o rama ce delimita si dadea forma placii de sticla. Se obtineau astfel placi groase cu suprafete nu prea netede.
Imposibilitatea de a obtine placi mari de sticla a dus probabil la inventarea tehnicii vitraliilor care au permis inchiderea cu sticl a marilor ferestre ogivale. In acest scop se sufla sticla topita sub forma unei basici de dimensiuni convenabile la care se atasa o vergea de fier in partea opusa tevii de suflare. Dupa desprinderea acesteia se rotea rapid vergeaua si sticla capata forma unui disc. Din aceste discuri sau bucati taiate de discuri se confectionau vitraliile.
Procedele s-au perfectionat continuu. Dorinta de a obtine oglinzi de dimensiuni mari s-au pus l apunct procedee de laminare a sticlei. Sticla obtinuta prin laminare trebuie slefuita si lustruita pentru ca suprefetele sa fie netede si paralele. Slefuirea se face cu o suspensie de nisp in apa si folosind discuri grele de fonta care se rotesc. Lustruirea se face asemanator dar cu discuri acoperite cu pasla si pulbere fina de Fe2O3. Procedeul este folosit la Fabrica de geamuri de la Scaieni.
Din 1959 se produce sticla plana prin procedeul numit al ,,sticlei plutitoare” (procedeul Pilkington).
In acest procedeu topirea si laminarea se face prin aceleasi operatii doar ca placa de sticla laminata este condusa pe suprafata unei bai de metal topi (Sn sau aliaje) incalzit la temperatura ridicata. Sticla moale intra in contact cu suprafata metalului topit; se netezeste perfect suprafata superioara, incalzita cu ajutorul unei flacarei se netezeste datorita actiunii tensiunii superficiale (,,lustruirea la foc”). Placa de sticla, avansand pe baia de metal, se racoreste si este trecuta apoi in cuptorul de recoacere. Suprafetele apar perfect netede, fara a fi nevoie de slefuire.
Geamurile moderne
Pentru a asigura in locuinte accesul luminii soarelui si confortul maxim, sticla trebuie sa fie termo-si fonoizolata.
Proprietatille izolante termic si fonic se realizeaza de obicei inchizand intre 2 placi de sticla un strat de aer (ferestre duble).
In cazul cladirilor moderne in care sticla formeaza pereti intregi se foloseste un sortiment relativ nou de geamuri, numite comercial termopan. Geamurile termopan sunt de fapt niste panouri formate din doua sau mai multe placi de sticla prinse intre ele fie prin sudura , fie prin lipire de rame, care inchid intre ele straturi de aer uscat, termo-si fonoizolant. Panourile se fixeaza direct in zidire si pot avea dimensiunile cele mai diferite, in functie de constructie. Grosimea stratului de aer trebuie sa fie de maximum 4cm pentru ca stratul de aer sa se comporte laminar. Au o mare rezistenta mecanica si calitati izolante (fonice sau termice) corespunzatoare grosimii stratului de aer.
Pentru reglarea cantitatii de lumina panourile pot fi prevazute intre placile de sticla cu jaluzele de aluminiu ce pot fi manevrate din exterior. Pentru ca interiorul sa nu fie vizibil de afara, intre placi se puneun strat de fibra de sticla (1-1,25mm grosime).
Geamul termoabsorbant are in compozitia sa oxizi care absorb intens radiatiile inflarosii (FeO). Aceste geamuri se fabrica si la noi. Pot opri pana la 80% din radiatiile calorice-numai 40% din cele vizibile. Acelasi efect il are sticla care are pe o fata o depunere a unei pelicule metalice semitransparente. Pelicula joaca rolul unei oglinzi care reflecta o mare parte din radiatiile ce cad pe geam ferind interiorul de o incalzire exagerata. Din afara geamul pare ca o oglinda. Prin el se vede perfect in afara dar impiedica vederea interiorului.
Sticla fototropica -; isi schimba reversibil transparenta in functie de intensitatea si lungimea de unda a radiatilor incidente. Astfel se regleaza automat iluminatul in timpul zilei.
Sticla de siguranta este sticla care prin spargere nu da cioburi periculoase si se foloseste in special in mijloacele de transport.
In toata lumea se produc trei tipuri de sticla de siguranta: sticla armata, sticla triplex, sticla calita (la noi-securit).
Sticla armata contine in grosimea ei o retea de sarma de fier cu ochiuri patrate hexagonale sau alta forma, care in momentul spargerii impidica desprinderea cioburilor si caderea placii din rama in care este fixata. Se foloseste la acopeirea haleleor industriale si la constructia peretilor laterali. Plasa metalica se poate introduce intre valturile unei masini moderne de laminare continua a sticlei, dar sunt si alte procedee.
Uneori firele metalice inglobate in sticla sunt folosite ca rezistente electrice cu ajutorul carora se incalzesc geamurile avioanelor pentru evitarea depunerilor de gheata.
Sticla triplex este format, in principiu, din doua placi de sticla lipite pe un material transparent care, la spargere retine cioburile si nu lasa geamul sa iasa din rama. In prezent se folosesc folii de butafol care adera bine pe sticla. Triplexul are rezistenta mecanica mare, dar este cel mai scump sortiment de sticla plana.
Placile securit, cele mai utilizate in transporturi, se obtin prin calirea sticlei. Placile agatate de niste dispozitive speciale (de obicei verticale), sunt incalzite in cuptoare electrice pana la aproximativ 600°C. Dupa cateva minute sunt scoase si racite repede cu jeturi de aer. Rezistenta mecanica la incovoire creste de 5-8 ori fata de cea a sticlei necalite iar la spargere formeaza cioburi sub forma unor graunte cu muchii si colturi rotujite, nepericuloase pentru calatori. Un dezavantaj il constituie zgomotul puternic produs la spargerea geamului securit. Acest zgomot ii poate surprinde pe soferi si le pot distrage atenti de la trafic.
Fibrele de sticla
Fibrele si produsele din sticla, cele meia uimitoare produse obtinute din sticla, au intrat de mult in practica industriala, avand numeroase utilizari curente.
Una din cele mai simple metode de obtinere a fibrelor de sticla este tragerea lor din baghete. Daca o bagheta mentinuta in pozitie verticala este incalzita pana la topire la capatul inferior, se formeaza la un moment dat o picatura desticla topita. Picatura tinde sa se desprinda de bagheta, antrenand dupa sine un fir de sticla. In cazul cand firul este infasurat pe un tambur ce se roteste, tragerea firului poate continua vreme indelungata, obtinundu-se un fir lung. Industrial se folosesc instalatii in care tragerea se face din 100 de baghete care avanseaza treptat spre zona de topire, antrenate de 2 valturi prin care trec. Sunt si alte procedee care folosesc principiul tragerii fierelor de sticl aprin filiera (orificii de 1-2mm diametru) prin care patrunde sticla fluida.
Fibrele de sticla au o rezistenta mecanica mare, pe care o pastreaza pana la cca. 250°C. De asemenea au o stabilitate chimica buna si o greutate volumetrica mica. De mare utilitate sunt proprietatile izolate, termice si fonice ale fibrelor de sticla. Izolatiile termice pe baza de vata de sticla sunt mult utilizate; la fel placile si ,,saltelele” prinse intre doua retele de sarma. Ele sunt utilizate la izolarea termica a conductelor ce transporta fluide calde sau cele ce trebuie ferite de inghet, a cazanelor cu aburi, a unor cuptoare sau a unor instalatii din industria chimica. Fibrele de sticla si-au gasit utilizari in izolarea termic aa navelor cosmice si la realizarea unor sisteme de protejare a lor impotriva incalzirii excesive la reintalnirea in atmosfera. Izolarea fonica gaseste in vata si tesaturile din sticla materiale ideale care absorb intens sunetele, sunt usoare, neinflamabile.
Tesaturile simple din fibre de sticla (impasliturile) impregnate cu bitum sunt folosite pentru izolatii hidrofuge foarte durabile.
In industria chimica tesaturile din sticla se folosesc la confectionarea filtrelor, mult mai rezistente ca cele clasice.
O utilizare speciala, moderna, a fibrelor si tesaturilor din sticla este la fabricarea sticloplasticelor-sticla (fibra sau tesatura) este folosita ca armatura pentru diferite obiecte confectionate din mase plastice. Masele plastice (liantul) se aleg in functie de calitati necesare la folosire asa de exemplu, pentru produse rezistente la temperaturi ridicate, se prefera rasinile fenol-formaldehidice, pentru rezistente mecanice mari se folosec rasini epoxi-fenolice iar proprietatile electrice bune cu rasini polimetil-siloxanice.
Sticloplasticele se utilizeaza pentru confectionarea unor piese in constructia de masini, a ambarcatiunilor de mici diminsiuni, caroserii de autovehicole, vagoane, conducte, acoperisuri usoare pentru case. Se mai folosesc pentru placarea anticorosiva a peretilor in industria chimica, pentru izolatii termice sau fonice, pentru aparatura sportiva.
Sticla optica
De mult timp sticla este un material optic consacrat. Aceasta pentru ca sticla cumuleaza cateva propritati fizice si tehnologice pretioase. Se pot obtine cantitati mari de sticla perfect omogena din punct de vedere optic (transparenta, indice de refractie, dispresia); variatia compozitiei poate duce la modificari ale proprietatilor optice, rezistenta sticlei la diferiti agenti externi.
Sticlele optice se grupeaza in doua mari categorii care difera intre ele prin conpozitie, dar mai ales prin valorile constantelor optice.
1. Sticlele cron (crown) care este o sticla silico-calco-sodica, ce mai contine suplimentar diferite propritati de alti oxizi sau fluoruri (BaO, P2O5, Al2O3, NaF, KF, La2O3, etc.). Sticla cron are indicii de refrectie mici si dispersii mari.
2. Sticlele flint care contin un procent ridicat de oxizi ai metalelor grele (TiO2,CdO,La2O3,Bi2O3) Ele au indicii de refractie ridicati si dispresii mici.
Instrumentele optice moderne necesita sticle cu o mare varietate de indicii de refractie pe cand dispresia, le este necesara doar in spectroscopie.
Fibrele optice
Fibrele din sticla si-au gasit o aplicare neasteptata in optica si se bazeazape proprietatea acestor fibre de a conduce lumina de-a lungul firului de sticla cu foarte putine pierderi. Cand firule este drept, lumina se transmite in linie dreapta. Daca firul este indoit, lumina urmeaza toate ondulatiile datorita reflexiilor totale repetate care au loc la suprafata de separare sticla-aer.
In felul acesta lumina poate fi condusa la distante mari. Aplicatiile au devenit interesante numai dupa ce s-au folosit fibre de sticla extrem de subtiri inmanuncheate intr-un fascicol de grosimea necesara si care poate fi indoit cu usurinta. Se practica uneori vopsirea acestor la exterior cu negru, pentru a evita trecerea parazita a luminii intre fibre. Astfel s-au putut transmite imagini prin cablu din spatii sau incaperi greu accesibile sai in care exista conditii periculoase. S-a pus la punct un aparat care permite vizionarea si fotografierea unor imagini transmise de un fascicol de fibre de 1,25mm diametru si de circa 1m lungime. Aparatul se foloseste in medicina pentru vizualizarea interiorului stomacului dupa ce pacientul a inghiti capatul cablului optic. Imaginea totala, desi mica este foarte clara si precisa. Exista posibilitatea ca un astfel de dispozitiv, introdus printr-o vena, sa observe starea de functionare a inimii.
Printre aplicatiile fibrelor optice se numara si laserele. Laserul este un dispozitiv care realizeaza emisia stimulata a luminii. In mare, principiul emisiei stimulate a luminii poate fi descris astfel: unii electroni din invelisul electronic al unor anumiti atomi sunt determinati sa treaca pe un nivel energetic superior iar apoi sa revina simultan pe nivelele initiale, emitaand diferente de energie sub forma de lumina cu o anumita lungime de unda. ,,Ridicarea” electronilor pe un nivel superior se realizeaza iradiind atomii respectivi cu lumina de o lungime de unda aleasa astfel incat sa corespunda cu diferenta de energie dintre cele doua nivele. Revenirea electronilor pe nivelele energetice inferioare, insotita de emisia luminii este stimulata tot de iradiere cu lumina de o alta lungime de unda (ce da electronilor impulsul initial).
In realizarea laserelor, sticla reprezinta mediul transparent in care atomii alesi in functie de lungimea de unda a luminii ce trebuie emisa si de particularitatile invelisului de electroni, sa fie inglobati intr-o anumita concentratie.
Pe baza proprietatilor ei optice, sticla se foloseste in executarea semnelor de circulatie care stralucesc puternic cand sunt iluminate de farurile autovehicolelor, devenind astfel vizibile in timpul noptii. In acest scop se folosesc bile de sticla de mici dimensiuni. Astfel se valorifica proprietatea corpurilor sferice de a reflecta practic intraga cantitate de lumina incidenta in directia din care sunt iluminate. Aceste bile se aplica pe placa semaforului rutier deasupra unui polimer alb sau colorat.
Calirea sticlei
Calirea sticlei este cunoscuta cel putin din secolul al XVIII-lea cand ,,lacrima batavica”, obtinuta prin caderea unei picaturi de sticla topita in apa, starnea uimirea tuturor. O astfel de picatura de sticla racita brusc rezista la socuri puternice, dar devine instantaneu o pulbere fina cand i se rupe codita subtire ramasa dupa desprinderea din bucata topita.
Calirea a fost aplicata industrial in 1930 pentru obtinerea placilor de asticla cu rezistenta marita, numita ,,securit”.
Prin calire creste rezistenta sticlei si aceasta se datoreste unor eforturi de conpresiune in sfaturile superficiale a placii, care compenseza apoi o parte din eforturile de tractiune ce apar sub influenta solicitarilor mecanice. Valoarea tensiunilor de conpresie, respectiv rezistenta mecanica a sticlei calite, este influentata de temperatura de la care incepe racirea si viteza de racire.
Calirea se aplica industrial pe scara larga la fabricarea parbrizelor si a celorlalte geamuri pentru autovehicule.
Sticla plana-cel mai raspandit produs din sticla
Ochiurile de sticla de la ferestre au fost folosite si apreciate de oameni incepand de acum 2000 de ani. Ele au devenit insa accesibile abia la sfarsitul secolului trecut. Cele mai vechi procedee se bazau pe turnarea sticlei intr-o rama ce delimita si dadea forma placii de sticla. Se obtineau astfel placi groase cu suprafete nu prea netede.
Imposibilitatea de a obtine placi mari de sticla a dus probabil la inventarea tehnicii vitraliilor care au permis inchiderea cu sticl a marilor ferestre ogivale. In acest scop se sufla sticla topita sub forma unei basici de dimensiuni convenabile la care se atasa o vergea de fier in partea opusa tevii de suflare. Dupa desprinderea acesteia se rotea rapid vergeaua si sticla capata forma unui disc. Din aceste discuri sau bucati taiate de discuri se confectionau vitraliile.
Procedele s-au perfectionat continuu. Dorinta de a obtine oglinzi de dimensiuni mari s-au pus l apunct procedee de laminare a sticlei. Sticla obtinuta prin laminare trebuie slefuita si lustruita pentru ca suprefetele sa fie netede si paralele. Slefuirea se face cu o suspensie de nisp in apa si folosind discuri grele de fonta care se rotesc. Lustruirea se face asemanator dar cu discuri acoperite cu pasla si pulbere fina de Fe2O3. Procedeul este folosit la Fabrica de geamuri de la Scaieni.
Din 1959 se produce sticla plana prin procedeul numit al ,,sticlei plutitoare” (procedeul Pilkington).
In acest procedeu topirea si laminarea se face prin aceleasi operatii doar ca placa de sticla laminata este condusa pe suprafata unei bai de metal topi (Sn sau aliaje) incalzit la temperatura ridicata. Sticla moale intra in contact cu suprafata metalului topit; se netezeste perfect suprafata superioara, incalzita cu ajutorul unei flacarei se netezeste datorita actiunii tensiunii superficiale (,,lustruirea la foc”). Placa de sticla, avansand pe baia de metal, se racoreste si este trecuta apoi in cuptorul de recoacere. Suprafetele apar perfect netede, fara a fi nevoie de slefuire.
Geamurile moderne
Pentru a asigura in locuinte accesul luminii soarelui si confortul maxim, sticla trebuie sa fie termo-si fonoizolata.
Proprietatille izolante termic si fonic se realizeaza de obicei inchizand intre 2 placi de sticla un strat de aer (ferestre duble).
In cazul cladirilor moderne in care sticla formeaza pereti intregi se foloseste un sortiment relativ nou de geamuri, numite comercial termopan. Geamurile termopan sunt de fapt niste panouri formate din doua sau mai multe placi de sticla prinse intre ele fie prin sudura , fie prin lipire de rame, care inchid intre ele straturi de aer uscat, termo-si fonoizolant. Panourile se fixeaza direct in zidire si pot avea dimensiunile cele mai diferite, in functie de constructie. Grosimea stratului de aer trebuie sa fie de maximum 4cm pentru ca stratul de aer sa se comporte laminar. Au o mare rezistenta mecanica si calitati izolante (fonice sau termice) corespunzatoare grosimii stratului de aer.
Pentru reglarea cantitatii de lumina panourile pot fi prevazute intre placile de sticla cu jaluzele de aluminiu ce pot fi manevrate din exterior. Pentru ca interiorul sa nu fie vizibil de afara, intre placi se puneun strat de fibra de sticla (1-1,25mm grosime).
Geamul termoabsorbant are in compozitia sa oxizi care absorb intens radiatiile inflarosii (FeO). Aceste geamuri se fabrica si la noi. Pot opri pana la 80% din radiatiile calorice-numai 40% din cele vizibile. Acelasi efect il are sticla care are pe o fata o depunere a unei pelicule metalice semitransparente. Pelicula joaca rolul unei oglinzi care reflecta o mare parte din radiatiile ce cad pe geam ferind interiorul de o incalzire exagerata. Din afara geamul pare ca o oglinda. Prin el se vede perfect in afara dar impiedica vederea interiorului.
Sticla fototropica -; isi schimba reversibil transparenta in functie de intensitatea si lungimea de unda a radiatilor incidente. Astfel se regleaza automat iluminatul in timpul zilei.
Sticla de siguranta este sticla care prin spargere nu da cioburi periculoase si se foloseste in special in mijloacele de transport.
In toata lumea se produc trei tipuri de sticla de siguranta: sticla armata, sticla triplex, sticla calita (la noi-securit).
Sticla armata contine in grosimea ei o retea de sarma de fier cu ochiuri patrate hexagonale sau alta forma, care in momentul spargerii impidica desprinderea cioburilor si caderea placii din rama in care este fixata. Se foloseste la acopeirea haleleor industriale si la constructia peretilor laterali. Plasa metalica se poate introduce intre valturile unei masini moderne de laminare continua a sticlei, dar sunt si alte procedee.
Uneori firele metalice inglobate in sticla sunt folosite ca rezistente electrice cu ajutorul carora se incalzesc geamurile avioanelor pentru evitarea depunerilor de gheata.
Sticla triplex este format, in principiu, din doua placi de sticla lipite pe un material transparent care, la spargere retine cioburile si nu lasa geamul sa iasa din rama. In prezent se folosesc folii de butafol care adera bine pe sticla. Triplexul are rezistenta mecanica mare, dar este cel mai scump sortiment de sticla plana.
Placile securit, cele mai utilizate in transporturi, se obtin prin calirea sticlei. Placile agatate de niste dispozitive speciale (de obicei verticale), sunt incalzite in cuptoare electrice pana la aproximativ 600°C. Dupa cateva minute sunt scoase si racite repede cu jeturi de aer. Rezistenta mecanica la incovoire creste de 5-8 ori fata de cea a sticlei necalite iar la spargere formeaza cioburi sub forma unor graunte cu muchii si colturi rotujite, nepericuloase pentru calatori. Un dezavantaj il constituie zgomotul puternic produs la spargerea geamului securit. Acest zgomot ii poate surprinde pe soferi si le pot distrage atenti de la trafic.
Fibrele de sticla
Fibrele si produsele din sticla, cele meia uimitoare produse obtinute din sticla, au intrat de mult in practica industriala, avand numeroase utilizari curente.
Una din cele mai simple metode de obtinere a fibrelor de sticla este tragerea lor din baghete. Daca o bagheta mentinuta in pozitie verticala este incalzita pana la topire la capatul inferior, se formeaza la un moment dat o picatura desticla topita. Picatura tinde sa se desprinda de bagheta, antrenand dupa sine un fir de sticla. In cazul cand firul este infasurat pe un tambur ce se roteste, tragerea firului poate continua vreme indelungata, obtinundu-se un fir lung. Industrial se folosesc instalatii in care tragerea se face din 100 de baghete care avanseaza treptat spre zona de topire, antrenate de 2 valturi prin care trec. Sunt si alte procedee care folosesc principiul tragerii fierelor de sticl aprin filiera (orificii de 1-2mm diametru) prin care patrunde sticla fluida.
Fibrele de sticla au o rezistenta mecanica mare, pe care o pastreaza pana la cca. 250°C. De asemenea au o stabilitate chimica buna si o greutate volumetrica mica. De mare utilitate sunt proprietatile izolate, termice si fonice ale fibrelor de sticla. Izolatiile termice pe baza de vata de sticla sunt mult utilizate; la fel placile si ,,saltelele” prinse intre doua retele de sarma. Ele sunt utilizate la izolarea termica a conductelor ce transporta fluide calde sau cele ce trebuie ferite de inghet, a cazanelor cu aburi, a unor cuptoare sau a unor instalatii din industria chimica. Fibrele de sticla si-au gasit utilizari in izolarea termic aa navelor cosmice si la realizarea unor sisteme de protejare a lor impotriva incalzirii excesive la reintalnirea in atmosfera. Izolarea fonica gaseste in vata si tesaturile din sticla materiale ideale care absorb intens sunetele, sunt usoare, neinflamabile.
Tesaturile simple din fibre de sticla (impasliturile) impregnate cu bitum sunt folosite pentru izolatii hidrofuge foarte durabile.
In industria chimica tesaturile din sticla se folosesc la confectionarea filtrelor, mult mai rezistente ca cele clasice.
O utilizare speciala, moderna, a fibrelor si tesaturilor din sticla este la fabricarea sticloplasticelor-sticla (fibra sau tesatura) este folosita ca armatura pentru diferite obiecte confectionate din mase plastice. Masele plastice (liantul) se aleg in functie de calitati necesare la folosire asa de exemplu, pentru produse rezistente la temperaturi ridicate, se prefera rasinile fenol-formaldehidice, pentru rezistente mecanice mari se folosec rasini epoxi-fenolice iar proprietatile electrice bune cu rasini polimetil-siloxanice.
Sticloplasticele se utilizeaza pentru confectionarea unor piese in constructia de masini, a ambarcatiunilor de mici diminsiuni, caroserii de autovehicole, vagoane, conducte, acoperisuri usoare pentru case. Se mai folosesc pentru placarea anticorosiva a peretilor in industria chimica, pentru izolatii termice sau fonice, pentru aparatura sportiva.
Sticla optica
De mult timp sticla este un material optic consacrat. Aceasta pentru ca sticla cumuleaza cateva propritati fizice si tehnologice pretioase. Se pot obtine cantitati mari de sticla perfect omogena din punct de vedere optic (transparenta, indice de refractie, dispresia); variatia compozitiei poate duce la modificari ale proprietatilor optice, rezistenta sticlei la diferiti agenti externi.
Sticlele optice se grupeaza in doua mari categorii care difera intre ele prin conpozitie, dar mai ales prin valorile constantelor optice.
1. Sticlele cron (crown) care este o sticla silico-calco-sodica, ce mai contine suplimentar diferite propritati de alti oxizi sau fluoruri (BaO, P2O5, Al2O3, NaF, KF, La2O3, etc.). Sticla cron are indicii de refrectie mici si dispersii mari.
2. Sticlele flint care contin un procent ridicat de oxizi ai metalelor grele (TiO2,CdO,La2O3,Bi2O3) Ele au indicii de refractie ridicati si dispresii mici.
Instrumentele optice moderne necesita sticle cu o mare varietate de indicii de refractie pe cand dispresia, le este necesara doar in spectroscopie.
Fibrele optice
Fibrele din sticla si-au gasit o aplicare neasteptata in optica si se bazeazape proprietatea acestor fibre de a conduce lumina de-a lungul firului de sticla cu foarte putine pierderi. Cand firule este drept, lumina se transmite in linie dreapta. Daca firul este indoit, lumina urmeaza toate ondulatiile datorita reflexiilor totale repetate care au loc la suprafata de separare sticla-aer.
In felul acesta lumina poate fi condusa la distante mari. Aplicatiile au devenit interesante numai dupa ce s-au folosit fibre de sticla extrem de subtiri inmanuncheate intr-un fascicol de grosimea necesara si care poate fi indoit cu usurinta. Se practica uneori vopsirea acestor la exterior cu negru, pentru a evita trecerea parazita a luminii intre fibre. Astfel s-au putut transmite imagini prin cablu din spatii sau incaperi greu accesibile sai in care exista conditii periculoase. S-a pus la punct un aparat care permite vizionarea si fotografierea unor imagini transmise de un fascicol de fibre de 1,25mm diametru si de circa 1m lungime. Aparatul se foloseste in medicina pentru vizualizarea interiorului stomacului dupa ce pacientul a inghiti capatul cablului optic. Imaginea totala, desi mica este foarte clara si precisa. Exista posibilitatea ca un astfel de dispozitiv, introdus printr-o vena, sa observe starea de functionare a inimii.
Printre aplicatiile fibrelor optice se numara si laserele. Laserul este un dispozitiv care realizeaza emisia stimulata a luminii. In mare, principiul emisiei stimulate a luminii poate fi descris astfel: unii electroni din invelisul electronic al unor anumiti atomi sunt determinati sa treaca pe un nivel energetic superior iar apoi sa revina simultan pe nivelele initiale, emitaand diferente de energie sub forma de lumina cu o anumita lungime de unda. ,,Ridicarea” electronilor pe un nivel superior se realizeaza iradiind atomii respectivi cu lumina de o lungime de unda aleasa astfel incat sa corespunda cu diferenta de energie dintre cele doua nivele. Revenirea electronilor pe nivelele energetice inferioare, insotita de emisia luminii este stimulata tot de iradiere cu lumina de o alta lungime de unda (ce da electronilor impulsul initial).
In realizarea laserelor, sticla reprezinta mediul transparent in care atomii alesi in functie de lungimea de unda a luminii ce trebuie emisa si de particularitatile invelisului de electroni, sa fie inglobati intr-o anumita concentratie.
Pe baza proprietatilor ei optice, sticla se foloseste in executarea semnelor de circulatie care stralucesc puternic cand sunt iluminate de farurile autovehicolelor, devenind astfel vizibile in timpul noptii. In acest scop se folosesc bile de sticla de mici dimensiuni. Astfel se valorifica proprietatea corpurilor sferice de a reflecta practic intraga cantitate de lumina incidenta in directia din care sunt iluminate. Aceste bile se aplica pe placa semaforului rutier deasupra unui polimer alb sau colorat.
SURSA 03
Generalităţi
Sticlele sunt un amestec de dioxid de siliciu si silicaţii ai diferitelor metale. Sunt materiale necristalizate (amorfe), cu rezistenţă mecanică şi 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, ceea ce permite prelucrarea sticlei prin suflare, presare, turnare, laminare.
Sticlele se obţin, în general, prin topirea în cuptoare speciale a unui amestec format din nisip de coarţ, piatră de var, carbonat de sodiu (sau de potasiu) şi materialele auxiliare. Proprietăţile fizice ale sticlelor sunt determinate de compoziţia lor.
Sticla obisnuită (sticla de sodiu sau potasiu): Sticla de sodiu are compoziţia aproximativă 6SiO2·CaO·Na2O. Se intrebuinţează la fabricarea geamurilor şi a ambalajelor de sticlă. Sticla de potasiu are compoziţia 6SiO2·CaO·K2O şi este rezistenta la variaţii de temperatura. Se foloseşte la fabricarea vaselor de laborator.
Cristalul (sticla de plumb) este o sticla în care sodiul şi calciul au fost înlocuiţi cu potasiu şi plumb (6SiO2·PbO·K2O) şi se caracaterizează prin proprietaţi de refracţie bune şi densitate mare. Flintul si ştrasul contin un procent de plumb mai mare ca cristalul. Flintul se foloseşte pentru prisme şi lentile optice.
Prin adăugarea unor cantitati mici de Al2O3 sau B2O3 se obţin sticle rezistente la variaţii bruşte de temperatura care se folosesc la fabricarea vaselor de laborator (sticla Jena, Pirex sau Duran). Au o rezistenţă chimica mare şi un coeficient de dilatare mic.
Sticlele colorate se obţin dacă, în topitură, se adaugă unii oxizi metalici (de Fe,Co,Cr,Cu etc.), care formeaza silicatii coloraţi. În industria sticlei se utilizează drept coloranţi un numar foarte mare de substanţe care se încadrează de obicei în trei categorii: coloranţii ionici, coloranţii moleculari si coloranţii coloidali.
Coloranţii ionici sunt în general oxizii metalici. De exemplu sticla roşie conţine şi oxid de cupru, sticla galbenă sulfat de cadmiu, sticla albastră oxid de cobalt, sticla verde oxid de crom, sticla violetă oxid de mangan. Trioxidul de uraniu dă o culoare galben-verde însoţită de o frumoasă fluorescentă verde.
Coloranţii moleculari sunt reprezentaţi de seleniu care dă o culoare roz, de sulf care dă o culoare galbenă sau galbenă-cafenie si mai ales de sulfurile şi seleniurile diferitelor elemente. Foarte utilizat este amestecul CdS + CdSe care dă o culoare roşie-rubinie a carei nuanţă depinde de raportul dintre cei doi componenţi.
Coloranţii coloidali sunt de fapt metalele care, prin tratamente termice adecvate, sunt dispersate sub forma de soluţie coloidala imprimand sticlei culori ce depind de dimensiunile particulelor coloidale. Astfel, aurul fin dispersat în sticla dă o culoare roşie-rubinie foarte frumoasa. Argintul dă nuante de la galben la cafeniu.
Sticlele colorate se topesc în creuzete cu capcitati de ordinul sutelor de litri sau în cuptoare mici în care temperatura, şi mai ales caracterul mediului, se pot controla riguros.
Sticlele colorate se utilizează în afara obiectelor de menaj, în numeroase domenii importante.
Marii consumatori de sticlă colorată sunt transporturile aeriene, navele, terestre. Semnalizările luminoase în transporturi au o deosebită importanţă culorile utilizate de obicei, fiind rosul, verde, albastru si galben. Sticlele colorate se utilizează şi drept filtre pentru anumite radiaţii. Pentru protejarea ochilor sudorilor sau a celor ce privesc în cuptoare incandescente se utilizează asa-numitele sticle de cobalt dar si alte sticle care pot reţine radicali calorici sau ultraviolete. Filtrele colorate intra în componenta unor aparate optice sau de analiză, utilizate în laboratoare de fizică, chimie sau tehnică fotografică.
Primele forme de sticlă
Plinius menţionează în Istoria nanturală o poveste despre descoperirea sticlei. Pe scurt, un grup de marinari fenicieni de pe un vas ce transporta sodă a venit la ţărm spre a face focul. Plaja întinsă era plină de nisip, dar nici un bolovan pentru a ţine vasul la foc. Marinarilor le-a venit ideea de a folosi câţiva bulgări de sodă de pe corabie. Şi au făcut focul, pregătindu-şi mâncarea şi apoi dormind. Dimineaţă, scormonind din întâmplare prin cenuşa focului, un marinar a găsit câteva pietricele lucioase, care nu semănau cu nici un material obişnuit. Erau bucăţele de sticlă.
Întâmplarea a fost verificată de oamenii de ştiinţă, care au dovedit că focul făcut pe plajă, chiar şi pe bază de cărbune, nu poate duce la temperaturi suficient de mari pentru producerea topirii nisipului (prima condiţie pentru apariţia sticlei). Povestea lui Pliniu a fost catalogată ca fiind falsă. Acest lucru este însă greşit. Indiferent dacă povestea cu bulgării de sodă este sau nu adevărată, pe plajele şi deşerturile nisipoase din zonele bântuite de furtuni cu trăznete se găsesc destul de frecvent forme de sticlă naturală, formată de temperatura ridicată a trăznetului. În anumite locuri din SUA (ex. Florida sau California) acestea se comercializează, fiind vândute turiştilor fie în formele ciudate naturale, fie cu anumite prelucrări.
Sticla naturală, creată de lovitura trăznetului, este prima formă de sticlă cunoscută de catre om.
Prima industrie a sticlei s-a dezvoltat însă în Egiptul antic. Aici s-a descoperit faptul că, acoperind pereţii unui vas din lut cu un amestec de nisip umed şi sodă, la ardere acesta se transforma în smalţ, adică într-o peliculă subţire de sticlă. Ulterior amestecul din care se obţinea smalţul a fost îmbogăţit cu var, acesta devenind un element de primă importanţă în producerea sticlei. Prin intermediul altor adaosuri (ca fier, cupru, mangan etc), egiptenii au obţinut smalţ de mai multe culori (albastru, galben, violet, prupuriu etc). Ulterior s-au obţinut din amestecul ce producea smalţul, odată ars în cantităţi mai mari decât subţirea pojghiţă de pe un vas, bulgăraşi de smalţ sau sticlă. Astfel au apărut primele obiecte făcute din sticlă - mărgelele. Tot egiptenii au meritul în a fi fost primii a realiza proteze oculare. 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 iniţiale, 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 obţinea o sticlă verde-maronie, asemănătoare ca aspect cu zahărul ars din zilele noastre. Pentru obţinerea unei sticle transparente era nevoie de o temperatură de minimum 1500 grade Celsius, ce nu puteau fi obţinute cu tehnologia egipteană.
Realizarea vaselor din sticlă se făcea cu mare greutate. La capătul unei vergele de fier se fixa un amestec de lut şi nisip, de forma dorită. Sticla fierbinte, vâscoasă, se turna pe o masă din piatră şi se întindea cu altă vergea din fier. Apoi meşterul sticlar răsucea bila, făcând sticla vâscoasă să se lipească de ea, luând forma dorită. Procesul tehnologic era greu şi periculos, iar preţul sticlei era apropiat de cel al pietrelor preţioase.
Sticla romană
Romanii au preluat de la egipteni tehnologia producerii sticlei. Dar, ca în multe alte domenii, au perfecţionat spectaculos tehnologia iniţială. În sec. I d.Hr., un meşter roman anonim a înlocuit vergeaua metalică printr-o ţeavă metalică, având la capătul dinspre meşter un muştiuc din lemn, care ferea omul de temperatura înaltă a ţevii. Adunând la capătul metalic o bilă din sticlă lichidă şi suflând, se obţinea o bulă din sticlă ce putea fi apoi uşor modelată.
Această tehnologie nouă a fost făcută posibilă şi de cuptoarele avansate ale romanilor, care permiteau atingerea unor temperaturi mai înalte şi obţinerea, în locul sticlei vâscoase a egiptenilor - imposibil de prelucrat prin suflare - a unei sticle aproape lichide.
Sticla romană comună, de culoare verzuie (opacă) a început să fie folosită tot mai mult. Era întrebuinţată pentru cupe şi pocale, pentru vase de apă, ulei, vin, parfum etc, pentru biberoane şi alte obiecte practice.
Sticla romană scumpă era obţinută din nisipuri albe, foarte pure, fiind incoloră şi translucidă (încă nu transparentă!). Era folosită pentru veselă, bibelouri, podoabe şi ornamente preţioase. Alături de aceste culori fundamentale, meşterii romani au izbutit a face nenumărate alte varietăţi de sticlă, de la cele ce păreau a fi piatră preţioasă (smarald, safir, opal, peruzea, rubin) până la cele care imitau lemnul sau fructele (ca formă şi culoare). În această epocă apare şi ornamentarea cu aplicaţii din sticlă, ca şi folosirea formelor sau matriţelor pentru prelucrări complexe (vase care imitau chipuri sau reprezentau scene de luptă etc). De asemenea se realizează primele fire din sticlă, destinate în special colierelor şi altor podoabe feminine. Un produs roman din sticlă a cărui tehnologie nu a fost lămurită este butoiul din sticlă. Acestea erau de mari dimensiuni, putând cuprinde chiar şi un adult, iar felul în care au fost suflate nu este încă lămurit (se fac felurite presupuneri, dar nu există siguranţă). Prin acest mister butoiul din sticlă se înscrie pe o listă a produselor romane din sticlă alături de care stau cupele murrhine şi diatretele. Cupele murrhine erau mult, mult mai scumpe decât aurul, cele mai ieftine valorând una preţul a zeci de sclavi! Erau mici, fără ornamente, dar aveau străluciri uluitoare, în mii de scânteieri multicolore. Pentru un singur vas de acest fel Nero a dat nu mai puţin de şaptezeci de talanţi (echivalentul a trei sute de sclavi tineri, puternici). Tehnica exactă de producere nu se cunoaşte, ci doar unele elemente tehnice. La fel de scumpe şi misterioase sunt diatretele. Acestea erau un fel de vase din sticlă duble, cu o cupă în interior şi o dantelă de sticlă în exterior. Această dantelă nu atingea cupa interioară, permiţând ţinerea ori consumarea unor băuturi fierbinţi fără pericol de ardere (pentru mână). Altă formă de utilizare a sticlei în care romanii au dovedit un mare talent a fost mozaicul. Realizate fie din ceramică ori piatră smălţuită, fie integral din sticlă, mozaicurile romane au rămas până astăzi un exemplu concludent de măiestrie şi rafinament artistic. Se cuvine a menţiona în final aşa-numitele vase de Portland, ca vasul Audgio şi vasul lui Alexandru Sever. Ele erau lucrate în două straturi, primul de un albastru deosebit de frumos iar al doilea, mult mai subţire, din sticlă albă ca laptele. Odată izbutită realizarea vasului - deosebit de dificilă - urma partea cea mai grea: gravarea. Aceasta se realiza prin zgârierea sticlei albe cu diamant, adâncirea treptată a zgârieturilor şi desprinderea sticlei albe fărâmă cu fărâmă. Orice greşeală distrugea vasul. Cu toate inovaţiile lor romanii nu au izbutit însă a obţine sticlă transparentă (ci doar translucidă) şi ca urmare nici geamul, nici oglinda din sticlă.
Sticla de Murano
În laguna veneţiană, la 2 km de coastă, se află Insula Murano. Populaţia este de cca. 5000 locuitori. În acest mic orăşel (în România echivalentul unei comune mai mari) s-a dezvoltat înaintea perioadei moderne o industrie a sticlei devenită celebră.
Ca parte a Republicii Veneţiene Insula Murano se bucura de o anume autonomie internă. Nu doar că avea propriul cod de legi şi propriul Sfat suprem, ci chiar şi monedă proprie şi un ambasador la Veneţia.
Demn de observat este faptul că atunci 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. Unele dintre prevederi sunau astfel:
"Dacă vreun lucrător sau meşter sticlar va înstrăina arta sa din Veneţia în dauna republicii, i se va trimite ordin să se întoarcă în ţară. Dacă nu se va supune acestui ordin, vor fi aruncate în închisoare persoanele lui cele mai apropiate, pentru ca prin aceasta să fie silit să se întoarcă. Dacă nu va abandona totuşi hotărârea de a rămâne în străinătate, se va trimite după el o persoană însărcinată cu misiunea de a-l ucide.
Această duritate îngrozitoare, care mergea până la întemniţare şi asasini plătiţi, avea o justificare serioasă: preţul unui vas de Murano era gigantic. Iar pierderea unui asemenea privilegiu economic însemna o lovitură foarte grea pentru Veneţia, o ţară în general lipsită de resurse interne.
Sticla de Murano se făcea după reţete secrete, la care se adăuga o măiestrie unică a prelucrării sticlei obţinute.
De la lux la practic: sticla englezească... şi germană
Dacă veneţienii făceau la Murano obiecte din sticlă de foarte mare valoare, în schimb epoca modernă a deschis calea către industria sticlăriei în sensul propriu al cuvântului.
Primele încercări le-au făcut englezii. Ei au introdus cărbunele în procesul de producţie al sticlei şi au dezvoltat o industrie în care calitatea consta mai ales în rezistenţă şi aplicabilitate practică, frumuseţea fiind o problemă secundară.
Ca o paranteză, putem spune că unele încercări de preluare a metodelor englezeşti au fost făcut în sec. XVII şi de germani. Aceştia însă, sub influenţa mai mare a Veneţiei, nu au rezistat tentaţiei de a crea tot felul de obiecte originale din sticlă, cu o fantezie demnă de un neam latin. Printre acestea cele mai răspândite au fost paharele kutrofle şi respectiv "paharul de pedeapsă". Primele necesitau multă răbdare, vinul curgând din ele picătură cu picătură, dar cu un şuierat ascuţit, ca al berzei. "Paharul de pedeapsă" avea forma unei ciuperci răsturnate, şi din el se putea bea tot numai picătură cu picătură, dar pe deasupra rotind tot timpul "ciuperca".
Introducerea cărbunelui în producerea sticlei s-a făcut de către englezi din necesitate: lipsea lemnul folosit în alte fabrici de sticlă din lume. Procedeul Talwell de ardere a cărbunelui (1618) a făcut ca sticla să fie obţinută dintr-o singură ardere, nu din două, ca mai înainte. Totuşi temperatura maximă a cuptorului era sub 1300 grade Celsius, iar eficienţa scăzută.
După cca. 200 de ani un german, Friederic Siemens, a realizat ceea ce a fost ulterior cunoscut drept Cuptorul Siemens: un cuptor cu recuperator de căldură. Bazat nu pe cărbune, ci pe gaz, acesta folosea aerul fierbinte eliminat de cuptor pentru a preîncălzi aerul şi gazul înainte de ardere.
A fost de ajuns să apară şi cuptorul cu vană, pentru a se deschide calea industriei moderne a sticlăriei, iar sticla să devină, cu toată nobleţea sa, din obiect de lux, obiect practic, de largă întrebuinţare. In zilele noastre acest tip de sticla este ales mai cu seama de cei bogati.
sursa:ipedia.ro
0 comments: