UNIVERZITET U ZENICI
FAKULTET ZA METALURGIJU I MATERIJALE
Predmet: NEORGANSKA TEHNOLOGIJA II
STAKLO
-Seminarski rad-
Student: Mentor:
Meliha Kadrić doc.dr.Nedžad Haračić
Zenica, April 2015
SADRŽAJ
Strana
1.UVOD 3
2.STRUKTURA STAKLA 4
3.OSOBINE STAKLA 6
4.PROIZVODNJA STAKLA 7
4.1 PRIPREMA SIROVINA ZA TOPLJENJE 7
4.2 TOPLJENJE STAKLA 9
4.3 OBLIKOVANJE STAKLA 13
4.4 ODGRIJAVANJE STAKLA 14
4.5 NAKNADNA OBRADA PROIZVODA OD STAKLA 15
5.VRSTE STAKLA 15
6.ZAKLJUČAK 17
7.LITERATURA 18
2
2.STRUKTURA
Postoji nekoliko teorija o strukturi stakla.Ni jedna od njih nije potpuna,svaka je u stanju
da objasni samo neku od karakterističnih svojstava stakla.
Prva je zasnovana na sličnostiu osobinama stakla i tečnosti.Potiče od Tamana(Tammann)
i prema njoj staklo predstavlja prehlađeni netsabilni rastop,koji zbog male brzine
kristalizacije osnovnih komponenata i brzog hlađenja nije stigao da izkristališe.
Ova teorija se uglavnom zasniva na osobini stakla da je izotropno, tj.da su mu osobine
iste u svim pravcima.Pojava izotropnosti je karakteristična za tečnosti i ne javlja se kod
kristala.
Kasnije razvijene teorije posmatraju staklo kao umreženu strukturu sastavljenu od
pojedinih SiO
4
4-
tetraedara.Tvorac ove teorije Zaharijasen (Zachariasen)je postavio
uslove koje treba da ispune oksidi koji su graditelji stakla opšte formule R
x
O
y :
-atom kiseonika se ne povezuje sa višse od dva R atoma,
-broj atoma kiseonika koji okružuju jedan R atom mora biti mali (3ili4),
-kiseonični tetraedri semeđusobno povezuju preko uglova,a ne preko ivica ili ravni,
-najmanje tri ugla u svakom kiseoničnom tetraedru moraju biti povezana.
Na osnovu ove teorije izvršena je i podijela oksida koji ulaze u sastav stakla
na:“graditelje
mreže“(SiO
2,
B
2
O
3
,P
2
O
5
,GeO
2
),i
„modifikatore
mreže“(CaO,BaO,Na
2
O,K
2
O)
Poslije Zaharijesenove Rzvijena je teorija Stevelsa(Stevels) kojis taklo posmatra kao
veliki mikromolekul,odnosno polimer,pri čemu je stepen umreženosti ovog
polimeradirektno povezan sa osobinama stakla.Po Stevelsu stepen umreženosti
makromolekula se može definisati odnosom O/R gdje je O sadržaj kiseonika a R sadržaj
ostalih u staklu prisutnih kationa.Ovaj odnos variraod 2-4,gdje 2 odgovara potpuno
umreženoj strukturi,a vrijednost 4 nezavisni,slobodnim SiO
4
4-
tetraedrima.
Teoriju „kristalita“ o staklu je postavio ruski naučnik Lebedev(Lebedev).Po njemu staklo
je izrađeno iz niza mikrokristala-kristalita,koji su ne samo mali nego i deformisani
kristali.
Najnovja saznanja o staklu predstavljaju ga kao višefazni sistem,najmanje dvofazni,kod
koga se jedna fazaizdvajau obliku sitnih,golim okom nevidljivih kapljica.Granice faza se
teško uočavaju i do razdvajanja faza u staklu dolazi različitim mehanizmima.
Rastopi stakla nasuprot rastopima kristalnih materija očvršćavaju,a ne kristališu.Pri
hlađenju rastopi stakla se ponašaju kao is ve amorfne materije.Do očvršćavanja dolazi u
određenom temperaturnom intervalu,a ne ne određenoj temperaturi kao kod kristalnih
materija.Razlike u očvršćavanju stakla i kristalne materije date su na slici 1.
4
Sl.1. Kriva hlađenja rastopa
Temeratura stakla se snižava neprekidno sa produženjem vremena hlađenja,a viskoznost
se povećava postepeno sve do vrijednosti kad staklo dobija određena mehanička
svojstva,odnosno očvršćava.
Za razliku od stakla pri hlađenju kristalne materije temperatura ravnomjerno opada do
početka kristalizacije.Pošto je proces kristalizacije pračen oslobađanjem toplote i pored
hlađenja sve dok sva materija ne izkristališe temperatura ostaje konstantna,to je
tzv.temperatura kristalizacije.Kasnije hlađenjem kristala temperatura se ponovno
ravnomjerno snižava pri daljnjem hlađenju sistema.
Prelazak staklastog u kristalno stanje je,kao i svaka druga hristalizacija pračen
oslobađanjem toplote.Prelaz iz staklastog u kristalno stanje naziva se
restakljivanje(devitrifikacija),a prelaz iz kristalnog u stakasto stanje ostakljivanje
(vitrifikacija).
Da li će neko staklo izkristaliziratiili neće zavisi od dvije fiziko-hemijske osobine stakla:
brzine kristalizacije (u) i moći kristalizacije (I) . Brzina kristalizacije predstavlja brzinu
rastastvorenih kristala i ima za dmenziju prirast neke karakteristične dužine u kristalu u
nm u jedinici vremena.
Moć kristalizacije je zapravo brzina nukleacije i izražava se brojemstvorenihzametaka
kristala(nukleusa) u jedinici vremena.Maksimum brzine kristalizacije je uvijek na višim
temperaurama od maksimuma moći kristalizacije kod stakla.
Za staklo je karakteristično da većina njegovih fizičkih i hemijskih osobina direktno
zavisi od sdržaja pojedinih komponenata tj.sastava stakla.
5
