Технология производства и потребительские свойства стекла строительного профильного

 

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «Белорусский государственный экономический  университет» 
 
 
 
 
 

Кафедра технологии

важнейших отраслей

промышленности 
 
 

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ  РАБОТА

на  тему: “Технология производства и потребительские свойства стекла строительного профильного” 
 
 
 
 
 
 
 
 

Исполнил  студент 

1 курса  ФМК,  гр. 10-ЗМЦ   (подпись)           Д.В.Цудик 
 

Руководитель, доцент    (подпись)          И.А.Мочальник 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

МИНСК 2010

Содержание (план) индивидуальной работы 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат.

     Работа  содержит:   26 страниц, 3 таблицы, 1 рисунок,  1 блок-схему.

     Ключевые  слова: строительное профильное стекло, технология производства строительного профильного стекла, показатели качества, потребительские свойства, контроль качества, стандарты.

     Определены  потребительские свойства строительного профильного стекла.

     При изучении и описании технологии производства строительного профильного стекла дана характеристика сырья для его получения, основные стадии производства, приведена блок – схема производства, выявлено влияние технологии, сырья на качество продукции.

     Для определения нормируемых показателей  качества строительного профильного стекла изучены соответствующие стандарты.

     Изучены вопросы контроля качества строительного профильного стекла, правила приёмки, транспортирования и хранения готовой продукции. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.

     Стекло  – один из самых распространенных материалов, широко используемых в народном хозяйстве и в быту. Важнейшими из них являются строительство, радиоэлектроника, оптика, химическая промышленность.

     Широчайшее  применение находит стекло в современном  строительстве. Прозрачные изделия из стекла – листы с узорчатой поверхностью или армированные металлической сеткой, профильное стекло в виде швеллеров и коробок – применяют для кладки наружных стен и внутренних перегородок.

     Стекло  утвердилось в качестве непременного элемента конструкций в космической, электронной, атомной, пакетной и других областях техники. На основе стекла разработаны стекловоды, которые используются в оптической связи, медицинских приборах, скоростной киносъемке, вычислительной технике. Появились металлические и углеродные стекла, обладающие высокой прочностью, легким намагничиванием и другими свойствами. Изделия из стекла используются в быту, в производственной и других сферах деятельности.

     В связи с тем, что в настоящее  время в нашей республике проходят крупномасштабные строительные работы, то спрос на стекло повысился.

     Цель  работы: закрепить знания по технологии и товароведению промышленной продукции, в частности на примере стекла профильного строительного; развить практические навыки самостоятельной работы с нормативно-технической документацией, классификаторами, справочниками и другими литературными источниками, определяющими и регламентирующими показатели качества стекла профильного строительного, технологию её производства, условия поставки, упаковки, транспортировки и хранения; научиться пользоваться и исследовать литературу по заданной теме, анализируя её и выбирая основную информацию.

     Исходя  из цели работы были поставлены следующие  задачи:

     - изучить применение, потребительские  свойства, классификацию стекла  профильного строительного;

     - изучить технологию производства стекла профильного строительного;

     - изучить основные стандарты на  стекла профильного строительного. 
 

1. Применение стекла строительного профильного в сфере производства и потребления.

    Профильное  стекло применяют для возведения строительных конструкций. Генеральной линией в снижении материалоемкости является уменьшение веса зданий и сооружений за счет перехода к массовому применению эффективных материалов и легких конструкций с высокой степенью заводской готовности. Среди новых эффективных материалов из стекла ценными свойствами выделяются профильное строительное стекло и стеклянные пустотелые блоки.

    Стеклопрофилит (детали из профильного стекла) представляет собой строительные длинномерные элементы, имеющие в сечении разнообразный профиль. Наиболее распространен стеклопрофилит швеллерного и коробчатого сечения.

    Стеклопрофилит  коробчатого сечения наиболее широко используют для вертикальных ограждающих  конструкций промышленных зданий, а  швеллерного сечения — для  внутренних перегородок как в  промышленных, так и в административных зданиях. Армированный стеклопрофилит применяют для остекления фонарей верхнего света. Из отдельных элементов стеклопрофилита можно в заводских условиях монтировать панели.

    Профильное  стекло применяется для светопрозрачных  ограждений и самонесущих стен промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданий, устройства внутренних перегородок и прозрачных плоских кровель в зданиях различных типов. Его можно применять в виде крупноразмерных панелей только из стекла или в сочетании с металлическими, бетонными, деревянными или кирпичными элементами зданий.

    При использовании стеклопрофилита  в качестве стенового материала  создается высокий декоративный эффект и значительно сокращаются  стоимость строительства и эксплуатационные расходы по текущему ремонту и уходу за сооружением. Этим стеклопрофилит выгодно отличается от традиционных строительных материалов и даже стеклоблоков.

    Из  профильного стекла коробчатого  типа изготавливают стеклопанели, сборку которых выполняют на специализированных заводах или полигонах.

    Стеклопрофилит  легко монтируется, причем не только, как перегородки,

 различного  рода вставки внутри помещений,  но и может служить, как внешние

 стены  вместе со специальной теплоизоляцией.

2. Классификационные  признаки стекла профильного строительного.

    Профильное  строительное стекло (стеклопрофилит) представляет собой крупногабаритные погонажные изделия постоянного по длине профиля. Оно может быть швеллерным, коробчатым, ребристым, Z- или F-образным, иметь поперечное сечение в виде дуги, полудуги и т.д. Отечественной стекольной промышленностью наряду с профильным открытого сечения (швеллерным и ребристым шириной от 250 до 600 мм, с высотой полки от 35 до 50 мм и толщиной 5,5 мм), впервые в мировой практике освоено производство изделий замкнутого сечения - коробчатого стекла. 

    Рисунок 2.1 Классификация профильного строительного  стекла по форме изготовления.

Швелерное                Коробчатое с одни швом          Коробчатое с двумя швами 

 

                                       Ребристое

    По  соглашению изготовителя с потребителем допускается изготавливать стекло марок КП-1-300 и КП-2-300 длиной до 6000 мм, а марок ШП-300 и РП-600 - до 4200 мм.

    При монтаже наружных ограждений из стеклопрофилита  коробчатого сечения для герметизации стыков используют прокладки из пористой резины или поролона и гидроизоляционные морозостойкие мастики, например бутафольно-цементную, тиоколовую. Стеклопрофилит швеллерного сечения стыкуют при помощи поливинилхлоридных прокладок и герметизирующих мастик.

    Профильное  стекло изготавливают с гладкой, рифленое или узорчатой поверхностью, бесцветным или окрашенным в массе, армированным или неармированным. В бесцветном профильном стекле допускается слабый оттенок желтого, голубого или зеленого цветов, лишь незначительно снижающий коэффициент светопропускания. 
 

Классификация по ТН ВЭД

раздел XIII. Изделия из камня, гипса, цемента, асбеста, слюды и из подобных материалов; керамические изделия; стекло и изделия из него

ГРУППА 70 Стекло и изделия из него

ПОЗИЦИЯ 70.03 Стекло литое и прокатное, листовое или профилированное, имеющее или не имеющее поглощающий, отражающий или неотражающий слой, но не обработанное каким-либо иным способом

СУБПОЗИЦИЯ 70.03.30 Профили 

Классификация по ОКП РБ

СЕКЦИЯ D. Продукция перерабатывающей промышленности

ПОДСЕКЦИЯ DI. Изделия минеральные неметаллические прочие

РАЗДЕЛ 26. Изделия минеральные неметаллические  прочие

ГРУППА 26.1 Стекло и изделия из стекла

ГРУППА 26.1.1 Стекло листовое

КАТЕГОРИЯ 26.1.1.1 Стекло листовое

ПОДКАТЕГОРИЯ 26.1.1.1.1 Стекло листовое литое, прокатное, тянутое или выдувное, но не обработанное другим способом

ВИД 26.1.1.1.1.50 Стекло листовое литое и прокатное профилированное, имеющее поглощающий или отражающий слой, но не обработанное другим способом 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Доработка

3. Потребительские  свойства стекла строительного профильного.

    Потребительские свойства строительного профильного  стекла зависят от свойств самого стекла, из которого оно изготовлено.

    Стеклом называют все аморфно-кристаллические  тела, получаемые путем переохлаждения расплава независимо от их химического состава и температуры затвердевания. Эти тела в результате постепенного увеличения вязкости обладают механическими свойствами твердых тел. Процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратимым.

    Стекломатериал  обладает комплексом разнообразных физико-химических, механических, термических свойств, не присущих другим видам строительных материалов.

    Под механическими свойствами понимают характеристики, определяющие поведение  материала под воздействием внешних механических, динамических и переменных нагрузок в различных условиях эксплуатации.

    К термическим свойствам относятся  свойства, характеризующие поведение  материала при действии на него тепловой энергии: теплоемкость, теплопроводность, термическое расширение, термическая стойкость, теплозащитная способность, огнестойкость и изменение агрегатного состояния.

    Для того чтобы стекло обладало нужными  свойствами, ему подбирают соответствующий  химический состав. Химический состав стекла обычно выражается в процентном содержании оксидов, входящих в его состав от массы. Химический состав строительного профильного стекла в включает в себя: Si0₂ – 63.5%, Аl₂0₃ – 15.5%, СаО – 13%, MgO – 4%, Na₂0 – 2%, и другие оксиды. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.1 Механические свойства.

    Важнейшими  механическими свойствами строительного стекла являются прочность, твердость, упругость и хрупкость.

    Прочностью называют сопротивление стекла разрушению под действием механических сил. Прочность — важнейшее свойство, определяющее эксплуатационную надежность строительных материалов и изделий из стекла.

    Стекло  по-разному противостоит действию сжимающих  и растягивающих нагрузок. Предел прочности на сжатие на порядок выше, чем предел прочности на растяжение или изгиб. Прочность стекла на сжатие довольно высока — 700—1000 МПа, прочность же на растяжение и изгиб в 10 — 15 раз меньше, чем на сжатие, и составляет 30—100 МПа. Неармированное профильное стекло с рифлеными или гладкими поверхностями при испытании прочности на изгиб должно выдерживать кратковременную нагрузку: швеллерное— не менее 1—1,2 кПа, коробчатое — не менее 7 кПа.

    Твердость - одна из основных характеристик строительного стекла, имеет большое значение при работе на истирание и при получении полированного стекла методом механической обработки. Твердость строительного стекла по шкале Мооса (шкала твердости) находится в пределах от 5 до 7МПа.

    Твердость стекла зависит от его химического  состава. Наиболее твердыми являются кварцевые стекла, а также некоторые боросиликатные с содержанием В₂0₃ 10-12 %.

    Упругие свойства стекла характеризуются модулем упругости. Под упругостью предусматривают способность тела возвращаться к своей первоначальной форме после устранения усилий, вызвавших деформацию тела.

    В зависимости от химического состава  стекла модуль упругости может колебаться от 48 000 до 83 000 МПа.

    Хрупкость - свойство стекла, связанное с тем, что стекло разрушается сразу же после достижения предела упругой деформации. Характеристикой хрупкости стекла является также большая разница между прочностью на растяжение (или изгиб) и на сжатие.

    При низких температурах (ниже температуры  стеклования) стекла являются типично хрупкими телами. Они практически не способны к пластической деформации. Степень хрупкости стекол обычно оценивают ударной вязкостью, которая измеряется работой, отнесенной к поперечномусечению образца, затраченной на однократный ударный излом образца.

3.2 Термические свойства.

    При эксплуатации строительные стекла подвергаются различным тепловым воздействиям, поэтому они должны отвечать определенным требованиям термостойкости.

    Коэффициент термического расширения (КТР) имеет  важное значение при спаивании стекла с другим стеклом (например, в случае производства цветного накладного стекла), эмалями (в случае производства эмалированных  облицовочных плиток) или металлами. Во всех указанных случаях требуется соответствие КТР.

    Термическое расширение стекла характеризуется  коэффициентом линейного расширения и коэффициентом объемного расширения.

    Коэффициент линейного термического расширения характеризует относительное увеличение длины образца стекла при нагреве на 1 °С.

    Коэффициент линейного расширения зависит от химического состава стекла. Увеличение содержания Si0₂, В₂0₃, А1₂0₃, ZnO, Zr0₂ уменьшает, а введение оксидов щелочноземельных металлов СаО, ВаО, наоборот, повышает его значение.

    Коэффициент термического расширения стекла с достаточной  для практики точностью можно  рассчитать по обычной аддитивной формуле:

    

    где α₁, α₂,..., αn - аддитивные коэффициенты; р₁, p₂,….,p_n, - содержание оксидов, %.

    Наименьшим  значением КТР обладает кварцевое стекло (5810^-70С^-1), а некоторые виды ситаллов имеют КТР (85-90) 10^-700C^-1

    С коэффициентом термического расширения тесно связана и термостойкость - способность стекла выдерживать резкие перепады температур без разрушения. Чем меньше значение КТР, тем выше термостойкость стекла.

    На  термостойкость стекла наибольшее влияние  оказывает химический состав. Кроме того, термостойкость влияет на количество технологических отходов в процессе отжига и охлаждения вырабатываемого стекла. Термостойкость стекла при охлаждении гораздо ниже, чем при нагревании, так как в первом случае в поверхностном слое возникают временные напряжения растяжения, а во втором — напряжения сжатия.

    Форма, размеры стеклоизделий имеют существенное значение для определения термостойкости. Термостойкость стеклоизделий зависит также от степени отжига, однородности стекла и состояния поверхности.

    Теплопроводность - одно из важнейших теплофизических  свойств стекла. Способность тела (стекла) передавать тепловую энергию  в направлении более низких температур называется теплопроводностью.

    Увеличение  в стекле количества Si0₂, А1₂0₃, В₂0₃, Fe₂0 приводит к повышению теплопроводности, а ВаО и РbО - к ее снижению. Теплопроводность листового стекла в диапазоне температур 0 - 100 °С находится в пределах 0,87 - 0,93 Вт / (м • °С).

    Стекло  представляет собой существенную преграду для распространения звука. По звукоизолирующей способности стекло толщиной 10 мм соответствует  кирпичной стене в полкирпича (120 мм). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.3 Оптические свойства.

     Прозрачность стекла, т. е. его способность пропускать свет, делает его незаменимым материалом в строительстве и многих отраслях народного хозяйства.

    Обычные строительные стекла хорошо пропускают всю видимую часть спектра  и практически не пропускают ультрафиолетовые (длина волны менее 300 ммк) и инфракрасные (длина волны более 3000 ммк) лучи. Изменяя химический состав стекла и его окраску, можно регулировать светопропускание в этих областях спектра.

    Важное  практическое значение имеет не только общее светопропускание стекла, но и его светопропускание в различных частях спектра. Спектральное светопропускание оконного стекла и основного вида бесцветного стекла для светопрозрачных ограждений характеризуется низким светопропусканием в ультрафиолетовой области и высоким в видимой части спектра и ближней инфракрасной. При волнах излучения длиннее 2500 нм (излучение от низкотемпературных источников тепла) светопропускание оконного стекла резко уменьшается. Это обусловливает так называемый «тепличный эффект». Спектральное распределение интенсивности солнечной энергии практически совпадает с областями светопропускания бесцветного строительного стекла.

    Для защиты помещений от перегрева при солнечной радиации выпускается в промышленном масштабе теплопоглощающее стекло. Спектральное пропускание теплопоглощающего стекла, окрашенного в массе оксидами железа, характеризуется высоким пропусканием в видимой части спектра и низким (до 35—40%) — в ближней инфракрасной области.

Талица 3.1 Коэффициент светопропускания стекла профильного строительного.

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.4 Химическая стойкость.

    Способность строительного стекла сохраняться без разрушения в течение длительного времени в природных условиях зависит от одного из важнейших его свойств — химической устойчивости — способности противостоять разрушающему действию воды, влаги, газов атмосферы, растворов солей и различных химических реагентов.

    Высокая стойкость к воздействию различных  агрессивных сред является важным свойством  стекла, и в этом отношении оно  превосходит подавляющее большинство других видов строительных материалов. В строительных конструкциях стекло эксплуатируется в течение многих десятилетий без заметных признаков коррозии. Химическая стойкость стекла зависит от состава и состояния поверхности самого стекла и природы воздействующих на него реагентов.

    По  механизму воздействия на стекло реагенты обычно разделяют на две группы. Первая группа — вода, растворы кислот и влажная атмосфера. Под их влиянием из поверхностного слоя стекла удаляются щелочные компоненты, которые переходят в раствор. В результате гидролиза щелочных силикатов на поверхности стекла образуется кремнеземистая пленка, обогащенная труднорастворимыми гидроксидами, входившими в состав стекла. Кремнеземистая пленка тормозит дальнейшую коррозию и определяет высокую химическую стойкость стекла к реагентам первой группы. Вторая группа — растворы гидроксидов, карбонатов щелочных и щелочноземельных металлов, фосфатов, плавиковой кислоты. Под воздействием этих реагентов происходит разрушение кремнекислородного каркаса стекла. Поэтому полностью стравливаются поверхностные слои, и разрушение стекла идет практически с постоянной скоростью.

    Калиево-натриевые  стекла химически более устойчивы, чем чисто натриевые или чисто  калиевые. Оксиды щелочноземельных металлов, как правило, повышают химическую устойчивость стекла.

    Изделия строительного назначения, изготовленные из малощелочных и бесщелочных составов стекол, имеют значительно большую химическую стойкость по сравнению со стойкостью листового оконного стекла.

    Стеклопрофилит не огнестоек. 

4. Технология производства стекла строительного профильного и его технико-экономическая оценка.

    Технологический процесс производства стеклопрофилита  включает в себя подготовка сырьевых материалов, приготовление стекольной шихты, варку стекла, прокат плоской ленты стекла, формование, отжиг, отрезку отдельных элементов, съем и транспортировку на склад готовой продукции. Технология производства стеклопрофилита разработана коллективом Борского стекольного завода им. Горького.

    Подготовка сырьевых материалов заключается в дроблении, тонком измельчении, сушке, сортировке и их обогащении.

    Сырьевые  материалы для производства стекла разделяются на основные и вспомогательные. К основным относятся: песок, сода, доломит, пегматит (полевой шпат), сульфат, известняк (мел); к вспомогательным — восстановители, окислители, красители, осветлители, обесцвечиватели и ускорители.

    В стекольной промышленности применяются  минеральное сырье (кварцевые пески, доломит, мел и др.) и промышленные продукты других отраслей народного хозяйства (кальцинированная сода, поташ, глинозем и др.)

    Минеральное сырье, как правило, имеет большое  количество примесей и непостоянный состав. Примеси условно разделены  на две группы:

              - ухудшающие качество стекломассы (оксиды железа, хрома, титана, марганца, ванадия);

              - соответствующие основным компонентам состава стекла (оксиды алюминия, кальция, магния, калия, натрия).

     Примеси, относящиеся к первой группе, придают  стеклу нежелательную окраску, а также могут привести к образованию в стекле пороков в виде включений. Примеси второй группы обычно учитываются при расчете рецепта шихты.

     Важнейшим требованием, предъявляемым к качеству сырьевых материалов для получения стекла, является постоянство их химического состава и химическая однородность партий сырья.