Свойства контролируемые.

Плотность характеризует количественное содержание массы вещества в единице объема. Плотность стекол в основном зависит от их состава, и в меньшей мере от теплового прошлого. Плотность бесцветного и цветного натрий - кальций - силикатного стекла ГОСТ Р 52022-2003:

Плотность стекла служит косвенным средством контроля постоянства состава стекла, является важной величиной, фигурирующей в теориях строения стекла. Систематический анализ плотности стекла во времени позволяет сопоставлять полученные данные с колебаниями состава стекла, скоростью работы машин, качеством изделий. Это позволяет принять оперативные меры по ликвидации тех или иных нарушений технологического процесса.

Плотность стекла является важным свойством при оценке его однородности; анализ химической неоднородности стекла, позволяющий оценить правильность технологического режима его варки, основан на измерении плотности различных участков образца.

Контроль постоянства состава стекла

Определение плотности стекла производится методом гидростатического взвешивания, основанного на определении отношения разностей масс образцов стекла, взвешенных в воздухе и в воде по ГОСТ 9553 Стекло силикатное и стеклокристаллические материалы. Измерение производится на приборе для определения плотности " Sartorius" YDK 01.

Арбитражным является метод свободного осаждения. По этому методу несколько кусочков стекла неизвестной плотности и один кусочек известной плотности осаждаются в пробирках со смесью тяжелых жидкостей (тетрабромэтан и бромнафталин). Испытательные пробирки в подвешенном состоянии погружены в водную ванну, которая автоматически нагревается при заданной скорости подогрева.

В процессе испытания записываются температуры, при которых испытуемые кусочки стекла и эталонный образец проходят контрольную линию, нанесенную на пробирке со смесью тяжелых жидкостей. Плотность испытуемых кусочков стекла подсчитывается, исходя из известной плотности эталонного образца и предварительно установленного коэффициента изменения смеси тяжелых жидкостей и стекла с изменением их температур.

Светопропускание стекла определяется главным образом концентрацией в нем красящих примесей b-и f - элементов, которые поступают в стекломассу вместе с сырьевыми материалами." Красящая сила" каждого элемента индивидуальна и тесно связана с его валентно - координационным состоянием. Из традиционных примесей стекла СоО4, Fe (ЙЙ), Сr (ЙЙЙ) поглощают в видимой области сильнее, чем СоО6, Fe (ЙЙЙ), Сr (VЙ) практически ее не окрашивают.

На степень окисления элементов переменной валентности существенное влияние оказывает окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) стекломассы, в формировании которого участвуют ОВП матрицы стекла и шихты, а также температурно-временные и окислительно-восстановительные условия варки стекла.

Луч света при переходе из одной среды в другую меняет свое направление, что связано с изменением скорости распространения света в различных средах. При прохождении в воздухе и через плоскопараллельную стеклянную пластинку падающий луч образует определенные углы с нормалью к поверхности раздела сред в точке падения.

Показатель преломления среды не зависит от угла падения луча на поверхность среды, но зависит от свойств самой среды и длины волны падающего света. Чем больше длина волны падающего света, тем меньше показатель преломления, поэтому луч белого (смешанного) света, входя в стекло под углом к поверхности, расщепляется на пучок расходящихся цветовых лучей, т.е. подвергается дисперсии.

Параллельный пучек белого света, ограниченный узкой щелью, падает на стеклянную призму и на экране, расположенном за призмой, обнаруживается картина различных цветов, называемая спектром. В спектре наблюдается строгая последовательность этих цветов, переходящих от одного к другому, начиная от фиолетового и кончая красным. Причиной разложения света является зависимость показателя преломления от длины волны. Чем короче длина волны, тем меньше угол преломления, поэтому фиолетовые лучи преломляются больше, чем красные.

Пропускание и поглощение стекла оценивается на спектрофотометре Perkin Elmer Lambda 25. Показатели должны соответствовать ГОСТу Р 52022-2003.

Для измерения спектра установлена программа.

Главные составляющие программы - модули, которые позволяют фиксировать или просматривать спектры пропускания и отражения, а также колориметрическое определение Гельмгольца, индексы измерения L*a*b* и L*u*v*. Возможно определение состояние окисления-восстановления стекла.

В цветовом пространстве L*a*b* определяются три оценки:

Позиция на ярко-темной оси (L*)

Соотношение зеленый / красный (a*)

Соотношение синий / желтый (b*)

Три безразмерных оценки L*,a* и b* образуют прямоугольную систему координат, в начале которой расположена белая точка. Восприимчивость цветового пространства, образованная в этом порядке, соответствует линиям, почти одинаковым в длину, и это особенно подходит для определения и оценки цветовых различий.

Отрицательное значение a* означает зеленую окраску образца, в то время как положительное значение указывает на красную окраску.

Отрицательное значение для b* указывает на синюю окраску образца, положительное значение указывает на желтую окраску.

L* - измерение яркости образца - в диаграмме показана как полоса.

В анализе окисления-восстановления, соотношение двухвалентного к трехвалентному железу в стекле определяется, основываясь на спектре пропускания.

Это соотношение - важный показатель состояния окисления в стекле и позволяет делать выводы о состоянии окисления-восстановления стекломассы.

При определении состояния окисления-восстановления, используют метод Бемфорда/Хадсона, определяют количество окиси железа (Fe2O3), содержащееся в стекле. Fe2O3 присутствует в стекле как двухвалентное (FeІ+) и трехвалентное железо (Feі+). Если условия плавления окислительные, более преобладает Feі+.

В бесцветном стекле соотношение FeІ+ / Feі+ рассчитывается в соответствии с методом Бемфорда/ Хадсона из спектра пропускания при наблюдении зон поглощения

FeІ+ и Feі+.

Химическая устойчивость характеризует сопротивляемость стекол воздействию водных растворов, влажной атмосферы и других агрессивных сред. Она зависит от химического состава стекла, природы воздействующей среды, температуры, давления и ряда других факторов.

Различают 5 гидролитических классов по химической стойкости:

I - не изменяемые водой стекла;

II - устойчивые стекла;

III - твердые аппаратные стекла;

IV - мягкие;

V - неудовлетворительные стекла.

Испытания проводят с использованием тестирования 0,01н раствором HCl.

Важен контроль химстойкости при изменении химсостава стекла, при хранении продукции на открытых площадках.

Определение водостойкости стекла - по ГОСТ 10134,1, методА.

Водостойкость стекла должна быть не ниже III гидролитического класса, при этом для бутылок под водку и ликероводочную продукцию из бесцветного и полубелого стекла расход раствора соляной кислоты концентрации с (НСI) =0,01 моль/дм3 на 1г стеклянных гранул должен быть не более 0,60 см3/г. (ГОСТ Р 52022-2003).

Определение водостойкости бутылок проводят по ГОСТ 13905-78

Показатели водостойкости бутылок при испытании методом выщелачивания поверхности под воздействием воды:

Допускается потребителю непосредственно перед розливом ликероводочной продукции проводить контроль водостойкости бутылок метиленовым голубым хлоргидратом.

Бутылки не должны иметь синего окрашивания внутренней поверхности при ополаскивании их метиленовым голубым хлоргидратом.

Термическое расширение стекла характеризуется обычно температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛП), который характеризует относительное увеличение длины образца стекла при нагревании на один градус.

Определение температурного коэффициента линейного расширения проводится по ГОСТу 10978-83.

ТКЛП зависит от химического состава стекла. Наименьшим температурным коэффициентом линейного расширения обладает кварцевое стекло (Si O2). Ввод остальных компонентов увеличивает ТКЛП. Особенно сильно в этом отношении влияние N2O, K2O,CaO, Ba O, PbO.

Наиболее распространены дилатометрические методы определения ТКЛП. Дилатометры фиксируют удлинение образцов при нагревании в определенном интервале температур.

ГОСТ Р 52022-2003

Марки и химический состав стекла должны соответствовать ГОСТ Р 52022-2003.

Конкретный (заданный) состав стекла в пределах одной марки принимается предприятием с учетом используемых сырьевых материалов.

Допускаемые отклонения от конкретного состава стекла, принятого на предприятии, должны соответствовать:

Допускается содержание хлора (Сl) для всех марок стекла не более 0,3 % по массе сверх установленного состава.

Допускается содержание примесей: Сr2О3 - не более 0,02% для стекла марок ЗТ-2, КТ и не более 0,01% для стекла марки ПТ.

Мn О2 - не более 0,5 % для стекла марок ЗТ-1, ЗТ-2, Кт.

Ti O2 - не более 0.08% для стекла всех марок. При применении шлаков металлургического производства содержание Ti O2 - допускается до 0,4%.

Примечание к ГОСТу:

Основной химический состав зеленого и коричневого стекла м. б. использован для получения стекла других цветов:

Зеленого - для изумрудно-зеленого, желто-зеленого, коричнево-зеленого;

Коричневого - для темно-коричневого, желто-коричневого.

При обозначении марки стекла добавляется индекс преобладающего оттенка:

ЗТи - изумрудно-зеленый;

ЗТж - желто-зеленый;

ЗТк - коричнево-зеленый;

КТт - темно-коричневый;

КТж - желто-коричневый.

ГОСТ описывает предельное содержание каждого оксида в конкретном составе стекла.

Каждый завод обязан выдерживать все требования ГОСТа.

Контроль химического состава стекла проводят по ОСТ 21-67.0 - ОСТ 21-67.12

Определение массовой доли диоксида кремния

Метод гравиметрически-фотоколориметрический. Сущность метода заключается в гравиметрическом определении основной массы диоксида кремния после сплавления навески стекла с содой и обезвоживания кремниевой кислоты в соляно-кислой среде.

В фильтрате определяют содержание диоксида кремния фотоколориметрически по синей окраске восстановленного кремнемолибденового комплекса. Массовую долю диоксида кремния определяют как сумму результатов гравиметрического и фотоколориметрического определений.

Метод не распространяется на стекла, содержащие оксид фосфора.

Проведение анализа:

v

0,5г растертого стекла+ 3г углекислого натрия+ 0,1 г азотнокислого калия

взвешивают в платиновый тигель

v

закрывают крышкой и сплавляют в муфеле при 1080єС

v

остывший сплав извлекают из тигля и разлагают конц. НСI в фарфоровой чашке

v

содержимое чашки выпаривают до удаления запаха хлористого водорода +2 часа до обезвоживания кремнекислоты

v

охлаждают сухой остаток, смачивают 4см3 конц. НСI на 15-20 минут

v

промывают остаток методом декантации и переносят в мерную колбу на фильтр с белой лентой

v

фильтр с осадком подсушивают и прокаливают в муфеле при т-ре 1100 єС, медленно озоляя, не допуская воспламенения фильтра, до постоянной массы

v

осадок диоксида кремния охлаждают в эксикаторе и взвешивают

v

отбирают аликвотную часть 10 см3 анализируемого р-ра+ 5 см3 молибденовокислого аммония + 5см3 р-ра смеси восстановителей

v

измеряют на КФК, содержание Si O2 определяют по градуировочному графику

v

массовую долю диоксида кремния основного (X2) в % вычичляют по формуле:

m1 x100

X2 - ---------------,

m

где m1 - масса тигля с диоксидом кремния, г;

m - масса навески стекла, г.

массовую долю остаточного (растворимого) диоксида кремния (Х3) в % вычисляют по формуле:

m3 x100

X3 - ---------------,

m

где m3 - количество диоксида кремния, найденное по градуировочному графику, г;

m - масса навески стекла, г.

общую массовую долю диоксида кремния (Х1) в % вычисляют по формуле:

Х1 =Х2 +Х3

Гравиметрический метод - сущность заключается в выделении диоксида кремния двухкратной дегидрацией концентрированной соляной кислотой после сплавления навески стекла с содой.

Ускоренный гравиметрический метод с применением желатина - сущность метода заключается в гравиметрическом определении диоксида кремния после сплавления пробы с содой и коагуляции кремниевой кислоты с помощью желатина. Метод рекомендуется для технического и светотехнического стекла.

Определение массовой доли триоксида серы

Гравиметрический метод - основан на осаждении сульфат-ионов в слабокислой среде в виде сульфата бария. Осаждение можно проводить из фильтрата после определения кремниевой кислоты или из отдельной навески.

Фототурбидиметрический метод - основан на измерении опалесценции сернокислого бария, образующегося при взаимодействии ионов бария с сульфат - ионами. В качестве стабилизатора осадка используется глицерин.

Проведение анализа:

90см3 анализируемого р-ра + 10 см3 кондиционирующего р-ра

v

раствор перемешивают, выдерживают 2 часа на теплом месте

v

перемешивают интенсивно 1мин., измеряют коэффициент пропускания t на колориметре

v

находят массу сульфат-иона, соответствующую измеренному значению по градуировочному графику.

Массовую долю триоксида серы (Х) в % вычисляют по формуле:

m1 x 0.833 x V x 100

Х = - --------------------------------------------------;

m x 1000 x V1 x 1000

где: m1 - количество сульфат-иона, найденное по градуировочному графику, мг;

0,833 - коэффициент пересчета сульфат-иона на оксид серы;

m - масса навески, г;

V - общий объем раствора, см3;

V1 - объем аликвотной части анализируемого раствора, взятый для фотоколориметрирования, см3;

1000 - пересчет в мг.

Определение массовой доли оксида хрома