Посуд із ситалу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Київський національний торговельно-еконономічний університет

Реферат на тему:

„ПОСУД ІЗ СИТАЛУ”

Київ - 2010

Ситали - це склокристалічні матеріали, що отримуються шляхом майже повної стимульованої кристалізації скла спеціально підібраного складу. Вони займають проміжне положення між звичайними стеклами і керамікою.

Ситали - це продукти кристалізації малолужного скла, яка здійснюється за спеціальним режимом термообробки.

Ситали - непрозорі білого кольори склокристалічні матеріали високої термостійкості. Їх виготовляють шляхом напрямленої кристалізації літійалюмосилікатного скла в процесі спеціальної термічної обробки.

Ситали одержують на основі неорганічного скла шляхом їх повної або часткової керованої кристалізації. Від неорганічних стекол вони відрізняються кристалічною будовою, а від керамічних матеріалів - більш дрібнозернистою і однорідною мікрокристалічною структурою.

По структурі ситали являють собою композиційні матеріали зі скловидною аморфною неперервною фазою-матрицею, наповненою малими кристалами скла. Середній розмір кристалів в ситалах 1-2 мкм, а товщина прошарків склофази не перевищує десятої долі мікрона. Об'єм кристалічної фази в ситалах досягає 90-95%. Сировиною для виготовлення ситалів є ті ж природні матеріли, що і для скла, але до чистоти сировини висуваються дуже високі вимоги. Крім того, у розплав вводять добавки, що каталізують кристалізацію при наступній термообробці.

Рівномірна кристалізація всієї скломаси забезпечується спеціальним режимом термічної або іншої обробки; часто в початкову сировину для варива ситалів включають особливі добавки, наприклад фториди.

У якості каталізаторів кристалізації використовують з'єднання фторидів чи фосфатів лужних та лужноземельних металів. Технологія виготовлення виробів зі ситалів не відрізняється від технології виготовлення виробів зі скла (отримання шихти - вариво скла - формування виробів - відпал виробів), потрібна лише додаткова термічна обробка скла в кристалізаторі (слідує за формуванням або проводиться після відпалу).

Крім того, температура варіння скломаси для ситалів може бути вищою: 1300…1700°С.

Кристалізацію виробів розділяють на 2 стадії:

1. Температура скління відповідає режиму, при якому з'являються центри кристалізації;

2. Температура максимального зростання кристалів.

За зовнішнім виглядом ситал - це щільний дрібнозернистий матеріал, колір якого залежить від складу шихти і каталізатора. Так, колір ситалу, виготовленого з скляної шихти і каталізатора з сильфіду заліза, чорний, з оксиду цинку - білий, оксиду хрому - голубий.

Виробництво ситалів та їх властивості

Сировина для виготовлення ситалів

Накопичені до теперішнього часу розрахункові і емпіричні дані, а також сучасні уявлення про структурні чинники дозволяють, з одного боку, скласти наближену характеристику ролі окремих компонентів, оцінити їх внесок в ту або іншу властивість і з високим ступенем достовірності прогнозувати властивості стекол. З другого боку, вплив відповідних оксидів на властивості скломаси і скла визначає вибір відповідних сировинних компонентів для їх внесення в скляну шихту. Сировинні матеріали для виробництва скла і ситалів поділяють на дві групи - головні і допоміжні.

Такий поділ достатньо умовний, так як велика частина допоміжних сировинних матеріалів при варінні спеціального скла є головними для цього складу скла. До головних сировинних матеріалів в шихту вводять основні склоутворюючі оксиди, що утворюють основу скла та встановлюють його властивості. (Таблиця №1)

Таблица №1: Сировина для виготовлення ситалів та скла.

Фізико-механічні властивості

Ситали відрізняються від інших будівельних матеріалів високими фізико-механічними властивостями (таблиця №2).

Вони мають високу середню густину, підвищену стійкість до корозії. Ці властивості визначають високу довговічність і міцність матеріалів. Листи і плити з ситалів застосовують як облицювальний матеріал, для виготовлення труб. Плоский і хвилястий ситал використовують для крівлі. [2]

Таблиця №2. Порівняльні властивості ситалів.

Показники	Ситал	Шлакоситал	Петроситал	Скло віконне	Сталь
Середня густина, кг/м	2600.. .2900	2600…2800	2900...3000	2500…2600	7800
Границя міцності, МПа:
при стисканні	800...1000	500...650	700...850	600...700	420…550
при згині	100...225	90...130	130…170	60...70	400…1600
Модуль пружності,
E· 10і МПа	72…135	90...100	40…50	60...70	210...220
Водопоглинання, %	О	О	О	О	О
Кислотостійкість, %	97,8...98,9	98,8...99,8	99,8	55...58	-
Лугостійкість, %	-	94,7...90,0	94...96	98,9	-
Стиранність, г/мІ	-	0,01	-	0,5...0,6	-

Речовина в склоподібному стані метастабільна і при нагріванні прагне перейти в термодинамічно стійкий, кристалічний стан. Виникаючі в склі при мимовільній кристалізації кристали - чужорідні включення - псують зовнішній вигляд виробів, знижують їх механічну міцність і термостійкість.

Проте при направленій кристалізації можна так підібрати її умови і склад маси так, що отриманий матеріал набуде таких властивостей, як високу міцність, вогнетривкість і термостійкість.

На цій основі базується отримання одного з найсучасніших матеріалів - ситалів.

Так називають штучні полікристалічні матеріали, отримані направленою кристалізацією скла відповідного хімічного складу і наділеними більш високими в порівнянні з склом фізико-технічними властивостями.

Технологія виготовлення

Процес перетворення скла в ситал

Процес перетворення скла в ситал проходить в дві стадії:

1. Спочатку в склі утворюються центри кристалізації (стадія зародкоутворення);

2. а потім на цих центрах ростуть кристали різного розміру (стадія зростання кристалів).

Структура ситалізованих скломатриць: а - микроліквація (530°С), б - перед кристалічний період (700 °С), в - мікрокристалізація (860 °С), г - завершення формування ситалової структури утворенням голчатих кристалів (940-960 °С) [4]

Розрізняють два основні механізми утворення центрів кристалізації:

- гомогенний - мимовільне зародкоутворення;

- гетерогенний - поява зародків в результаті внесення основних частинок ззовні.

Утворення зародків по гомогенному механізму пов'язано з особливим станом охолоджуваної рідини, коли зростає вірогідність виникнення мікроскопічних згустків молекул - флуктуацій. Ці флуктуації густини можуть давати поєднання молекул, здатні стати зародками нової фази. Хімічний склад кристалів в цьому випадку буде ідентичний складу центрів кристалізації. Робота утворення зародків в значній мірі залежить від поверхневого натягнення на межі зародок - рідина, тому істотне значення мають добавки, що впливають на поверхневе натягнення.

По гетерогенному механізму зародком в процесі кристалізації стає чужорідна частинка, внесена ззовні, умовою утворення нової поверхні в цьому випадку буде змочування розплавом сторонньої частинки. Хімічний склад кристалів в цьому випадку відрізнятиметься від складу центрів кристалізації.

Зростання кристалів та особливості теплового режиму

Зростання кристалів - чисто дифузійний процес, за рахунок якого йде перебудова структури. Для отримання ситалів необхідно вибрати відповідний склад скла; зварити його і провести спеціальну термічну обробку. Призначення термічної обробки полягає в тому, щоб вона забезпечила, по-перше, утворення максимального числа центрів кристалізації; по-друге, необхідний ступінь закристалізованості і, по-третє, заданий фазовий склад кристала.

Таким чином досягається дрібнозернистість структури, повне перетворення скла в полікристалічний матеріал.

Виходячи зі встановлених Г. Тамманом закономірностей при виборі режиму, фіксується дві температури, одна з яких відповідає максимуму утворення центрів кристалізації, інша - максимуму лінійної швидкості росту кристалів.

Схема (Схема №1) дозволяє встановити зв'язок утворення центрів кристалізації і лінійної швидкості кристалізації з графіком режиму термообробки. Процес кристалізації може бути здійснений як при охолоджуванні розплаву, так і при нагріванні отверділого скла.

Вирішальне значення мають знаходження оптимальної температури першої і другої витримки на кривій термічної обробки і тривалість витримки при цих температурах.

Схема №1: Схема режиму термічної обробки скла, коли воно перетворюється в ситал.

t, °С

Тпл

Тиск

Тчцк

†.мин

То

Таким чином, суть направленої кристалізації скла полягає у внесенні в скломасу добавок-каталізаторів, що інтенсифікують процес кристалізації і забезпечують отримання у всьому об'ємі матеріалу тонко кристалічної структури, а також створення відповідних температурних умов, що забезпечують як появу зародків, так і зростання кристалів, тобто термообробку по заданому режиму. В результаті досягається рівномірна кристалізація скла по всьому об'єму, забезпечуються задані розміри кристалів і їх склад. Такий тип кристалізації називають каналізована гетерогенна кристалізація.

Види ситалів та їх застосування

Всі відомі ситали можна умовно підрозділити на дві групи:

o Технічні ситали;

o Ситали на основі промислових відходів і гірських порід.

Технічні ситали включають всі штучні композиції, отримані на основі сумішей різних з'єднань елементів. Найбільше розповсюдження з них отримали сподуменові ситали (система Li2O-Al2O3-SiO2). Як каталізатор кристалізації використовують ТіО2 в кількості 4-6%.

Термообробка при кристалізації двухступенева:

ь Перший ступінь при температурі 700-900 °С в перебігу 2 годин;

ь Друга - при 1000-15000 °Із з витримкою 2-4 години.

Технічні

Сподуменові ситали

В сподуменових ситалах можуть виділятися кристалічні з'єднання типу кварцеподібних твердих розчинів, сподумену (Li2O· Al2O3· 4SiO2), евкриптита (Li2O· Al2O3· 2SiO2), рутилу (TiO2). В залежності від співвідношення цих фаз, одні з яких мають негативний температурний коефіцієнт лінійного розширення (евкриптит), інші - позитивний (сподумен, тверді розчини), утворюється ситал з низьким позитивним, нульовим або навіть негативним ТКЛР. Такі ситали не чутливі до теплового удару, їх можна нагрівати і охолоджувати з будь-якою швидкістю. Ситали цього типу внаслідок унікальних теплових властивостей знаходять застосування у всіх областях техніки, де потрібна висока стійкість або повна нечутливість до теплового удару і знижене теплове деформування конструкційних елементів (термостійкі труби, астрооптика, ракетна техніка і ін.)

Кордієритові ситали

Кордієритові ситали по складу відносяться до системи MgO-Al2O3-SiO2. Каталізатором кристалізації звичайно служить добавка ТiO2 в кількості 9-11%. Режим термообробки може бути одноступінчатим при 1250-1300 °. Із з витримкою 1-16 ч. Залежно від складу і режиму термообробки у складі кристалічних фаз, що виділяються, можуть переважати кордієрит, сапфірин, мулліт, рутил, алюмотитанати магнію, тверді розчини на основі Я-кварца. Кордієритові ситали не містять лужних компонентів і володіють добрими діелектричними властивостями. Через низьке значення ТКЛР кордієритові ситали відрізняються високою термостійкістю, крім того вони є більш міцними, ніж сподуменові. Кордієритові ситали застосовують як дешеві, термостійкі, міцні діелектрики в різних конструкціях (ізоляторах, електронній апаратурі, побутовому посуді і ін.).

Фотоситали

Фотоситали - це ситали, отримані з світлочутливого скла. Таке скло містить добавки, здатні в результаті опромінювання і термообробки викликати в склі виборчу або суцільну кристалізацію. Для отримання фотоситалів використовують литій алюмосилікатне скло з фоточутливою добавкою AgCl, яка при опромінюванні ультрафіолетовим світлом утворює колоїдні частинки металу, що каталізують кристалізацію силікатів. Фотоситали застосовують для виготовлення панелей з крізними отворами як підкладки мікросхем.

Фотоситали одержують із скла літієвої системи з нуклеаторами - колоїдними фарбниками. Фотохімічний процес протікає при опромінюванні скла ультрафіолетовим або рентгенівським промінням, при цьому зовнішній вигляд скла не змінюється. Процес кристалізації відбувається при повторному нагріванні виробу.

Кристалічна структура термоситалів утворюється тільки в результаті повторної термообробки, заздалегідь відформованих виробів.

Ситали на основі промислових відходів и гірських порід

Група ситалів на основі промислових відходів і гірських порід складається в основному з шлакоситалів і петроситалів.

Шлакоситали

Шлакоситал - це склокристалічний матеріал, одержуваний шляхом каналізованої кристалізації скла на основі шлаків. Має високі антикорозійні властивості. Використовують в промисловому і громадянському будівництві для покриття підлоги і облицьовування вертикальних поверхонь.

Шлакоситали вперше в світі отримані в СРСР в 1954 р. на кафедрі технології скла і ситалів МХТІ ім. Д.І.Менделєєва. принципово шлакоситал не відрізнявся від ситала технічного, оскільки для отримання використовувалися ті ж методи. Особливе місце шлакоситалів визначається масштабами його виробництва і дешевизною матеріалу. Шлакові ситали виготовляють з відходів промисловості з добавкою кварцового піску і невеликої кількості інших компонентів. ситали скло посуд

Виробництво шлакоситалу включає два основні етапи:

v Отримання скла на основі шлаку і виготовлення з нього виробів;

v Термічна обробка виробів з метою отримання склокристалічного матеріалу.

Шлакоситали виходять чорного і білого кольору. Забарвлення регулюють за рахунок виділення в склі різних сульфідів металів.

Застосування.

Застосування ситалів визначається їх властивостями: з них виготовляють підшипники оболонки вакуумних електронних приладів, труби для хімічної промисловості, деталі радіоелектроніки і деталі для двигунів внутрішнього згоряє. Ситали використовують в якості жаростійких покриттів для захисту металів від дії високих температур. З них можуть бути виготовлені лопаті повітряних компресорів, сопла реактивних двигунів точні калібри. Ситали застосовують у виробництві текстильних машин, абразивів для шліфування, філь'єр для витягання синтетичних волокон.

У побуті з ситалами частіше зустрічаються у вигляді білого непрозорого жаростійкого кухонного посуду. Встановлено, що ситали витримують близько 600 різких теплових змін. Вироби з ситалу не дряпаються і не прогорають. Їх можна зняти з плити в розжареному до червона стані і опустити в крижану воду, витягнути з холодильника і поставити на відкрите полум'я, не побоюючись розтріскування або руйнування.

Скляний вогнетривкий посуд може витримувати як дуже високу температуру, так і різкі її перепади. У ній можна смажити, гасити, випікати, а також підігрівати пищу в мікрохвильовій печі або духовці (цей посуд володіє хорошими діелектричними властивостями і відсутністю металевих домішок) безпосередньо після витягання з холодильника або морозилки. Скляний посуд добре поглинає тепло і непогано його утримує із-за низької теплопровідності скла. А готове блюдо можна подавати на стіл в тому ж посуді, в якому воно готувалося. Не дивлячись на відсутність декоративних елементів, скляний жароміцний посуд має привабливий зовнішній вигляд.

У такому посуді зручно не тільки готувати, але і зберігати їду в холодильнику. Стекло абсолютно інертно до будь-якої їжі і не дає ніяких сторонніх присмаків і запахів. Крім того, стекло ще і екологічний матеріал, не містить шкідливих для здоров'я домішок.

Зручний такий посуд ще і тим, що її можна мити в посудомийній машині. Уручну також миється легко.

Загалом, переваги жароміцного скляного посуду очевидні: це і її універсальність (у ній можна готувати, зберігати і подавати їду на стіл), і натуральний запах і смак пищи, приготованою і такою, що зберігається в ній, можливість контролювати готовність пищи, не відкриваючи кришки, екологічність, висока жароміцність і термостійкість одночасно.

Кухонний посуд з жаростійкого скла та ситалу представлена каструлями різної місткості, формами для запікания, жаровнями, сковородами. Із ситалу виробляють набори каструль і комплект «Малюк». Посуд з жаростійкого скла піддають гарту і не декорують. Ситаловий посуд білого кольору з гладкою блискучою поверхнею додатково прикрашається малюнками деколі.

Сертифікація посуду із ситалу

Судячи з переліку продукції, що підлягає обов'язковій сертифікації посуду саме із ситалу немає, але існує пункт 17.13 в якому зазначено, що посуд столовий і кухонний скляний підлягає сертифікації за такими нормативними актами: ГОСТ 30407-96 РСТ, УССР 473-83, РСТ УССР 734-78

ПЕРЕЛІК ПРОДУКЦІЇ, що підлягає обов'язковій сертифікації в Україні

Назва продукції Код ДКПП Позначення Нормативний документ

нормативних (номер пункту або

документів, на показники), що

відповідність яким встановлює

проводиться обов'язкові вимоги

17.13. Посуд 26.13.13 ГОСТ 30407-96 РСТ |ГОСТ 30407-96, пункт

столовий і УССР 473-83 ДСТУ |5.1.10; р. 6 РСТ

кухонний скляний 734-78 Нормативний |УССР 473-83, пункт

документ на |2.5 РСТ УССР 734-78,

конкретний вид |пункти 2.8

Посуд столовий, кухонний, предмети туалету, канцелярське приладдя, вироби для оздоблення житла або аналогічні вироби із скла, крім виробів товарної позиції 7010 або 7018: (7013 по УКТЗЕД)

7013  Посуд столовий, кухонний, предмети туалету, канцелярське приладдя, вироби для оздоблення житла або аналогічні вироби із скла, крім виробів товарної позиції 7010 або 7018:  

7013 29   - - інші:

7013 29 10 00  - із зміцненого скла  

- - - інші:

7013 29 59 00  - інші  

- - - - механічного оброблення:  

7013 29 99 00  - - інші  

- посуд столовий (крім посудин для пиття) або кухонний,

крім виробленого із склокераміки:  

7013 39  - - інші:

7013 39 10 00  - із зміцненого скла  

-з іншого скла:  

Размещено на Allbest.ru