STICLA

1. Consideratii generale

Sticla a fost folosita cu cel putin 1000 de ani i.e.n. si servea la obtinerea unor obiecte decorative, podoabe etc.

Se pare ca romanii au fost primii care au folosit sticla ca geam in constructii.

Aceste date sunt atestate de sapaturile arheologice desfasurate in timp, pe locurile unde s-au dezvoltat civilizatii vechi.

Generalizarea utilizarii sticlei la ferestre, are loc de abia in secolele XVII si XVIII, iar in secolele XIX si XX are loc perfectionarea de asa maniera a tehnologiei de obtinere si prelucrare a sticlei, incat aceasta devine dintr-un material rar si scump, unul ieftin si la indemana constructorilor. Se diversifica foarte mult domeniile de utilizare ale sticlei, care poate fi folosita la realizarea planseelor, a zidariilor, ca material de placaj si finisaj, ca material izolator, pentru realizarea de invelitori etc.

2. Definitie. Materii prime, compozitie, proprietati.

Sticla este un amestec format din bioxid de siliciu si silicati complecsi de Na, K, Ca, si Pb, care prin racire brusca trec din stare lichida (topitura) in stare solida amorfa.

2.1. Materii prime, materiale auxiliare, obtinere

Principala materie prima utilizata la fabricarea sticlei este nisipul silicios (SiO2 are temperatura de topire t_t = 1710⁰C), care are o pondere de 70% din totalul componentelor. Avand in vedere temperatura de topire ridicata, se folosesc fondanti pentru coborarea acesteia. Fondantii sunt carbonati de sodiu si potasiu, care la temperatura de ardere reactioneaza cu SiO₂ si formeaza silicati:

SiO₂ + NaCO₂ => Na₂O . SiO₂ + CO₂ (1)

SiO₂ + K₂CO₃ => K₂O . SiO₂ + CO₂ (2)

Acesti silicati nu rezista la actiunea apei, fiind solubili. In aceste conditii se introduc in amestec stabilizatori.

Stabilizatorii sunt substante, care introduse in amestec, transforma sticlele solubile in sticle insolubile.

Se utilizeaza cu rol de stabilizatori carbonat de calciu sau oxid de plumb, care reactioneaza cu bioxidul de siliciu formand silicati de calciu sau de plumb, insolubili:

SiO₂ + CaCO₃ => CaO . SiO₂ + CO₂ (3)

SiO₂ + PbO => PbO . SiO₂ (3.4)

(4)

Se mai adauga in cantitati mici diferiti oxizi metalici cu rolul de a decolora (MnO₂), de a opaciza (fosfat de calciu) sau de a obtine sticle colorate.

2.2. Compozitie si proprietati

Silicatii astfel formati, dau impreuna combinatii complexe si foarte greu solubile in apa, realizand deci stabilizarea sticlei la actiunea apei. In functie de materialele de stabilizare utilizate si fondant rezulta mai multe sortimente de sticla, astfel:

1. sticla calcosodica - la care stabilizarea se face cu      calcar, fondantul fiind carbonatul de sodiu; este verde in spartura si se foloseste la fabricarea geamurilor, buteliilor;

2. sticla calcopotasica - la care stabilizarea se face cu calcar, dar fondantul este carbonat de potasiu; este superioara calitativ fata de sticla calcosodica, este incolora si cunoscuta sub denumirea de cristal de Boemia;

sticla plumbopotasica - la care stabilizarea se face cu oxid de plumb, iar fondantul este carbonat de potasiu; este sticla cea mai fina, asa-zisul cristal.

Din punct de vedere al caracteristicilor tehnice, se poate aprecia ca sticla este un material dur, cu densitate aparenta mare (2400 - 2500 kg/m³), cu rezistenta la compresiune mare (300 - 1200 N/mm²) si rezistenta la intindere avand valoare nesemnificativa si cu elasticitate redusa. Sticla este impermeabila si negeliva, rezista bine la actiunea agentilor chimici agresivi (cu exceptia HF si a bazelor).

Procesul tehnologic de obtinere a produselor din sticla

Fabricarea sticlei cuprinde urmatoarele etape:

alcatuirea amestecului care presupune dozarea componentilor, macinarea si omogenizarea amestecului;

2. topirea sticlei care are loc in cuptoare de diferite tipuri, in care amestecul omogenizat este topit in jurul temperaturii de 1450⁰C.

Odata cu formarea topiturilor au loc, conform reactiilor descrise anterior, degajari de dioxid de carbon care omogenizeaza topitura si produce afanarea sticlei. Topitura afanata se deplaseaza spre capatul celalalt al cuptorului racindu-se incet pana la 900 - 1000⁰C si isi mareste vascozitatea, putand fi fasonata.

fasonarea produselor din sticla care consta in transformarea topiturii de sticla in obiecte ce pot fi folosite in constructii.

Aceasta se poate realiza in mai multe moduri: prin suflare, prin turnare, prin tragere sau laminare si prin combinatii ale acestor moduri de fasonare.

Geamul ca produs se obtine prin tragere, astfel: se introduce in masa de sticla vascoasa o duza din material refractar, iar sticla ce se ridica prin fanta duzei este apucata de un pieptene din otel si dirijata spre valturile de otel captusite cu azbest, sub forma unei placi continue.

4. recoacerea consta in reincalzirea produselor din sticla nou obtinute la temperaturi de 500 - 600⁰C si racirea lor inceata.

Daca se are in vedere faptul ca la fasonare, topitura sufera o racire brusca de la 900 -1000⁰C la 20 - 25⁰C, care este temperatura in zona de lucru, se poate aprecia ca in masa sticlei racirea se produce neuniform, ceea ce creeaza tensiuni interne. Aceasta face ca obiectul din sticla sa nu reziste la lovituri, zgarieturi, putandu-se sfarama doar din efectul cumulat al tensiunilor interne. Procesul de recoacere are tocmai rol de detensionare a sticlei, dar nu se aplica la geamuri, la care racirea la tragere este lenta si nu apar tensiuni interioare.

5. finisarea si decorarea sunt operatii care urmaresc eliminarea unor defecte de fabricatie prin slefuire, sau realizarea unor suprafete cu caracteristici deosebite (stralucire prin efecte de reflexie si refractie, geamuri cu fete perfect paralele si o mare transparenta, geamuri care nu deformeaza imaginea si nu dau efecte suparatoare etc.).

De asemenea, se mai practica infrumusetarea prin polizare, gravare, pictare.

4. Produse din sticla pentru constructii

Produsele din sticla pentru constructii prezinta o paleta larga de utilizari, ce pot fi grupate astfel:

- produse pentru ferestre si luminatoare;

- produse pentru plansee si pereti luminosi;

- produse pentru placaje si pardoseli;

- produse izolatoare;

- tuburi din sticla.

4.1. Produse pentru ferestre si luminatoare

In aceasta categorie de produse intra mai multe tipuri de geamuri:

Geamul tras este un produs larg utilizat in constructii. Se fabrica patru calitati de geam tras:

- calitatea S - pentru oglinzi si geamuri securit;

- calitatea I - pentru vitrine si ferestre la cladiri importante;

- calitatea II - ferestre la cladiri de locuit;

- calitatea III - ferestre la constructii industriale.

Clasificarea este in functie de defectele produselor din sticla si se refera la: culoarea prea verde (continut mare de oxizi de fier), fete neparalele si neplane, bule de gaz in masa sticlei (topitura incomplet afanata si omogenizata).

Se livreaza sub forma de foi cu dimensiunile:

g = 2 - 12 mm; l = 280 - 2300 mm; L = 100 - 3500 mm.

Geamul riglat prezinta striatii pe una din fete, are rezistente mai bune decat geamul obisnuit. Se utilizeaza pentru luminatoare, ferestre la magazine, la depozite etc.

Geamul ornament pe una din fete are model in relief. Poate fi incolor sau colorat si se utilizeaza ca geam la ferestre, usi, luminatoare.

Geamurile armate au in masa lor inglobata o retea de sarma, care le face mai rezistente la lovituri (la spargere retine cioburile) si la actiunea caldurii. Se utilizeaza la luminatoare, parapeti la scari si balcoane, pereti despartitori.

Geamul triplex - se obtine prin lipirea cu rasini sintetice transparente a doua foi subtiri de geam. Au rezistente mecanice bune si se folosesc in constructii puternic solicitate. Prezinta avantajul ca la spargere cioburile raman agatate de pelicula elastica.

Geamul securizat se obtine printr-un tratament de calire in aer. Acest tratament produce tensiuni in stratul superficial al sticlei, tensiuni care ii maresc rezistenta la incovoiere si in acelasi timp ii confera proprietatea de a se sparge in bucati netaioase. Se fabrica sub forma de placi plane sau curbe si uneori acoperit de un strat de email colorat, opac. Se poate utiliza la usi si pereti despartitori, fiind livrat la dimensiuni fixe (nu poate fi taiat).

Geamul mat se obtine din geamul tras prin prelucrarea mecanica sau chimica a unei fete, care devine mata, rugoasa, netransparenta. Se foloseste la usi, ferestre, pereti despartitori.

4.2. Produse pentru plansee si pereti luminosi

Pavele tip Rotalit - au forma conform fig.1 si se utilizeaza la realizarea planseelor luminoase. In functie de inaltimea produsului se fabrica doua sortimente: R 60; R 80.

La executarea planseului, pavelele se introduc cu partea scobita in jos, se aseaza la distante de 3 cm intre ele, dupa care se dispune armatura pe ambele directii in locasurile create si se toarna mortar sau microbeton.

Dalele din sticla - pentru pereti luminosi pot fi pline (tip NEVADA sau SOLAR) sau goale pe dinauntru (fig.2 si 3). Au fetele ovale sau concave, lise sau cu striatii, canturile sunt prevazute cu santuri sau striuri.

Pot fi colorate sau incolore si se zidesc prin asezare una peste alta, intre ele se introduc armaturi si se consolideaza cu mortar.

Geamul profil U (PROFILIT) - se prezinta sub forma unor jgheaburi din sticla laminata, armate sau nearmate, incolore sau colorate, cu ambele fete lise sau cu una ornamentata.

Montarea se face la un singur rand sau la doua randuri, iar etansarea se face cu profile de cauciuc sau cu chit.

4. Produse pentru placaje si pardoseli

Placi din sticla opaxit sunt placi de diferite dimensiuni, groase, opace, albe sau colorate, cu fata vazuta neteda si lucioasa, iar fata opusa striata. Sunt stabile la umiditate si la variatii de temperatura si inlocuiesc faianta la placari interioare.

Placi din sticla cristalizata se obtin dintr-un amestec de materii prime cu compozitie speciala si printr-un tratament de racire care provoaca o microcristalizare in masa sticlei. Sticla cristalizata este opaca, are rezistenta buna la soc si la actiuni chimice agresive, inlocuind faianta si gresia.

Placi din sticla mozaic sunt placi cu forma patrata, cu latura de 20 sau 40 mm. Sunt colorate si opace, cu fata vazuta neteda sau cu model si lipita de un panou de hartie, iar fata opusa cu striatii.

Se foloseste la placari interioare sau exterioare si inlocuieste CESAROM-ul.

4.4. Produse izolatoare

Sticla spongioasa se obtine din deseuri de sticla care se topesc impreuna cu calcar sau alte materiale, care la temperatura de topire a sticlei pun in libertate gaze care raman in topitura vascoasa, iar la racire rezulta un material poros (P_max. = 90%).

Este un material usor, bun izolator termic si fonic, poate fi taiat.

Vata de sticla - este un material sub forma fibroasa ce rezulta din topitura vascoasa prin suflare sau centrifugare, grosimea firelor rezultate fiind 5 - 30 . Firele astfel formate se leaga in saltele, care se prind intre plase de rabit sau foi de carton ondulat.

Tuburi din sticla - se obtin prin laminare, cu dimensiuni de:

L = 1,5 - 3 m; D = 45 - 122 mm. Au rezistenta chimica buna.

Se utilizeaza pentru realizarea de canalizari pentru scurgerea de solutii agresive si protectii la diferite cablaje.