sticlă

Vrânt este o substanță amorfă, izotropă, transparentă, solidă și fragilă, metastabilă, care apare prin răcirea lichidului topit. Conține cel mai adesea nisip de siliciu, sodă, oxid de metale alcaline, calcar. Este un material biologic inactiv.

Vrântul este transparent (transparent) pentru lumină vizibilă (există și vrânt negru). Vrântul obișnuit nu transmite lumina cu o lungime de undă mai scurtă decât 400 nm (lumină ultravioletă), deoarece conține impurități, de exemplu sodă (carbonat de sodiu).

Istoria

Vrântul a fost descoperit în jurul anului 3000 î.Hr. în Egipt. Inițial, tehnologia nu permitea producerea vr&acircntului curat (impurități) și se folosea în principal pentru fabricarea recipientelor mici și a decorurilor. Recipientele se prelucrau prin înfășurare în jurul unui miez de argilă, care după răcirea produsului de vr&acircnt se spargea. Vr&acircntul conținea dioxid de siliciu, calciu și sodiu.

Vrântul se găsește și în natură, fiind format din lichid vulcanic topit. Acest vr&acircnt se numește obsidian. Obsidianul a fost folosit mult timp pentru fabricarea cutitelor folosindu-se unelte simple unelte. O altă formă de vr&acircnt natural sunt tuburile formate prin impactul fulgerului în nisipul de siliciu.

Vrânt

Vrântul este un material omogen amorf, solid, fragil, de obicei transparent cu suprafață netedă. Se fabrică din așa-numitul vr&acircnt topit într-un cuptor de sticlă. Materialul se răcește rapid și astfel nu are timpul necesar pentru formarea cristalinei de rețea. Substanța solidă rezultată este amorfă (fără formă). Vr&acircntul curat este transparent (transparent), relativ rezistent la uzură, inert în esență și biologic inactiv. Poate fi modelat în diferite forme. Vr&acircntul este însă foarte fragil și se sparge în fragmente ascuțite. Aceste proprietăți pot fi modificate prin adăugarea de compuși (cel mai adesea oxizi de metale) în lichidul topit. Vr&acircntul poate fi și prețuit termic de exemplu temperat.

Vrântul este format în principal din dioxid de siliciu, care se obține din cuar (nisip de siliciu – de asemenea nisip de sticlă). Cuarul are temperatura de topire de aproximativ 2 000 °C, așa că în producție se adaugă substanțe alcaline care reduc semnificativ această temperatură, de exemplu sodă și carbonat de potasiu, care reduc temperatura de topire la aproximativ 1 000 °C. Deoarece alcalinele reduc și rezistența vr&acircntului față de apă, ceea ce este nedorit, se adaugă și oxid de calciu, care îmbunătățește această rezistență.

Resursele de bază pentru producerea vr&acircntului sunt – nisip de siliciu curat, oxid de calciu, carbonat de sodiu (potasiu), oxid de aluminiu și fragmente de vr&acînt (deșeu separat). Din aceste materii prime se pregătește o amestec de praf numit trunchi de sticlă, care se topește într-un cuptor de sticlă. La componentele de bază ale trunchiului se adaugă diferite aditivi, care curăță, colorează sau fac vr&acîntul mai opac.

Vr&acînt de cuar

Vr&acîntul produs doar din dioxid de siliciu pur SiO₂ (cuar) se numește vr&acînt de cuar. În comparație cu sticlele obișnuite, are anumite proprietăți diferite. Nu absorbă radiația ultravioletă, are o temperatură de topire foarte mare (aproximativ 1 650 °C), este dur, rezistent la zgârieturi, optic curat (nu conține impurități), nu distorsionează lungimea de undă a luminii care trece prin el (eroare cromatică). De aceea se folosește acolo unde aceste proprietăți sunt cerute. De exemplu, pentru sticlele luminoase cu halogen, care funcționează la temperaturi mari, becuri pentru lumină ultravioletă, acoperișuri pentru aparate termice, ceasuri și așa mai departe. Vr&acîntul de cuar, din cauza temperaturii mari de topire, se produce mult mai complex și mai scump decât vr&acîntul obișnuit. Vr&acîntul de cuar poate fi produs atât de curat, încât sute de kilometri de vr&acînt sunt transparenti pentru lungimea de undă infraroșie, ceea ce se folosește în fibre optice. Vr&acîntul de cuar se folosește și în optică pentru producerea lentilelor și ochiurilor.

 Vr&acîntul cu plumb , de asemenea sticlă cristalină cu plumb, are mai bune proprietăți optice vizuale, deoarece creșterea indicele de refracție (refracția) cauzează mult mai multe reflexii. Acest vr&acînt se folosește pentru producerea obiectelor de artă din vr&acînt. Borul se adaugă pentru a modifica proprietățile termice și electrice. Adăugarea bariului crește indicele optic de refracție al vr&acîntului. Oxidul de toriu ofte vr&acîntului un indice refracție foarte mare și este folosit pentru producerea lentilelor de înaltă calitate. O cantitate mai mare de fier se folosește în vr&acîntul care trebuie să absoarbă energia infraroșie, de exemplu pentru filtre termice absorbante ale proiectoarelor de film. Cerul se folosește pentru vr&acîntul care absoarbe UV lungimea de undă (radiație biologică dăunătoare).

Metalele și oxizii metalici se adaugă în lichidul topit în timpul producției și pentru a modifica culoarea vr&acîntului. Manganul elimină nuanța verde al fierului, în concentrații mai mari oftează culoarea amethyst . La fel ca și manganul, se folosește și selenul pentru decolorarea vr&acîntului, în concentrații mai mari oftează culoarea roșie . Concentrații mici de cobalt (0,025 – 0,1 %) oftează culoarea albastră vr&acîntului. Oxidul de staniu cu oxizi de antimon și arsen crează vr&acîntul opac alb , folosit pentru prima dată în Veneția pentru producerea imitației porțelanului. Folosirea a două până la trei procente de oxizi de cupru crează culoarea turcoaz . Metalul pur de cupru oftează un vr&acînt roșu foarte întunecat, opac, care se folosește ca înlocuitor pentru aur rubin vr&acînt. Nichelul în funcție de concentrație creează vr&acînturi albastre, mov sau negru . Adăugarea de titan crează vr&acînturi galbene -cărămizii . Aurul în concentrații foarte mici (aproximativ 0,001 %) creează vr&acîntul colorat în rubin. Uranul (0,1 – 2 %) se adaugă pentru a ofte fluorescență galbenă sau verde culoare. Compușii de argint (în special nitratul de argint) produc o varietate de culori de la portocaliu roșu la galben. Metoda prin care se încălzește și se răcește vr&acîntul poate influența și culoarea produsă de acești compuși. Adesea apar noi culori și aplicații ale vr&acîntului datorită noilor proprietăți descoperite.

Prețuirea lichidului topit

Lichidul topit se prețuiește mai departe prin turnare, presare, turnare, manual sau mecanic. Aceste produse semifabricate pot fi prelucrate ulterior prin abrazare, leșuire, pictare, gravare...

Fuziune

Fuziunea este o tehnică clasică de prețuire a lichidului topit, manual sau mecanic. Principiul este prinderea lichidului topit pe o baghetă de sticlă, în care se introduce aer. Aceasta formează o bule la capătul țevii. Prin comprimarea aerului și rotirea baghetei, lichidul topit este menținut centrat pe ax. Mecanic se produc astfel, de exemplu, sticle, pahare, carafe și așa mai departe. Prin fuziune manuală se produc în special obiecte goale de artă, pahare, carafe, sticle chimice (sticle, răcitoare) și așa mai departe. Aceste obiecte nu trebuie să fie întotdeauna goale. Se pot prețui și obiecte solide, cum ar fi greutăți, flori și multe obiecte pentru decor.

Turnare

Lichidul topit poate fi turnat. Se toarnă în forme metalice (la prețuirea manuală și în forme de lemn). Dezavantajul este suprafața mai puțin de calitate. Se toarnă sticle, farfurii, pahare, semifabricate din sticlă (țevi, racorduri).

Tablă de sticlă

Panouri de sticlă (tablă de sticlă) se fabrică prin turnare în forme plane. Există sticlă rulată și plutită. Pentru a obține o suprafață perfect plană și netedă /sticlă plutită/, suprafața interioară a formei este formată din staniu topit. Această tehnică se numește float coating, originar din Anglia. Lichidul topit este astfel plasat în formă pe suprafața lichidului de staniu. Această sticlă se numește plutită – float. Se fabrică în dimensiuni de la 3 – 19 mm, în dimensiunile 200/225*321 cm și 600x321 cm. Uneori se toarnă în tablă de sticlă o rețea metalică (sticlă de siguranță) – aceasta este sticlă cu o plăcuță de sârma, așa-numită „sârma”. Această sticlă este rulată. După spargerea acestei sticle, nu se sparge în fragmente libere, ci rămâne spartă într-un întreg. Este destul de fragilă, dar ca sticlă de siguranță este suficientă. Sticla din automobile este temperată și stratificată – sticlele din față și din spate sunt lipite (sticlă-folie-sticlă) și cele laterale sunt temperate. După spargerea sticlei lipite, fragmentele rămân lipite de folie. Sticla temperată se sparge într-un număr mare de fragmente rotunde mici. Sticla neperforabilă se fabrică ca o sticlă lipită stratificată. Se folosesc sticle de la 3 – 5 mm grosime, alternate cu folii de siguranță.

Fuziunea – sticlă fuzionată

Fuziunea este o tehnică folosită pentru topirea și modelarea sticlei cu ajutorul temperaturilor mari. În prezent, face parte din metodele obișnuite de prețuire a sticlei, cum ar fi abrazarea, presarea, modelarea, îndoirea și așa mai departe.

Tehnologia fuziunii este cunoscută încă din antichitate, ceea ce dovedesc dovezi arheologice din perioada aproximativ 2000 î.Hr. Egiptenii și Romanii au fost primii care au folosit o tehnică similară cu fuziunea de astăzi.

Cu dezvoltarea sticlei fuzionate, fuziunea a dispărut din vederi. Reapariția acestei tehnici a avut loc abia în timpul secolului al XIX-lea în Europa. În prezent, sticla fuzionată devine un articol căutat în decorarea interioară și în arhitectură.

Alte utilizări ale sticlei

Din sticlă se produc și semifabricate, care servesc pentru prețuirea ulterioară. Exemple sunt fire de sticlă, care servesc ca semifabricate pentru producerea țesăturilor de sticlă, de exemplu, frânchete, noduri, rețele de armare, plase, fire tâmplate, vata de sticlă și așa mai departe.