ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО СТЕКЛА И ШЛАКОСИТАЛЛОВ

ХИМИКО-ЛАБОРАТОРНОЕ СТЕКЛО

Общие сведения. К химико-лабораторному стеклу относят различную посуду, приборы и аппаратуру, при­меняемую в лабораторной практике и при проведении научно-исследовательских работ. Ассортимент изделий из химико-лабораторного стекла весьма разнообразен. Его условно можно подразделить на три группы: тол­стостенная посуда (воронки, цилиндры, мензурки, склянки, эксикаторы, аппараты Киппа, газометры); тон­костенная посуда (стаканы, колбы, чашки, пипетки, про­бирки, бюретки; пикнометры и др.); аппараты и при­боры (водоструйные насосы, холодильники, дефлегмато­ры, аппараты для органического микроанализа, ареометры, краны, газоанализаторы).

В зависимости от условий эксплуатации, химической

И термической стойкости химико-лабораторное стекло разделяется на следующие типы: ХУ-1 —химически ус­тойчивое первого класса; ХУ-ІІ — химически устойчивое второго класса; ТУ — термически устойчивое; ТУ-К — термически устойчивое кварцевое стекло. Выпускают хи­мико-лабораторную посуду в соответствии с ГОСТ 23932—79.

Составы и свойства стекол. Основные требования, предъявляемые к свойствам химико-лабораторных сте­кол, сводятся к тому, что эти стекла должны иметь вы­сокую химическую и термическую стойкость и обладать пониженной склонностью к кристаллизации, допускаю­щей их обработку на стеклодувной горелке.

В зависимости от назначения, а также от способов изготовления составы химико-лабораторных стекол раз­нообразны. Они, как правило, содержат пониженное количество щелочных оксидов, в то же время в их со­ставы входят оксиды В203, AI2O3, Zr02, Ті02, повышаю­щие химическую и термическую стойкость (табл. 20.1).

Таблица 20.1. Составы химико-лабораторных стекол

В процессе эксплуатации химико-лабораторная посу­да подвергается воздействию различных кислот, щело­чей, растворов солей. Очень часто в них производят ки­пячение, нагревание или резкое охлаждение. Стекла должны быть малочувствительны к этим воздействиям даже при длительном в них хранении химических жид­костей, т. е. они должны быть щелоче - и кислотоустой­чивые, а также термостойкие. В табл. 20.2 приведены показатели свойств некоторых химико-лабораторных стекол.

22—468

Таблица 20.2. Свойства химико-лабораторных стекол

Потеря массы, мг с 1 дм2 поверхности

Нагревание при 100 °С в

Течение 3 ч Кипячение

_____________________ в воде в

Течение

9 „ ЫяПН 2 н - 1 н - 10 4

2 н. NaOH Na3C03 H2S04

Температурный коэффициент линей­ного расширения, а ■ 107 • °С-1

34,5 0,25 2,1 — - 2 — 0,5 1

24 0,43 1,9 26,9 0,22 1,9

Приведенные в табл. 20.1 и 20.2 стекла, за исключе­нием пирекса, характеризуются хорошей устойчивостью к обработке на паяльной лампе. Это очень важный по­казатель, так как большинство изделий из химико-лабо­раторного стекла изготовляют с помощью стеклодувной горелки, причем этап огневой обработки для некоторых видов изделий может занимать длительное время.

Технология. Химико-лабораторные стекла варят преимущественно в ванных печах непрерывного дейст­вия. Как правило, это небольшие регенеративные печи с суточной производительностью 10—15 т стекломассы. Горшковые печи применяют только для варки тугоплав­ких стекол. Максимальная температура варки стекол в зависимости от состава колеблется от 1420 до 1680 °С (для пирекса). На рис. 20.1 приведены температурные

Рис. 20.1. Температурные режимы варки химико-лабораториых стекол а — Гй 23; б — пнрекс; в — № 29

Режимы варки некоторых видов химико-лабораторных стекол.

Применение высоких температур варки стекол вы­двигает повышенные требования к огнеупорным мате­риалам, используемым при кладке печей. Бассейны этих печей выкладывают из кварца, бакора, корвишита или из других высокоглиноземистых огнеупоров. Варочные и выработочные части бассейна чаще всего разделяют протоками. Характерная особенность химико-лабора­торных стекол — наличие в шихте осветлителей: AS2O3, БЬгОз, азотистых солей. Поэтому тепловой и газовый режим варки строят таким образом, чтобы воздействие осветлителей было бы наиболее эффективным. Другая особенность варки стекол — большое количество воз­вратного боя, вводимого вместе с шихтой.

Выработка изделий из химико-лабораторного стекла осуществляется различными методами в зависимости от их формы и назначения. Малые изделия изготовляют из стеклянной трубки, которая служит полуфабрикатом. Сами трубки вырабатывают машинами АТГ-8-50. Они позволяют вытягивать трубки диаметром 2—52 мм с толщиной стенок 0,4—2 мм, скорость вытягивания при этом составляет 5—90 м/мин в зависимости от диамет­ра. Тонкостенную посуду — стаканы, колбы — выраба­тывают на карусельных автоматах BBJI-24. Производи­тельность этих автоматов составляет до 30 тыс. шт/сут. Для изготовления толстостенных изделий — эксикато­ров, крышек к ним, колпаков и др. — используют пнев­матические прессы. Ряд изделий (бутыли, стаканы из пирекса) вырабатывают на фидерных полуавтоматах или автоматах «Руаран».

После выработки изделия подвергают отжигу в от­жигательных печах—лерах ЛН 1000-18 или ПО-180.

Ряд видов стеклоизделий после отжига требует до­полнительной обработки: отколки колпачков, оплавки и развертки края, оформления горла и носика, а также градуировки и маркировки. Отколку колпачков у изде­лий, вырабатываемых на автоматах ВВЛ-24, производят огневым способом на отколочной карусельной машине производительностью 1500 шт/ч. Для оплавки, разверт­ки края и формования носика используют оплавочные карусельные машины. Их производительность в зависи­мости от вида операции может составлять до 480 шт/ч. Горла изделий оплавляют и развертывают на специаль­ных оплавочных горизонтальных машинах.

Ряд изделий (цилиндры, мензурки) должны быгь отградуированы. Градуировку можно делать двумя спо­собами: травлением и нанесением клише. По первому способу изделие после определения объема на специаль­ных аппаратах покрывают расплавленной восковой мас­сой. Далее с помощью пантографов по воску на изделия наносятся соответствующие деления, цифры и надписи. Эти пометки затем смачивают тонким слоем плавиковой кислоты, смешанной с голландской сажей. Через 10—12 мин смывают кислоту холодной проточной водой, а воск горячей водой. Для лучшего проявления делений и над­писей они втираются слоем цинковых белил, смешанных со скипидаром.

По второму способу деления наносят на изделия с помощью клишевального станка. После этого шкалу припудривают серебряной диффузионной краской. Для закрепления делений их подвергают вжиганию в верти­кальной печи—лере.

Все изделия из химико-лабораторного стекла долж­ны быть маркированы. Маркировку обычно осуществля­ют путем нанесения марки завода керамическими крас­ками с последующим их обжигом.

К химико-лабораторным стеклам относят также кварцевое стекло, основные сведения о которых будут даны далее.