sklo
je amorfní pevná látka sestávající především z oxidu křemičitého (SiO2,кремний) наряду с добавками для модулирования цвета, прочности и тепловой производительности продукта. Для достижения определенного цвета стекла могут быть добавлены различные переходные металлические соединения. Цветное стекло было вокруг, по крайней мере, с римских времен, когда стекло, датируемое четвертым веком в Галилее, было установлено, что цвета от бледно-голубого до зеленого до янтаря — с цветами, вытекающими из железно-сероводородного хромофора (1).
Окисленные и уменьшенные очки являются терминами, которые часто используются, но мало понял. Короче говоря, различные добавки на основе серы могут быть использованы в производстве стекла, и если сера находится в окисленном состоянии, таких как сульфид, то стекло называется «окисленное стекло». И наоборот, «уменьшенное стекло» — это когда сера присутствует в уменьшенном состоянии, например, сульфат. Уменьшенное/окисленное обозначение не относится вообще к содержанию кремнезема стекла.
Barva skla je dána koncentrací, identitou a bilancí roztoků sirných sloučenin a protizoelinů (zmíněné přechodné kovy včetně např. železa), manipulace s touto rovnováhou má za následek různé barvy v tavenině a tím i konečném produktu ( 2).
Tento článek se bude zabývat pouze silikátovými skly.
Proč je sklo malované?
Sklo lze barvit z různých důvodů, od požadavku specifického odstínu pro vylepšení dárkové reklamy nebo reklamy na produkt až po poskytnutí UV ochrany obsahu skla, kromě čistě dekorativních účelů. Barevné sklo, jak je myšleno v tradičním slova smyslu, se primárně používá pouze pro skleněné nádoby, ale v průběhu let byly použity určité přísady do skleněné desky, které upravují barvu jen nepatrně.
Jantarové/hnědé sklo
Характерный оттенок янтарного стекла, найденный повсюду от пивных бутылок до медицинских банок, обусловлен янтарным хромофором. Этот хромофор состоит из железа, Fe 3 «, координируется тетрахедралли тремя кислородными лигандами и одним сульфидом. Таким образом, баланс редокса имеет решающее значение: для уменьшения окружающей среды и может быть недостаточно железа (как это было преобразовано в железо) и избыток сульфида; если окружающая среда слишком окисляется, будет избыток железа и недостаточное содержание сульфида. Крайне важно знать баланс ферросплавов и железа в расплава, атмосферу как внутри, так и выше расплава, и соотношение соединений серы. Помимо физических компонентов, температура самого расплава может влиять на цвет и перенос янтарного стекла (3). Во многих случаях более темная окраска янтаря может быть достигнута с небольшим добавлением
oxid mědi
do taveniny.
Červený oxid železitý
Využijte výhodu
oxid železa
jako pigmentu je to, že přidává jantarové zbarvení z výše uvedeného jantarového železného chromoforu, ale nepřidává do taveniny další složky. Jedná se o oxidační přísadu, a proto posune redoxní číslo směrem k oxidační straně spojené s jantarovým a hnědým sklem. Oxid železa se běžně používá ke zvýšení obsahu železa v místech s nedostatkem železa, jako jsou ty, které se někdy mohou vyskytovat u pyritu.
pyrit
Pyrit je jednou z nejběžnějších železných rud, a je tedy relativně levným zdrojem železa pro výrobu skla. Pyrit se jako pigment přidává do taveniny skla za účelem výroby a výroby jantarového zbarvení(4) a jeho použití činí sklo odolným vůči ultrafialovému záření a účinně absorbuje světlo v režimu pod 450 nm. Díky tomu je pyritové jantarové sklo obzvláště vhodné pro potraviny, léky a laboratorní chemikálie. Na rozdíl od oxidu železa je pyrit popisován jako redukční přísada.
Zelené sklo
Zelené sklo je další nejoblíbenější barevnou volbou pro sklo, především jako obalové sklo na pivo, víno a sodu. Za zelené zbarvení je zodpovědné především železo a chrom
chromová mouka (chromitový prášek, železný chromit)
и
pyrit železa
ve shodě lze vyrobit širokou škálu odstínů zelené, od smaragdově zelené až po barvy feuille morte nebo mrtvé listy.
Gruzínská zelená (slavný odstín spojený s lahvemi Coca-Coly) a smaragdová zelená se vyrábí pomocí oxidačních metod, za použití jak pyritu, tak chromitu, zatímco všechny ostatní odstíny zelené se typicky vyrábějí pomocí redukčních metod. Na výrobu smaragdově zeleného skla se spotřebuje až šest kilogramů chromitu na metrickou tunu písku (5). Použití chromové mouky je vhodnější než starý způsob dosažení tak vysokých úrovní oxidace, dichroman draselný. Dichroman draselný je toxický a manipulace s ním je tedy nebezpečná.
U gruzínské zeleně není množství chromitu větší než 10 toho, co by se použilo na smaragdově zelené sklo. Barevné sklo Feuille morte je dalším hybridem pyritu a chromitu, kde se používá chromová moučka a pyrit v poměru 1:2 (tj. 1 kg chromové moučky a 2 kg pyritu na tunu písku).
Je pozoruhodné, že historie chromitu jako skleněného pigmentu sahá až do roku 1849, asi padesát let poté, co byl použit jako glazurový pigment. Povaha chromitu jako žáruvzdorného materiálu jej poněkud vylučovala z použití v brýlích, ale optimální rovnováha mezi velikostí mletí a teplotou zajistila jeho širší přijetí(6).
Modré, červené a černé brýle
Červené neprůhledné sklo se používá od egyptských dob a od doby, kdy se vyvinulo v Británii v době železné, bylo primárně tvořeno sklem vytvořeným při legování koloidní mědí a později oxidem olovnatým (7.8). Moderní sklo nepoužívá koloidní měď a olovo, ale jejich oxidy.
Po přidání do roztaveného skla vytvářejí sloučeniny mědi rovnováhu, která se liší v závislosti na tom, zda je v oxidačních nebo redukčních podmínkách. Oxidační prostředí vytvoří Cu 2-Cu systém, jehož výsledkem je modrá barva podobná síranu měďnatému; zatímco za klesajících podmínek se ustaví systém Cu-Cu 0, který dává rubínově červenou barvu. Ion Cu 0 je bezbarvý (9). Oxid měďnatý sám o sobě je oxidační příměs a jeho přidání v dostatečném množství vytvoří černé sklo. Snad vizuálně nejpřitažlivější ze všech skel je tmavě modrá barva, kterou poskytuje přídavek oxidu kobaltu, CoO, do taveniny (10).
Sytě červené sklo lze také dosáhnout přidáním selenidu kademnatého, zatímco oxid manganu může být zahrnut do taveniny (11), což vede k fialovým/fialovým odstínům, ačkoli skla s příměsí manganu obecně nejsou příliš odolná vůči UV záření.
Kvantitativní aditivum: redoxní komplexní číslo
Glassmakers в масштабе, как правило, используют термин, называемый «пакет redox номер», чтобы определить ингредиенты, необходимые для определенного цвета стекла, который в целом прокси, как сокращение или окисление расплава. Номера Redox рассчитываются по сумме всех активных компонентов Redox в расплава, добавляя вместе редокс-фактор, умноженный на компонент фракции массы на две метрические тонны песка, для каждого компонента. Особое внимание необходимо уделить использованию культа — наполнителя, — который часто содержит большое количество органического (уменьшаемого) материала, который может легко сбросить пакетный расчет redox. Кроме того, на редокс стекла влияют также условия внутри печи, такие как температура и то, как окисляется атмосфера. Поэтому крайне важно обеспечить, чтобы использовались только высокой чистоты и высококачественные добавки.
Obecně platí, a zejména v případě skla obsahujícího železo (což je nejběžněji používané barvivo na sklo): redoxní číslo mezi 20 a 0 vytvoří čiré sklo, mezi 0 a -15 vytvoří zelené sklo, mezi -15 a -25 bude vyrábět „feuille morte“ sklo a mezi -20 a -30 bude vyrábět jantar. U skla dotovaného železem tyto hodnoty, jak se snižují, odpovídají vyššímu poměru Fe 2 ‘ k Fe 3 (tj. většímu poklesu).
Vliv na výrobní procesy
Stručně řečeno, obalové sklo se vyrábí tavením surovin dohromady v peci za vzniku taveniny, která se pak rafinuje, tvaruje a žíhá. Mezi a po krocích tvarování a žíhání může docházet k cyklickým dokončovacím procesům. Žíhání je technika používaná k odstranění napěťových bodů ve skle (12). Proces je v zásadě stejný pro skleněné desky, avšak formování je nahrazeno vzorem kreslení a válcování.
Obecně nižší redox (tj. více redukované prostředí) umožňuje lepší zpracování a provoz pece při nižší teplotě, což poskytuje ekonomické a ekologické výhody (13). Kromě toho nižší redox znamená, že bude méně síranů, což zase bude znamenat lépe rafinované sklo.
Еще в 1942 году стало известно, что добавление небольшого количества оксида железа в расплавление привело к повышению эффективности процесса в печи. Было теоретизировано, что ускорение скорости плавления связано с наличием железа, вызывающего лучшую теплопроводность в расплава в целом (14). Добавление соединений к расплава должно быть сделано с большой осторожностью, так как падение температуры может привести к девитации — т.е. кристаллизации расплавленного стекла (15).
Antracit a živec jsou běžné přísady do taveniny, z nichž každá moduluje vlastnosti taveniny:
