Возможности окрашивания поверхности стекла путем высокотемпературной ионообменной обработки с выбранными реагентами

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Актуальность

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Актуальность

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Архитектурные стёкла в г.Белгороде
Сити молл
Линия мега грин
Филармония
Модный бульвар

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Актуальность
Актуальной задачей в области нанесения функциональных покрытий является совершенствование высокотемпературной ионообменной технологии и улучшение эксплуатационных характеристик цветного стекла

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Цель работы
Цель работы: изучить возможности окрашивания поверхности стекла путем высокотемпературной ионообменной обработки с выбранными реагентами, определить оптимальные температурно-временные режимы

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Задачи
Сделать сравнительный анализ различных способов нанесения функциональных покрытий на листовое стекло ;
провести патентный поиск по изучаемой теме;
исследовать температурно - временные режимы и подобрать реагенты для нанесения функционального покрытия на листовое стекло;
сравнить полученные результаты и сделать выводы.

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г..
Общие сведения о стекле
Стекло не является индивидуальным веществом, а представляет собой сплав нескольких веществ (кварцевый песок, сода, известняк).
Состав обычного оконного стекла можно выразить формулой Na2O•CaO•6SiO2

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г..
История стекла
Древние люди могли держать в руках стекло, даже не имея представления о его приготовлении (вулканическое стекло)
Пользуясь примитивной техникой, древние мастера уже в VI тыс. до н. э. изготавливали простейшие стеклянные изделия

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Римляне первыми начали делать тонкие оконные стекла
В средние века оконное стекло получали выдуванием. Вначале выдували шар, который в результате раскатывания на плитке и размахивания в воздухе превращался в подобие большой ампулы

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Стекла с функциональными покрытиями
Увиолевые стекла
Стекла, поглощающие ультрафиолетовые лучи

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Художественное стекло в строительстве и архитектуре
« ...применение стекла в области изобразительного искусства было его основным назначением».
Н.Н. Качалов
А именно:
элементы декоративной отделки зданий — карнизы, детали колонн, перила
витражи

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Огромна роль М.В. Ломоносова — основоположника научного стеклоделия, много сил вложившего в разработку цветного стекла и его применение в мозаичной живописи

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Методы нанесения функциональных покрытий
Электрохимический способ окрашивания
Стекло, окрашенное в массе
Диффузионное окрашивание
Метод ионообменного окрашивания

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Сравнение методов нанесения функциональных покрытий

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Патентный поиск

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Проблема№1
С помощью ионного обмена в структуру стекла внедряют ионы металла лития. Стёкла получаются высокопрочными, однако они не совсем прозрачны, мутные, покрыты паутиной прозрачных нитей.
Изучить возможность окрашивания стекла ионами других металлов (ионами меди)

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Проблема№2
Определить каковы оптимальные температурно- временные режимы

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Экспериментальная часть
Экспериментальные исследования были проведены на кафедре технологии стекла и керамики БГТУ им. Шухова.
Научный консультант к.т.н. профессор Онищук В.И.

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г..
Автор работы благодарит кафедру технологии стекла и керамики БГТУ им. В.Шухова, профессора кафедры, к.т.н. Онищук Виктора Ивановича за оказание технической и консультативной помощи в проведении исследований

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
В качестве реагентов были выбраны следующие соединения меди:
-медь хлористая CuCl2 * 2H2O
- медь хлористая (l) CuCl
- медь сернокислотная CuSO4 * 5H2O
1.Подготовленные керамические тигли наполняем солями меди (на 1/3).

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
2.В тигли, наполненные
реагентами, помещаем образцы
бесцветного листового стекла.

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
3.В нагретую до 450оС муфельную печь ЭКПС-10 помещаем тигли и нагреваем до заданной температуры.
4.Тигли с образцами выдерживали при необходимой температуре в течении определенного времени.
Для проведения ионного обмена был выбран температурный интервал 550..640оС с шагом 10о и временной интервал 20…240 мин

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Стёкла должны иметь равномерное
и однородное покрытие
Сравнивали цвет полученных образцов с эталонными светофильтрами

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
На спектрофотометре СФ- 56 измеряли спектральное светопропускание полученных образцов

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Результаты экспериментальной работы
Белые стёкла/ образцы, полученные в результате окрашивания CuCl2•2H2O (550°C,12Omin) Светопропускание 75%

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Результаты экспериментальной работы
Белые стёкла/ образцы, полученные в результате окрашивания CuCl (550°C,12Omin). Светопропускание 75%

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Результаты экспериментальной работы
Белые стёкла/ образцы, полученные в результате окрашивания CuSO4•5H2O (630°C,18O min). Светопропускание 62%

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Результаты экспериментальной работы

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Выводы
Таким образом изучены
технологические параметры
получения
функциональных
покрытий для листового стекла
ионно- обменным методом.
Метод ионного обмена является
энергосберегающим,
позволяет регулировать
продуктивность производства,
а также дает возможность получать
на поверхности
стекла необходимый рисунок.

*
Дороганова Елена «Шаг в будущее» 2014г.
Стекло полученное по такой технологии
может быть использовано
в архитектурных сооружениях, как сигнальное стекло, для изготовления светотехнического оборудования