Zsudea (Szabó) Hajnalka

2012

Zsudea (Szabó) Hajnalka

SILICAŢIARTIFICIALI

2012

CUPRINS

CAPITOLUL 1. SILICAŢI ARTIFICIALI ...................................................................... 4

1.1. Tehnologia silicaţilor .......................................................................................................

4

1.2. Sticla ................................................................................................................................

5

1.2.1. Istoria milenară a sticlei ................................................................................................ 5

1.2.2.Chimia sticlelor ............................................................................................................. 6

1.2.3.Sortimente de sticlă ...................................................................................................... 10

1.3. Ceramica .........................................................................................................................

17

1.3.1.Tipuri de produse ceramice ......................................................................................... 19

1.4. Cimentul ........................................................................................................................

20

Webgrafie ............................................................................................................................ 22

-3-

CAPITOLUL 1

SILICAŢI ARTIFICIALI

1.1. Tehnologia silicaţilor

Prelucrarea silicaţilor stă la baza industriei ceramice, a sticlei şi a cimentului. Industria

ceramică foloseşte ca materie primă argila sau caolinul.

Argila este un grup de minerale pământoase, granulare, care devin plastice dacă sunt

amestecate cu puţină apă sau devin tari şi casante dacă sunt arse. Argila este formată din

silicaţi de aluminiu hidrataţi, la care se adaugă o cantitate apreciabilă de alte elemente:

magneziu, fier, calciu şi potasiu.

Caolinitul este o varietate de argilă. El are formula chimică Al4Si4O10(OH)2. Numele

lui derivă de la chinezescul kau ling (creastă mare), o referinţă a dealului Jauchau Fu, unde a

fost găsit prima dată. Caolinul este format prin degradarea feldspaţilor. El este compus în cea

mai mare parte din caolinită (alături de dickită şi nacrită), toate cu structură microcristalină.

Aceste materii prime amestecate cu apa formează un aluat sau o cocă cu proprietăţi

plastice. Pentru îmbunătăţirea proprietăţilor i se adaugă degresanţi, fondanţi, aglomeranţi şi

coloranţi. Aluatul obţinut astfel se omogenizează prin frământare, i se dă forma dorită şi se

supune unei uscări lente după care se arde la temperatură ridicată.

Produsele ceramice sunt foarte variate în funcţie de materia primă utilizată şi de

temperatura de ardere. Unele produse ceramice au spărtură poroasă şi sunt permeabile pentru

apă, altele au spărtură compactă sau sticloasă şi sunt impermeabile. Din prima categorie fac

parte cărămizile, olanele pentru acoperişuri, teracota, oalele obişnuite etc.

Materialele din cea de-a doua categorie se obţin la temperatură mai ridicată, aşa încât are loc

un început de reacţie chimică ducând la o sticlă, prin care particulele solide ale amestecului

sunt strâns legate între ele. Rezultă astfel o masă dură sticloasă care caracterizează porţelanul.

Porţelanul se obţine dintr-un amestec de: caolin 50 %, cuarţ 25% şi feldspat 25%.

Spărtura porţelanului este translucidă spre deosebire de a celorlalte mase ceramice, la care

este opacă. Porţelanul se arde la 900 0 C, apoi se acoperă cu o glazură şi se arde a doua oară la

1400 – 1450 0 C.

Glazura se obţine din feldspat,marmură, cuarţ şi caolin fin măcinate, apoi amestecate

cu apă pentru a forma o suspensie.

-4-

Obiectele se acoperă prin înmuiere cu un strat subţire din această suspensie. Prin încălzire la o

temperatură potrivită, se formează o sticlă transparentă. Adăugând diferiţi oxizi metalici care

formează silicaţi coloranţi, glazura se poate colora. Pentru acoperirea obiectelor de metal se

utilizează emailurile, acestea conţin aceleaşi materiale ca glazurile cărora li se adaugă oxizi de

plumb, borax şi SnO2.

Mare importanţă au cărămizile şi materialele refractare cu puncte de topire ridicate, ce

se utilizează la căptuşirea cuptoarelor folosite în industria metalurgică. Acestea au un conţinut

ridicat de SiO2 96-98%, alături de CaO şi MgO.

Cărămida este un material de construcție artificial, de formă prismatică, obținut dintr-

un amestec de argilă, nisip și apă sau din alte materiale (beton, zgură de furnal etc.), uscat la

soare sau ars în cuptor. Cărămizile nearse poartă denumirea de chirpici.

Cărămizile care au conţinut ridicat în SiO2 au şi o mare rezistenţă faţă de acizi şi sunt utilizate

pentru căptuşirea turnurilor Glover.

Materialele refractare sunt materiale care indiferent de compoziție se topesc (rezistă) la

temperaturi mai mari de 1450 0 C. Unele materiale refractare sunt compuse dintr-un singur

element chimic , cum sunt metalele wolfram, platina , cromul, sau nemetale cum este

carbonul sub forma de grafit, etc, altele sub forma de aliaj cum sunt otelurile refractare cu

conţinuturi ridicate de crom si wolfram.

În ţara noastră există o industrie ceramică foarte dezvoltată. Fabrici de portelan sunt

amplasate la Cluj, Turda, Sighişoara, Ploieşti, Timişoara şi Arad. Fabrici de cărămizi şi

materiale refractare sunt la Turda, Cluj, Satu Mare, Oradea, Roman, Jimbolia, Bucureşti,

Lugoj.

1.2. Sticla

1.2.1. Istoria milenară a sticlei

Sticla a fost cunoscută încă din timpuri imemorabile. Cea mai veche sticla este sticla

vulcanica, obsidianul, rezultată prin racirea rapida a lavei. Cel mai vechi obiect din sticla

propriu-zisă se consideră o amuletă albastră ce a fost găsita in Egipt si este datată in anul 7000

i.e.n. In Egipt si Liban au fost descoperite perle din sticlă vechi de 5500-3400 ani.

Se estimeaza ca producerea unor vase in intregime din sticla a inceput cu 700 de ani

i.e.n.

-5-

Atunci modelul era confectionat din argila nisipoasa care era inmuiat in topitura de

sticla. Sticla ce adera la model era incalzita in flacara pentru a se distribui uniform si a se

netezi. Dupa racire miezul era indepartat treptat.

Pe la inceputul erei noastre a fost descoperit procedeul de fasonare a obiectelor din

sticla goale in interior, prin suflare. In secolele I-II e.n. prelucrarea sticlei s-a dezvoltat si pe

tarmurile portului Euxin. La Tomis in (actuala Constanta) au fost gasite urmele unor cuptoare

de topit sticla si la muzeul Arheologic Constanta sunt expuse multe vase de sticla sin acea

perioada, variate ca forma si dimensiuni.

La inceputul secolului I al erei noastre, un mester roman a inventat ţeava de suflat

sticlă: o ţeava de fier lungă si subţire, prevăzută la un capăt cu o mică unflătură, iar la celălalt

capăt cu o prelungire de lemn prin care se sufla aerul. La capătul ţevii de fier se prinde un

ghem de sticlă lichidă şi se suflă in ţeavă. Se formează un balon de sticlă căruia inainte de a se

răci i se poate da o formă. Aproape 2000 de ani toate obiectele de sticlă s-au fabricat astfel.

Sticla colorată era cunoscută incă de egipteni dar romanii au iniţiat o artă a sticlei colorate.

Acum 1500 de ani in urmă ei ştiau să lucreze pocale parcă tăiate din pietre preţioase: smarald,

safir, opal, rubin; făceau flacoane asemănătoare ca formă şi culoare cu lotusul, curmalele,

strugurii.

Cea dintâi fabrică de sticlă cunoscută din documente in ţara noastră se află lângă

Targoviste si aparţinea lui Matei Voivod (1650). In Moldova, Grigore Ghica a dat un hrisov

pentru infiinţarea unei fabrici de sticlă în satul Calugara din ţinutul Romanului (1740).

Documentele scrise atestă şi existenta unei fabrici de sticlă din 1727 în localitatea Belin din

Crisana.

In secolul XIX s-au construit numeroase fabrici de sticlă dintre care unele

funcţionează şi astăzi. Aşa sunt fabricele de la Poiana Codrului (Maramures) constituită în

1801, cea de la Tomesti (Banat) din 1804, fabrica de la Avrig din 1830, Padurea Neagră 1840,

Azuga 1880 si altele. In anii 1921-1922 s-au constituit fabricile de sticlă de la Turda si Medias

ce foloseau drept combustibil gazul metan.

1.2.2. Chimia sticlelor

Sticlele sunt un amestec de dioxid de siliciu si silicaţi ai diferitelor metale. Sunt

materiale necristalizate (amorfe), cu rezistentă mecanică şi duritate mare, cu coeficient de

dilatare mic.

-6-

La temperaturi mai inalte se comportă ca lichidele subrăcite cu vâscozitate mare. Nu

au punct de topire definit. Prin incălzire se inmoaie treptat, ceea ce permite prelucrarea sticlei

prin suflare, presare, turnare, laminare.

Sticla sintetică a fost obţinută pentru prima dată de egipteni. Prin sticlă se înţeleg toate

corpurile amorfe obţinute prin subrăcirea unei topituri, indiferent de compoziţia lor chimică şi

de domeniul temperaturilor de rigidizare şi care, ca rezultat al creşterii treptate a vâscozităţii,

prezintă proprietăţile mecanice ale corpurilor solide.

Sticlele se obtin, in general, prin topirea in cuptoare speciale a unui amestec format din

nisip de cuoart, piatra de var, carbonat de sodiu (sau de potasiu) si materialele auxiliare.

Proprietatile fizice ale sticlelor sunt determinate de compozitia lor. Sticla obisnuita, sticla de

sodiu are compoziţia 6SiO2·CaO·Na2O. Se intrebuintiaza la fabricarea geamurilor si a

ambalajelor de sticla.

Materiile prime necesare obţinerii sticlei sunt: Na2CO3, CaCO3 şi SiO2. Procesul

chimic de obţinere a sticlei obişnuite din aceste materii prime este redat de reacţia:

Na2CO3 + CaCO3 + 6SiO2 → Na2O·CaO·6SiO2 + 2CO2

Amestecul de materii prime este încălzit în cuptoare speciale, astfel încât să nu se

producă de la început topirea lor complectă, în scopul de a da posibilitatea ca CO2 rezultat în

urma reacţiei să difuzeze, părăsind masa topită. După aceea temperatura cuptorului se ridică

până la aproximativ 1300 0C şi se menţine la această temperatură până la eliminarea

complectă a CO2.

În compoziţia oricărei sticle trebuie să intre cel puţin unul din oxizii SiO2, B2O3, P2O5,

As2O5. Aceşti oxizi se numesc oxizii vitrifianţi şi sunt caracterizaţi prin aceea că pot forma

sticle şi singuri. Cel mai important oxid vitrifiant este SiO2, deoarece conferă sticlelor

proprietăţi mecanice foarte bune şi o mare rezistenţă la agenţii chimici, din această cauză el

este un component obligatoriu al oricărei sticle.

În compoziţia sticlei se mai introduc oxizii Na2O, K2O, Li2O etc. numiţi fondanţi

pentru a coborâ temperatura de topire până la valori mai uşor realizabile industrial şi oxizi

stabilizanţi CaO, MgO, Al2O3, Fe2O3 etc pentru a mări stabilitatea sticlei faţă de apă şi agenţi

chimici.

Sticlele colorate se obţin dacă, in topitură, se adaugă unii oxizi metalici (de

Fe,Co,Cr,Cu etc.), care formează silicaţii coloraţi.

-7-

In industria sticlei se utilizează drept coloranţi un număr foarte mare de substanţe care

se incadrează de obicei în trei categorii: coloranţii ionici, coloranţii moleculari si coloranţii

coloidali. Coloranţii ionici sunt în general oxizii metalici. Aşa de exemplu sticla roşie conţine

şi oxid de cupru I, sticla galbenă sulfat de cadmiu, sticla albastră oxid de cobalt (II), sticla

verde oxid de crom (III), sticla violetă oxid de mangan. Trioxidul de uraniu dă o culoare

galben-verde insoţită de o frumoasă fluorescenţă verde.Coloranţii moleculari sunt reprezentaţi

de seleniu care dă o culoare roz, de sulf care dă o culoare galbenă sau galbenă-cafenie si mai

ales de sulfurile si seleniurile diferitelor elemente. Foarte utilizat este amestecul CdS + CdSe

care dă o culoare rosie-rubinie a cărei nuanţă depinde de raportul dintre cei doi componenti.

Coloranţii coloidali sunt de fapt metalele care, prin tratamente termice adecvate, sunt

dispersate sub formă de soluţie coloidală imprimând sticlei culori ce depind de dimensiunile

particulelor coloidale. Astfel, aurul fin dispersat în sticlă dă o culoare roşie-rubinie foarte

frumoasă. Argintul dă nuanţe de la galben la cafeniu.

Sticlele colorate se topesc in creuzete cu capacităţi de ordinul sutelor de litri sau in

cuptoare mici în care temperatura, şi mai ales caracterul mediului, se pot controla

riguros.Sticlele colorate se utilizeaza în afara obiectelor de menaj, în numeroase domenii

importante.Mari consumatori de sticla colorată sunt transporturile aeriene, navele, terestre.

Semnalizările luminoase în transporturi au o deosebită importanţa culorile utilizate deobicei,

fiind rosul, verde, albastru si galben.Sticlele colorate se utilizează şi drept filtre penru anumite

radiaţii. Pentru protejarea ochilor sudorilor sau a celor ce privesc în cuptoare incandescente se

utilizează aşa-numitele sticle de cobalt dar şi alte sticle care pot reţine radicali calorici sau

ultraviolete. Filtrele colorate intră în componenţa unor aparate optice sau de analiza, utilizate

în laboratoare de fizica chimie sau tehnică fotografică.

Metalizarea superficială a sticlei

Sunt cunoscute numeroase procedee de splicare pe suprafaţa sticlei a unor particule

metalice ce-i conferă proprietăţi optice, electrice sau decorative foarte preţioase. Asta întrucât

suprafaţa sticlei are capacitatea de a fixa puternic particule solide.

Metalizarea superficială a sticlei se practică de sute de ani pentru obţinerea oglinzilor.

Mult timp oglinzile s-au fabricat prin depunerea pe sticlă a unui strat de amalgam de staniu

(aliaj de Sn si Hg). Acest procedeu a fost părăsit deoarece amalgamul nu este stabilit şi degajă

în permanenţă vapori toxici de mercur.

-8-

Din acelaşi motiv aceste oglinzi se degradau relativ repede. Astăzi oglinzile se fabrică

prin depunerea pe sticla a unui strat de argint metalic.

Depunerea se realizeaza prin reducera ionilor de argint dintr-o sare complexă

amoniacală cu ajutorul unui reducător organic (de exemplu, acid tartric). Soluţia amonicală se

obţine prin tratarea azotului de argint cu amoniac. Atenţie deosebită se dă pregătirii suprafeţei

sticlei pentru a se asigura o bună aderenţă a argintului. In acest scop placa de sticlă se

lustrueşte uşor cu un abraziv foarte fin. Se înlatură apoi orice urmă de grăsime prin tratarea

sticlei cu un degresant puternic. Suprafaţa astfel curăţată se spală cu apă şi se păstrează

acoperită cu o peliculă de apă distilată până la argintare.

Una alt procedeu de depunere pe sticlă a unor pelicule metalice este depunerea in vid.

Pentru această piesă de sticlă se introduce într-un spaţiu vidat în care se evaporă metalul ce

urmează să fie depus. Evaporarea se face fie introducând metalul respectiv în arc electric, fie

depunăndu-l pe un filament de wolfram ce poate fi incălzit la temperatura necesară. Astfel se

poate depune practic orice metal.

Sunt mai multe metode folosite. O metodă relativ recentă constă în ingroşarea

suprafeţei sticlei cu picături de metal topit. Topirea se realizează fie formând un arc electric

între dou sârme din metalul respectiv, fie introducând o asemenea sârmă într-o flacără

oxiacetilenică. Asupra punctului unde se topeşte metalul se îndreaptă un jet de aer comprimat

care pulverizează metalul topit şi-l proiectează pe suprafaţa sticlei şi astfel se încrustează

puternic în suprafaţa ei. Piese de sticlă metalizate in acest fel sunt utilizate in constructii in

scopuri decorative. O sticla incolora metalizată cu Al pare argintată iar cu cupru-aurită.Dacă

pe sticlă se depune o peliculă de dioxid de staniu, aceasta are proprietăţi semiconductoare.

Peliculele semiconductoare au multe aplicaţii în laboratoare şi în industrie. Ele sunt utilizate

mult pentru incălzirea electrică a obiectelor de sticlă sau a conţinutului lor. Astfel, ferestrele

avioanelor şi în special cele din cabina echipajului sunt protejate pe această cale împotriva

givrajului (acoperiri cu gheata), fenomene curente la inalţimile de zbor ale avioanelor

moderne. Pentru laboratoare, industrie sau uz casnic se fabrică diferite vase de sticlă

prevăzute cu incălzitoare pe bază de pelicule semiconducatoare depuse direct pe pereţii

vasului.

-9-

Călirea sticlei

Călirea sticlei este cunoscută cel puţin din secolul al XVIII-lea când ,,lacrima

batavică”, obţinută prin căderea unei picături de sticlă topită în apă, stârnea uimirea tuturor. O

astfel de picătură de sticlă răcită brusc rezistă la şocuri puternice, dar devine instantaneu o

pulbere fină când i se rupe codiţa subţire rămasă după desprinderea din bucata topită.Călirea a

fost aplicată industrial în 1930 pentru obţinerea plăcilor de sticlă cu rezistenţă mărită,

numită ,,securit”.

Prin călire creşte rezistenţa sticlei şi aceasta se datoreşte unor eforturi de

conpresiune în straturile superficiale a plăcii, care compenseză apoi o parte din eforturile de

tracţiune ce apar sub influenţa solicitărilor mecanice. Valoarea tensiunilor de conpresie,

respectiv rezistenţa mecanica a sticlei călite, este influenţată de temperatura de la care începe

răcirea şi viteza de răcire.Călirea se aplică industrial pe scară larga la fabricarea parbrizelor si

a celorlalte geamuri pentru autovehicule.

1.2.3. Sortimente de sticlă

Figura 1.1. Sticla de diverse culori

http://ro.wikipedia.org/wiki/Sticlă

Sticla obişnuită (sticla de sodiu sau potasiu): Sticla de sodiu are compoziția aproximativă

6SiO2·CaO·Na2O. Se întrebuințează la fabricarea geamurilor și a ambalajelor de sticlă. Sticla

de potasiu are compoziția 6SiO2·CaO·K2O și este rezistentă la variații de temperatură. Se

folosește la fabricarea vaselor de laborator.

-10-

Cristalul (sticla de plumb): Este o sticlă în care sodiul și calciul au fost înlocuiți cu potasiu

și plumb (6SiO2·PbO·K2O) și se caracaterizează prin proprietați de refracție bune și densitate

mare. Flintul si ștrasul contin un procent de plumb mai mare decât cristalul. Flintul se

folosește pentru prisme și lentile optice.

Sticla Jena: Este folosită la confecţionarea vaselor de laborator. În ţara noastră se fabrică o

sticlă asemănătoare sticlei Jena la Turda.

Sticla Duran: Este folosită pentru confecţionarea vaselor de laborator, fiind rezistentă la

substanţe chimice, precum şi la varietăţi mari de temperatură, având un coeficient de dilatare

mic 37,5·10-7. Are o bună stabilitate faţă de alcali.

Sticla Pyrex: Este fabricată în Franţa şi SUA. Este rezistentă la acizi, excepţie fiind HF şi

H3PO4 fierbinţi. Are un coeficient de dilatare foarte mic 3,2·10 -6 şi este foarte rezistentă la

variaţii mari de temperatură. Este folosită la confecţionarea de vase de laborator .

Sticla de cuartz: Este constituită din SiO2 pur, procesul de fabricare se bazează doar pe

topirea cuartzului. Cea mai preţioasă calitate a sticlei de cuartz este coeficientul de dilatare

foarte mic, aproximativ de 15 ori mai mic decât al sticlei, din această cauză vasele de cuartz

suportă uşor, fără să se spargă, variaţiile bruşte de temperatură. O proprietate foarte

importantă a sticlei de cuartz este transparenţa deosebită a acesteia faţă de radiaţiile

ultraviolete şi, din această cauză, este utlizată pentru confecţionarea surselor de radiaţii

ultraviolete.

Sticlele colorate: Se obțin dacă se adaugă în topitură unii oxizi metalici (de Fe,Co,Cr,Cu

etc.), care formează silicaţii colorați. În industria sticlei se utilizează drept coloranți un număr

foarte mare de substanțe care se încadrează de obicei în trei categorii: coloranții ionici,

coloranții moleculari si coloranții coloidali.Coloranții ionici sunt în general oxizii

metalici.Coloranții moleculari sunt reprezentați de seleniu care dă o culoare roz, de sulf care

dă o culoare galbenă sau galbenă-cafenie si mai ales de sulfurile și seleniurile diferitelor

elemente. Coloranții coloidali sunt de fapt metalele care, prin tratamente termice adecvate,

sunt dispersate sub forma de soluție coloidala imprimand sticlei culori ce depind de

dimensiunile particulelor coloidale.

Primele forme de sticlă

Plinius menționează în Istoria naturală o poveste despre descoperirea sticlei. Pe scurt,

un grup de marinari fenicieni de pe un vas ce transporta sodă a venit la țărm spre a face focul.

Plaja întinsă era plină de nisip, dar nici un bolovan pentru a ține vasul la foc.

-11-

Marinarilor le-a venit ideea de a folosi câțiva bulgări de sodă de pe corabie. Și au făcut

focul, pregătindu-și mâncarea și apoi dormind.

Dimineață, scormonind din întâmplare prin cenușa focului, un marinar a găsit câteva

pietricele lucioase, care nu semănau cu nici un material obișnuit. Erau bucățele de sticlă.

Întâmplarea a fost verificată de oamenii de știință, care au dovedit că focul făcut pe plajă,

chiar și pe bază de cărbune, nu poate duce la temperaturi suficient de mari pentru producerea

topirii nisipului (prima condiție pentru apariția sticlei). Povestea lui Pliniu a fost catalogată ca

fiind falsă. Acest lucru este însă greșit. Indiferent dacă povestea cu bulgării de sodă este sau

nu adevărată, pe plajele și deșerturile nisipoase din zonele bântuite de furtuni cu trăznete se

găsesc destul de frecvent forme de sticlă naturală, formată de temperatura ridicată a

trăznetului. În anumite locuri din SUA (ex. Florida sau California) acestea se comercializează,

fiind vândute turiștilor fie în formele ciudate naturale, fie cu anumite prelucrări.Sticla

naturală, creată de lovitura trăznetului, este prima formă de sticlă cunoscută de catre om.

Prima industrie a sticlei s-a dezvoltat însă în Egiptul antic. Aici s-a descoperit faptul

că, acoperind pereții unui vas din lut cu un amestec de nisip umed și sodă, la ardere acesta se

transforma în smalț, adică într-o peliculă subțire de sticlă. Ulterior amestecul din care se

obținea smalțul a fost îmbogățit cu var, acesta devenind un element de primă importanță în

producerea sticlei. Prin intermediul altor adaosuri (ca fier, cupru, mangan etc), egiptenii au

obținut smalț de mai multe culori (albastru, galben, violet, prupuriu etc). Ulterior s-au obținut

din amestecul ce producea smalțul, odată ars în cantități mai mari decât subțirea pojghiță de

pe un vas, bulgărași de smalț sau sticlă. Astfel au apărut primele obiecte făcute din sticlă -

mărgelele. Tot egiptenii au meritul în a fi fost primii a realiza proteze oculare. Se apreciază că

cele mai vechi mărgele din sticlă au cca. 5000-6000 ani vechime. În urmă cu cca. 3000 de ani

se ajunsese deja, de la mărgelele de sticlă inițiale, la felurite obiecte din sticlă, de mici

dimensiuni în imensa lor majoritate: flacoane pentru parfumuri, cupe pentru băut, vase pentru

îmbălsămare etc.Trebuie subliniat că în toată această epocă sticla produsă de egipteni era

opacă! Din amestecul simplu (fără adaosuri) se obținea o sticlă verde-maronie, asemănătoare

ca aspect cu zahărul ars din zilele noastre. Pentru obținerea unei sticle transparente era nevoie

de o temperatură de minimum 1500 grade Celsius, ce nu puteau fi obținute cu tehnologia

egipteană. Realizarea vaselor din sticlă se făcea cu mare greutate. La capătul unei vergele de

fier se fixa un amestec de lut și nisip, de forma dorită. Sticla fierbinte, vâscoasă, se turna pe o

masă din piatră și se întindea cu altă vergea din fier.

-12-

Apoi meșterul sticlar răsucea bila, făcând sticla vâscoasă să se lipească de ea, luând

forma dorită. Procesul tehnologic era greu și periculos, iar prețul sticlei era apropiat de cel al

pietrelor prețioase.

Sticla romană: Romanii au preluat de la egipteni tehnologia producerii sticlei. Dar, ca

în multe alte domenii, au perfecționat spectaculos tehnologia inițială. În sec. I d.Hr., un meșter

roman anonim a înlocuit vergeaua metalică printr-o țeavă metalică, având la capătul dinspre

meșter un muștiuc din lemn, care ferea omul de temperatura înaltă a țevii. Adunând la

capătul metalic o bilă din sticlă lichidă și suflând, se obținea o bulă din sticlă ce putea fi apoi

ușor modelată.Această tehnologie nouă a fost făcută posibilă și de cuptoarele avansate ale

romanilor, care permiteau atingerea unor temperaturi mai înalte și obținerea, în locul sticlei

vâscoase a egiptenilor - imposibil de prelucrat prin suflare - a unei sticle aproape lichide.Sticla

romană comună, de culoare verzuie (opacă) a început să fie folosită tot mai mult. Era

întrebuințată pentru cupe și pocale, pentru vase de apă, ulei, vin, parfum etc, pentru biberoane și alte obiecte practice.

Figura 1.2. Sticlă romană din secolul al 4-lea

http://ro.wikipedia.org/wiki/Sticlă

Sticla romană scumpă era obținută din nisipuri albe, foarte pure, fiind incoloră și

translucidă (încă nu transparentă!). Era folosită pentru veselă, bibelouri, podoabe și

ornamente prețioase. Alături de aceste culori fundamentale, meșterii romani au izbutit a face

nenumărate alte varietăți de sticlă, de la cele ce păreau a fi piatră prețioasă (smarald, safir,

opal, peruzea, rubin) până la cele care imitau lemnul sau fructele (ca formă și culoare). În

această epocă apare și ornamentarea cu aplicații din sticlă, ca și folosirea formelor sau

matrițelor pentru prelucrări complexe (vase care imitau chipuri sau reprezentau scene de luptă

-13-

De asemenea se realizează primele fire din sticlă, destinate în special colierelor și altor

podoabe feminine. Un produs roman din sticlă a cărui tehnologie nu a fost lămurită este

butoiul din sticlă. Acestea erau de mari dimensiuni, putând cuprinde chiar și un adult, iar felul

în care au fost suflate nu este încă lămurit (se fac felurite presupuneri, dar nu există siguranță).

Prin acest mister butoiul din sticlă se înscrie pe o listă a produselor romane din sticlă alături

de care stau cupele murrhine și diatretele. Cupele murrhine erau mult, mult mai scumpe decât

aurul, cele mai ieftine valorând una prețul a zeci de sclavi! Erau mici, fără ornamente, dar

aveau străluciri uluitoare, în mii de scânteieri multicolore. Pentru un singur vas de acest fel

Nero a dat nu mai puțin de șaptezeci de talanți (echivalentul a trei sute de sclavi tineri,

puternici). Tehnica exactă de producere nu se cunoaște, ci doar unele elemente tehnice. La fel

de scumpe și misterioase sunt diatretele. Acestea erau un fel de vase din sticlă duble, cu o

cupă în interior și o dantelă de sticlă în exterior. Această dantelă nu atingea cupa interioară,

permițând ținerea ori consumarea unor băuturi fierbinți fără pericol de ardere (pentru mână).

Altă formă de utilizare a sticlei în care romanii au dovedit un mare talent a fost mozaicul.

Realizate fie din ceramică ori piatră smălțuită, fie integral din sticlă, mozaicurile romane au

rămas până astăzi un exemplu concludent de măiestrie și rafinament artistic. Se cuvine a

menționa în final așa-numitele vase de Portland, ca vasul Audgio și vasul lui Alexandru

Sever. Ele erau lucrate în două straturi, primul de un albastru deosebit de frumos iar al doilea,

mult mai subțire, din sticlă albă ca laptele. Odată izbutită realizarea vasului - deosebit de

dificilă - urma partea cea mai grea: gravarea. Aceasta se realiza prin zgârierea sticlei albe cu

diamant, adâncirea treptată a zgârieturilor și desprinderea sticlei albe fărâmă cu fărâmă. Orice

greșeală distrugea vasul. Cu toate inovațiile lor romanii nu au izbutit însă a obține sticlă

transparentă (ci doar translucidă) și ca urmare nici geamul, nici oglinda din sticlă.

Sticla de Murano: În laguna venețiană, la 2 km de coastă, se află Insula Murano. Populația

este de cca. 5000 locuitori. În acest mic orășel (în România echivalentul unei comune mai

mari) s-a dezvoltat înaintea perioadei moderne o industrie a sticlei devenită celebră.Ca parte a

Republicii Venețiene Insula Murano se bucura de o anume autonomie internă. Nu doar că

avea propriul cod de legi și propriul Sfat suprem, ci chiar și monedă proprie și un ambasador

la Veneția.Demn de observat este faptul că atunci când un om de rând izbutea să devină

meșter sticlar era înnobilat și înscris în Cartea de aur a insulei. Meșterii sticlari din Murano

erau considerați egalii celor mai nobile familii din Veneția.

-14-

Pe de altă parte, ei erau urmăriți în permanență de poliția venețiană și supuși unei legi

severe, care interzicea părăsirea insulei și mai ales a domeniilor venețiene. Unele dintre

prevederi sunau astfel:"Dacă vreun lucrător sau meșter sticlar va înstrăina arta sa din Veneția

în dauna republicii, i se va trimite ordin să se întoarcă în țară. Dacă nu se va supune acestui

ordin, vor fi aruncate în închisoare persoanele lui cele mai apropiate, pentru ca prin aceasta să

fie silit să se întoarcă. Dacă nu va abandona totuși hotărârea de a rămâne în străinătate, se va

trimite după el o persoană însărcinată cu misiunea de a-l ucide. Această duritate îngrozitoare,

care mergea până la întemnițare și asasini plătiți, avea o justificare serioasă: prețul unui vas de

Murano era gigantic. Iar pierderea unui asemenea privilegiu economic însemna o lovitură

foarte grea pentru Veneția, o țară în general lipsită de resurse interne.

Sticla de Murano se făcea după rețete secrete, la care se adăuga o măiestrie unică a

prelucrării sticlei obținute.

Figura 1.3. Sticlă de Murano

http://www.murano-cadou.ro/sticla-de-murano.php

Fibra de sticlă: Este o sticlă care se prezintă sub formă de fibre fine, care se realizează din

sticlă în stare topită. Fibrele si produsele din sticlă, cele mai uimitoare produse obtinute din

sticla, au intrat de mult in practica industrială, având numeroase utilizări curente.

Una din cele mai simple metode de obţinere a fibrelor de sticlp este tragerea lor din

baghete. Daca o bagheta mentinuta in poziţie verticală este incălzită până la topire la capătul

inferior, se formează la un moment dat o picatură de sticlă topită. Picatură tinde să se

desprindă de baghetă, antrenând după sine un fir de sticlă. In cazul când firul este infăşurat pe

un tambur ce se roteşte, tragerea firului poate continua vreme indelungată, obtinundu-se un fir

lung.

-15-

Industrial se folosesc instalaţii în care tragerea se face din 100 de baghete care avansează

treptat spre zona de topire, antrenate de 2 valturi prin care trec.

Sunt si alte procedee care folosesc principiul tragerii fierelor de sticlă prin filieră

(orificii de 1-2mm diametru) prin care patrunde sticla fluidă.

Figura 1.4. Fibre de sticlă

http://ro.wikipedia.org/wiki/Fibr%C4%83_de_sticl%C4%83

Fibrele de sticla au o rezistenta mecanica mare, pe care o pastrează până la cca. 250°C. De

asemenea au o stabilitate chimică bună si o greutate volumetrica mică. De mare utilitate sunt

proprietatile izolate, termice si fonice ale fibrelor de sticlă. Izolaţiile termice pe bază de vată

de sticlă sunt mult utilizate; la fel plăcile si ,,saltelele” prinse intre două reţele de sârmă. Ele

sunt utilizate la izolarea termica a conductelor ce transporta fluide calde sau cele ce trebuie

ferite de inghet, a cazanelor cu aburi, a unor cuptoare sau a unor instalatii din industria

chimica. Fibrele de sticla si-au gasit utilizari in izolarea termic aa navelor cosmice si la

realizarea unor sisteme de protejare a lor impotriva incalzirii excesive la reintalnirea in

atmosfera. Izolarea fonica gaseste in vata si tesaturile din sticla materiale ideale care absorb

intens sunetele, sunt usoare, neinflamabile.Ţesăturile simple din fibre de sticla (impasliturile)

impregnate cu bitum sunt folosite pentru izolatii hidrofuge foarte durabile.

In industria chimica tesaturile din sticla se folosesc la confectionarea filtrelor, mult

mai rezistente ca cele clasice.O utilizare speciala, moderna, a fibrelor si tesaturilor din sticla

este la fabricarea sticloplasticelor-sticla (fibra sau tesatura) folosită ca armatură pentru

diferite obiecte confecţionate din mase plastice.

-16-

Sticloplasticele se utilizeaza pentru confectionarea unor piese in constructia de masini,

a ambarcatiunilor de mici diminsiuni, caroserii de autovehicule, vagoane, conducte,

acoperisuri uşoare pentru case. Se mai folosesc pentru placarea anticorosivş a pereţilor în

industria chimică, pentru izolaţii termice sau fonice, pentru aparatură sportivă.

Vata de sticlă: Este un material format din fire foarte subţiri de sticlă, trase din masa lichidă

cu ajutorul unor maşini speciale. Vata de sticlă este întrebuinţată ca material de izolare

calorică ţi împotriva zgomotului, în clădirile moderne. De asemenea, vata de sticlă este

utilizată pentru filtrarea lichidelor corozive, cum ar fi acizii tari. Trebuie să fim atenţi când

manipulăm vata de sticlă; ea este formată din fire extrem de fine, care pătrund destul de uşor

în straturile superficiale ale pielii. Uşoarele înţepături par la început neînsemnate, însă ele

devin supărătoare şi efectul lor durează ore şi zlie întregi. În special este periculos să ducem la

ochi mâna care a umblat cu vata de sticlă.

1.3. Ceramica

Cuvântul ceramică provine din grecescul keramos care semnifică vas din lut sau argilă.

Industria ceramică se ocupă cu producerea articolelor din materiale pământoase moi, care se

întăresc prin expunere la temperatură ridicată.

Ceramica a fost folosită de către om din cele mai vechi timpuri. Iniţial, argila a fost

folosită pentru confecţionarea unor vase; odată cu descoperirea focului, s-a observat că argila

se întăreşte dacă este arsă. Ulterior modificând compoziţia argilei folosite (de exemplu,

adăugând nisip) s-au obţinut şi produse ceramice impermeabile. Arta prelucrării lutului este

foarte veche. De exemplu, într-o peșteră din provincia Hunan, China, au fost descoperite mai

multe piese de ceramică cu o vechime estimată la 17.500 - 18.300 de ani.

În colecțiile din Muzeul Țăranului Român sunt strânse circa 3000 de piese de

ceramică, de o mare diversitate, ca oale folosite la vatră pentru pregătirea alimentelor,

chiupuri, ploști și ulcioare, căni, străchini, cancee, cahle și țepe de casă, utilizate în gospodăria

țărănească tradițională românească. În prezent,

din ceramică se fabrică o varietate de produse, de la obiecte sanitare și veselă, până la faianțe

și țigle pentru acoperiș, izolatoare electrice, piese tehnice rezistente la temperaturi înalte.

-17-

Materialele ceramice sunt compuşi anorganici, nemetalici. Ele sunt folosite pentru

producerea: porţelanurilor, cărămizilor (arse sau nearse - chirpici), ţevilor de canalizare,

vaselor de lut şi unor tipuri de ţigle.

Materia primă ce se foloseşte pentru fabricarea materialelor ceramice, argila provine

din silicaţii magmatici prin degradare sub influenţa agenţilor atmosferici. O dată cu

distrugerea reţelei criastzaline, prin spălare, se îndepărtează şi cationii solubili (Na, K, Mg,

Ca) şi răm’ne un silicat de aluminiu insolubilCaolinul, format prin degradarea feldspaţilor,

este compus în cea mai mare parte din caolinită cu structură microcristalină.

Figura 1.5. Ulcioare ceramice antice din perioada civilizaţiei cretană

http://ro.wikipedia.org/wiki/Ceramic%C4%83

Proprietatea caracteristică a argilei ceramice este plasticitatea, adică facultatea de a

forma cu apa o masă, căreia i se poate da o formă pe care o păstrează şi după uscare.

Mineralele cristalizate ce au fost identificate în caolin, în argilă şi lut, nu au proprietăţi

plastice. Proprietăţile plastice sunt determinate de un conţinut de silicaţi de aluminiu, coloizi

apărând sub formă de geluri care sunt greu de caracterizat ca indivizi chimice.

Ceramicile folosite în industrie cum ar fi nitrurile de siliciu şi alumina sunt destul de

rezistente pentru a fi folosite ca suporţi mecanici pentru dispozitive electronice şi

electrotehnice: substrat pentru echipamente de microunde (alumină), microelectronică,

supraconductori la temperaturi ridicate (ceramică pe bază de oxizi de cupru), izolatori de

înaltă tensiune, tuburi speciale etc.

Produsele ceramice variază la nesfârşit prin materia primă utilizată şi prin calităţile lor. Unele

produse ceramice au spărtură poroasă şi sunt permeabile pentru apă, altele au spărtură

compactă sau sticloasă şi sunt impermeabile.

-18-

Din prima categorie fac parte cărămizile, olanele pentru acoperişuri, teracota, oalele

obişnuite etc. Materialele din cea de-a doua categorie se obţin la temperatură mai ridicată, aşa

încât are loc un început de reacţie chimică ducând la o sticlă, prin care particulele solide ale

amestecului sunt strâns legate între ele. Rezultă astfel o masă cu duritatea mai mare ca a

oţelului. Sub formă de cermet (ceramică metalică), aceste produse au o largă utilizare în

industria spaţială: scuturi termice, ajutaje, palete de turbină şi chiar în aplicaţii relativ

obişnuite: motoare ceramice care nu necesită sistem de ungere şi de răcire.

1.3.1. Tipuri de produse ceramice

Porţelanul este un produs ceramic fin cu structură vitrifiată de culoare alb- cenusiu sau

alb- galbui si translucid.

Porţelanul se obţine dintr-un amestec de caolin 50%, cuarţ 25% şi feldspat 25%.

Spărtura porţelanului este translucidă, spre deosebire de a celorlalte materiale ceramice, care

este opacă; la lovire emite un sunet cristalin.

In funcţie de natura şi proporţiile materiilor prime şi după natura fondului principal,

porţelanul poate fi moale sau tare.

Porţelanurile moi au un conţinut ridicat de fondanţi şi se obţin la o temperaturi de

ardere relative joasă, adică sub 1300 0 C. Astfel glazura este mai puţin dură, prezintă

transluciditate, grad de alb admis mai mare. Se utilizează pentru articole fine de menaj şi

articole decorative de arta.

Porţelanurile tari se caracterizează printr-un grad de alb mai scăzut, transluciditate

bună, glazură dură, stabilitate termică si chimică bună.

Dupa fondantul utilizat deosebim 3 tipuri de portelan: feldspatic, feldspato- calcic, magnezic.

Figura 1.6. Obiecte din porţelan

http://www.breslo.ro/Product/BOMBONIERA-DIN-PORTELAN-CU-BRONZ_475404

-19-

Semiporţelanul este o masă ceramică fină cu multe caracteristici intermediare intre

faiantă si portelan aspectul lui apropiindu-l mai mult de faiantă. Se caracterizează prin:

culoare alb - cenusiu sau gri, semivitrifiat , rezistentă mecanică mai ridicată decât faianta, se

utilizează pentru articole de menaj folosite in industria hotelieră şi în alimentaţia publică la

articole sanitare şi tehnico- sanitare.

Faianţa este o masă ceramică fină cu o structură poroasă obţinută din materiale

argiloase, cuart, calcar, felspat, dolomite. Se caracterizează prin: culoare alb- galbui, galbuie,

porozitate mare- absorbtie mare de apa, glazură opacă, semiopacă, mată sau colorată,

opacitate spre deosebire de portelan.

Dupa compozitia masei ceramice distingem 2 tipuri de faianta: argiloasa si silicioasa.

Ceramica comună este o masă obţinută din argile comune cu un conţinut ridicat de

oxizi de fier in amestec cu nisip si calcar. Prezinta o culoare roşie sau neagra iar structura este

granuloasă. Cuprinde 3 tipuri: ceramica populara, ceramica comuna termorezistenta, majolica.

Ceramica populara poate fi roşie- de traditie romana, neagră- de tradiţie dacica.

Ceramica comună termorezistenta prezintă rezistenţă la foc datorită conţinutului de compuşi

mineralogici. Se utilizează pentru vase de menaj.

Majolica este dublu glazurată şi se utilizează pentru articole decorative, teracote.

1.4. Cimentul

Cimentul este cunoscut din antichitate sub denumirea de mortar roman. După

destrămarea imperiului reţeta a fost pierdută fiind redescoperită după 1500 de ani, de

britanicul Joseph Aspdin, la începutul secolului XIX. Prima fabrică de ciment a fost realizată

în Marea Britanie în anul 1845.

Termenul ciment este adesea utilizat ca sinonim pentru clei sau adeziv; în construcţii

desemnează un material care se întăreşte şi aderă după ce a fost amestecat cu apa.

Cimentul se obţine prin arderea unor amestecuri de argilă şi piatră de var la 1400 C, în

cuptoare rotative lungi de zeci de metri, cu flacără în interior, care folosesc gazul sau păcura

drept combustibil. Materialul granular rezultat este clincherul. El se macină fin, rezultând

cimentul portland.

Cuptoarele folosesc aproximativ 450g de cărbune pentru a produce 900g de ciment portland.

Într-un cuptor modern, din 40 kg de materie primă se formează 27-30 kg de ciment. Scăderea

masei este efectul eliminării apei şi dioxidului de carbon.

-20-

Tabel 1.7. Compoziţia cimentului portland

După prepararea cimentului acesta este supus unei verificări a calităţii. Astfel se

amestecă o parte ciment cu trei părţi nisip şi se măsoară duritatea betonului după o săptămână,

în aer şi în apă. Un ciment bun rezistă la o presiune de 194N/cm2.

Cimentul se fabrică în cantităţi uriaşe şi este utilizat în construcţii. Amestecat cu nisip,

pietriş şi apă, face priză rezultând betonul (armat dacă este turnat pe un schelet de oţel), un

material foarte rezistent şi foarte dur.

Cimentul se întăreşte prin evaporarea lichidului de amestec (care poate fi apă, alcool sau

petrol), reacţii chimice interioare, hidratare, reacţia cu oxigenul sau dioxidul de carbon din

atmosferă.

SiO2 18-26%Al2O3 4-12%Fe2O3 2-5%CaO 58-66%MgO 1-5%Na2O, K2O 0-2%SO3 0.5-2.5%CO2+H2O (pierderi la calcinare) 0.5-5%

-21-

Web-grafie

1. http://ro.wikipedia.org/wiki/Sticlă

2. http://www.e-scoala.ro/comunicare/ceramica.html

3. http://www.referatele.com/referate/chimie/online8/Sticla-chimia-sticlelor-referatele-

com.php

4. http://ro.wikipedia.org/wiki/Fibră_de_sticlă

5. http://ro.wikipedia.org/wiki/Ceramică

2

-22-