Стекло является одним из важнейших искусственных материалов, прочно вошедших в культуру, быт и технику людей всего мира.
В наше время области применения стекла практически неограниченны: строительство, наука, искусство, техника. Его используют как в декоративных, так и в конструктивных целях. К достоинствам стекла следует отнести: высокую прозрачность, не меняющуюся с течением времени, химическую инертность, позволяющую применять различные чистящие средства, не менее высокую стойкость к абразивным воздействиям, дающую возможность стеклянным поверхностям сохранять безупречный внешний вид практически неограниченное время. Немаловажным качеством стекла, при использовании в крупных общественных зданиях и сооружениях, является также и его стойкость к возгоранию - стекло не горит и не выделяет ядовитых газов при нагревании.

Рис.1 Призентация окрашенного
стекла:9-кадров, 6-повторений

В связи с быстрым развитием современного строительства предъявляются всё более жесткие требования к традиционным силикатным материалам, как по качеству, так и по эстетическим показателям, что вызывает необходимость создания новых материалов. Повышается интерес к переходу от массовой застройки к индивидуальному архитектурному строительству, а, следовательно, растет художественный подход к дизайну зданий, увеличению производства изделий хозяйственно-бытового и декоративно-художественного назначения.

Одним из путей повышения эстетико-декоративных свойств является использование окрашенных материалов и изделий с декоративными покрытиями, в том числе и стекловидных. Декоративные покрытия наносятся на стеклоизделия с целью повышения его художественно-эстетических показателей. В соответствии с ГОСТ 30407-96 декоративное покрытие- это декор, нанесенный на изделие в виде деколи, а также в виде рисунка или покрытия силикатными красками, препаратами драгоценных и других металлов, диффузным окрашиванием, насыпью из легкоплавкого стекла.

Понятие о цвете: Для окрашивания стекла при варке его в печах в стекломассу вводятся специальные красители - так получают натуральное цветное стекло, окрашенное в массе. Для этой цели обычно используют чистые оксиды металлов переменной валентности и их соединения. При этом окраска обусловлена поглощением света за счет d-d перехода электронов или за счет переноса заряда. Это присуще только для соединений переходных элементов. Это объясняется тем, что в ионном состоянии d-элементы имеют либо незаполненные орбитали, либо не спаренные электроны. Переход электронов на другой энергетический уровень вызывает интенсивное поглощение света. Способность ионов этих элементов окрашивать стекло является основой производства промышленных цветных стекол. Главное отличительное свойство красителей - способность интенсивно поглощать и превращать энергию электромагнитного излучения в определенной части спектра.

Красители превращают поглощенную световую энергию в тепловую, и в виде теплоты передают в окружающую среду. В результате в спектре отраженного света появляются пробелы, которые обуславливают при влиянии лучей на зрительный аппарат человека предчувствие цвета.

Цветом называется характеристика зрительного восприятия, которое позволяет наблюдателю различать качественные расхождения излучения, обусловленное расхождением спектрального света.

Визуальное определение цвета окрашенных изделий считается субъективным из-за несовершенного зрительного аппарата и влияния посторонних побочных переменных факторов, например осветления и фона. Объективный метод определения цвета основан на использовании специальных приборов, которые позволяют получить данные о цвете изделии и его зависимости от разных факторов.

Окрашивание стекол является следствием избирательного поглощения ими составных частиц белого света. В результате стекло кажется окрашенным в цвет, дополнительный поглощенному. Дополнительным называются такие два цвета, которые при одновременном влиянии на нервные центры зрительного аппарата человека вызывают чувство белого или серого цвета. Избирательное поглощение света, а также и цвет, со стороны современного изучения про строение вещества подразумевается структурой кристаллической решетки.

В результате выделения электронов нейтральный атом превращается в положительно заряженный катион, при введении в электронные орбиты лишних электронов образуется отрицательно заряженный анион. Анион и катион взаимно притягиваются. При достаточном их сближении катион может перетянуть на свои орбиты лишни электронные анионы. Если заряды катиона и аниона равные, то молекула электронейтральная.

Потому что орбиты электронов лежат не в одной плоскости, ион можно рассматривать как шар, в центре которого находиться электромагнитное ядро. Радиус такого шара – ионный радиус – равняется радиусу орбиты, по которой движутся наиболее отдаленные от ядра электроны в зависимости от ионных радиусов веществ, что принимают участие в образовании кристаллических решеток, могут встретиться два варианта.

Анионы и катионы с приблизительно одинаковыми радиусами при расположении в пространстве образуют симметрические кристаллические решетки. Расстояние между узлами таких решеток равно сумме ионных радиусов аниона и катиона. При прохождении света сквозь кристаллические симметричную кристаллическую решетки электромагнитные колебания не изменяются. Если белым светом осветить вещество с симметричными кристаллическими решетками, то она будет казаться белой, потому что все колебания, из которых состоит белый свет, пройдут сквозь такие решетки неизмененными; при осветлении красным светом такое вещество будет казаться красным.

В кристаллических решетках, построенных из ионов с разными радиусами, оптические явления протекают по-другому. Когда небольшой катион сталкивается вследствие взаимного притяжения со значительно большим анионом, то электроны аниона, что вращаются по внешней орбите являются ближе до положительного ядра катиона. Вследствие этого внешние орбиты аниона втягиваются в сферу катиона, но они не могут дойти до положительного ядра катиона, потому что на них одновременно действуют электроны катиона. В результате действия этих сил отбиты аниона являются частично втянутыми в сферу катиона. В результате внедрения сферы аниона в катион сам анион является как бы смешанными, а молекула, что состоит из таких ионов, и кристаллические решетки вещества становятся ассиметричными, поляризуются.

При осветлении асимметрических решеток белым светом не все колебания, с которых состоит белых свет, проходят сквозь решетки. Те колебания, что не могут пройти гаснут, их энергия превращается в тепловую энергию решетки или какую-нибудь другую, вещество кажется окрашенным в цвет, дополнительный погашенным колебанием. Цвет химических веществ определяется, однако, не только степенью асимметричности кристаллических решеток; до некоторой степени он может колебаться в зависимости от физических свойств пигмента, от его дисперсности, что определяет условия отображения света. Влияние на цвет оказывает также дефекты кристаллической решетки.

Перечисленные ниже оксиды дают следующие цвета: оксид железа - зеленый, коричневый, красный; оксид меди - голубой, красный; оксид кобальта - голубой; оксид никеля - пурпурный в калиевом стекле; оксид хрома - желтовато-зеленый. Определенный оттенок зависит не только от количества красящего вещества, но и от характера стекла или условий плавления.

Однако в большинстве случаев эти соединения являются дорогими и дефицитными. Поэтому замена дорогих материалов на более дешевые является весьма актуальной задачей. Следует также отметить, что в настоящее время особую озабоченность экологов, как и представителей других наук, вызывает проблема сохранения планеты Земли в качестве среды обитания. Активное развитее человеческого общества, рост численности населения и объемов потребления, а также отсутствие эффективных технологий переработки отходов производства и бытовых отходов привело к тому, что на нашей планете образовалось такое количество отходов, которое стало угрожать здоровью людей и окружающей природной среде. Поэтому одной из острых экологических проблем на данный момент является утилизация отходов. На территории Донецкой области количество отходов с каждым годом все возрастает. Площадь земель, занятых отходами, приближается к 2% территории области. Большая часть отходов, которые образуются, являются вторичными ресурсами, которые используются неэффективно. Поэтому поиск различных способов утилизации является актуальным вопросом. Поэтому в данной магистерской работе рассмотрено окрашивание стекол с использование некоторых видов отходов.

Цель работы: получить окрашенные стекла с использование техногенных побочных продуктов.

Основные задачи работы: