A. Proprietatile chimice
Principalul constituent al sticlei este SiO2 (silice). Acesta are o temperatura de topire in jurul a 1700 gradeC, moment in care se prezinta sub forma unui sirop gros. Molecula de baza din silice are forma unei piramide (tetraedru) cu atomul de siliciu in centru legat simetric la 4 atomi de oxigen in colturi – formula SiO4. Prin topirea rapida a acestei molecule, se formeaza o retea aleatorie a tetraedrelor imbinate in colturi, ce va da nastere unei substante amorfe cunoscuta si sub denumirea de silice sticloasa.
Reactiile de baza in fabricarea sticlei sunt:
Na2CO3 + SiO2 =>(1500 gradeC) Na2SiO3 + CO2 (se evapora)
Na2SiO3 + xSiO2 => (catalizator Na2SO4) (Na2O)(SiO2)(x+1)
Din motive practice si economice, cel mai inalt punct de topire si vascozitate a silicei este redus prin adaugarea in flux a oxidului de sodiu, atomii de sodiu-oxigen patrunzand in reteaua de siliciu-oxigen, conform valentelor lor. Acesti atomi se numesc “realizatori de retea”. Alti constituenti majori ai sticlei sunt calciul (Ca) si magneziul (Mg), denumiti si “modificatori de retea”, scopul lor fiind acela de a face structura mai complexa astfel incat atunci cand are loc topirea componentelor, sa ingreuneze aranjarea atomilor in structuri ce duc la aparitia cristalizarii.
Compozitia chimica aproximativa a sticlei este urmatoarea: silice (SiO2 – 70-74%), soda (Na2O – 12-15%), var (CaO – 8-10%), oxid de magneziu (MgO – 3.5-4.5%), oxid de potasiu (K2O – 0.3-0.8%), alumina (Al2O3 – 0.0-2.0%), oxid de fier (Fe2O3 – 0.08-0.11%). Aici aveti si modelul structurii sticlei

B. Proprietatile fizice

Greutatea (in functie de grosime, pentru geam float):
2mm = 5 kg/mp
3mm = 7.5 kg/mp
4mm = 10 kg/mp
5mm = 12.5 kg/mp
6mm = 15 kg/mp
8mm = 20 kg/mp
10mm = 25 kg/mp
12mm = 30 kg/mp
15mm = 37.5 kg/mp
19mm = 47.5 kg/mp

Transmisia luminii – reflexia – absorbtie UV – coeficient de reducere a umbrei
(in functie de grosime, pentru geam float, in procente):
3mm = 90 – 8 – 27 - 1
4mm = 89 – 8 – 33 – 0.97
5mm = 89 – 8 – 35 – 0.92
6mm = 88 – 8 – 38 – 0.88
8mm = 87 – 8 – 43 – 0.82
10mm = 86 – 7 – 46 – 0.80
12mm = 84 – 7 – 52 – 0.74
15mm = 82 – 7 – 56 – 0.70
19mm = 81 – 7 – 60 – 0.68

Acustica (PSR = Perceived Sound Reduction – procentajul prin care urechea umana detecteaza o scadere a presiunii sunetului sau zgomotului. O scadere cu 10dB a nivelului presiunii sunetului este in general perceputa ca avand jumatate din presiunea initiala a sunetului. PSR-ul reprezinta un procent in functie de valoarea 0 a sticlei de 3mm, luata ca etalon. Exemplu – sticla de 4mm izoleaza acustic cu 10% mai mult decat sticla de 3mm. Procentele, in functie de grosimea sticlei, sunt urmatoarele:
3mm – 0
4mm – 10
5mm – 15
6mm – 25
8mm – 35
10mm – 40
12mm – 50
15mm – 55
19mm – 57

Proprietati generale
- rezistenta la compresiune (cub de 25mm) = 248 Mpa (deci pentru a sparge un metru cub de sticla e nevoie de o incarcatura de 10t)
- rezistenta la intindere (sticla inmuiata) = 19.3-28.4 Mpa
- rezistenta la intindere (sticla intarita) = 175 Mpa
- coeficient liniar de intindere (la o temperatura a camerei de 350 gradeC) = 0.000009 pentru fiecare 1 gradC in plus
- rezistenta la indoire = prin flexarea sticlei aceasta prezinta o fata de compresie si una de extensie; rezistenta la rupere prin indoire este de 40 MPa pentru sticla polizata moale si 120-200 MPa pentru sticla intarita
- duritatea (pe scara Mohs) = 6.0
- densitatea = 2500 kg/mc
- elasticitatea (modulul lui Young) = 6.9 x 10.000.000.000 Pa = 69 GPa

D. Tipuri de sticla

Sticla intarita – sticla flat (dreapta) sau curbata tratata prin incalzire pentru a induce inalta compresie a suprafetelor sau muchiilor. Sticla complet intarita se sparghe sub forma unor bucati mici mai mult sau mai putin cubice. Acest tip de sticla este de 4-5 ori mai rezistent decat sticla inmuiata de aceeasi grosime, cand este supusa la o presiune statica uniforma. Denumita si sticla securizata.

Sticla inmuiata – sticla racita gradat in procesul de fabricatie, operatie de inmuiere ce reduce presiunile, incordarile reziduale ce pot aparea in procesul de racire. Sticla ce se gaseste in mod normal pe piata, cel mai utilizat tip.

Sticla laminata – produs constand din doua sau mai multe foi de sticla lipite permanent intre ele printr-un strat de plastic sau rasina (de obicei considerata ca facand parte din clasa A de siguranta).

Alte tipuri – izolanta termic, opaca, rezistenta la razele X, cu insertii, etc, neimportante din punct de vedere acvaristic.


E. Sticla in acvaristica

In galeria mea am niste tabele de calcul care sper sa va ajute, pe toti cei care aveti nelamuriri in ceea ce priveste relatia volum - grosime geam.

1. Modul in care se exercita presiunea apei asupra peretilor unui acvariu
2. Grosimea peretilor in functie de dimensiunile acvariului A
3. Grosimea peretilor in functie de dimensiunile acvariului B
4. Grosimea fundului in functie de dimensiunile acvariului

Cu ajutorul ui Dorin, am sa va prezint mai jos un super material despre sticla in acvaristica. Autorul lui este Warren Stillwell deci nu ne apartine noua personal. Pentru carcotasi, sper sa aveti in vedere scopul nobil al acestui articol, faptul ca nu cred ca d-l Stillwell ar avea ceva impotriva ca cei de aici sa foloseasca aceasta documentatie

Natura sticlei
Sticla este un material foarte casant. Ea se va indoi foarte putin, insa nu are aceeasi capacitate de deformare ca majoritatea materialelor. Se deformeaza pana la un anumit punct si apoi cedeaza, se sparge. In calculul grosimilor necesare se tine cont tocmai de acest factor de deformare. Sticla prezinta de asemenea si diferite grade de duritate.
Sticla nu rezista mult sub actiunea unei forte de tensiune, este elastica pana in punctul de rupere si nu are ductilitate. Nu se poate deforma in permanenta si nu da nici un semn ca cedeaza in cazul in care se inlatura greutatea ce a apasat asupra ei. Una din importantele caracteristici ale sticlei, este aceea de a putea prelua o tensiune de doua ori mai mare decat maximul suportat, pe perioade scurte de timp, in unele cazuri cum ar fi lovirea acvariului cu mana destul de tare. Caracteristica ce salveaza de multe ori spargerea acvariilor in urma unei ciocniri accidentale.
Variatiile duritatii sticlei datorate limitarilor procesului de fabricatie implica folosirea unor factori de siguranta atunci cand se ia in calcul grosimea. Cel mai adesea se utilizeaza un factor de 3.8. Factor ce inlatura orice pericol datorat de exemplu unei sticle de proasta calitate sau alterata (zgarieturi, crapaturi, bule de aer in suprafata sticlei, etc.). De asemenea, cand se lipeste acvariul, liantul folosit (cel mai adesea silicon) trebuie sa aiba o grosime de minim 0.5-1mm pentru a permite acoperirea neregularitatilor de-a lungul muchiilor. Dupa taiere, sticla nu are muchiile perfect drepte decat in cazul unei polizari. In cazul in care sticla are o calitate excelenta si nu prezinta tensiuni interioare se poate folosi un factor de siguranta mai mic, lucru ce ramane la latitudinea celui ce construieste acvariul.
Sticla dura este cu mult mai rezistenta decat cea normala. In orice caz, ea nu poate fi taiata. Daca se alege varianta de constructie cu sticla dura, mai intai sticla normala se taie la dimensiuni, I se finiseaza muchiile si apoi I se aplica tratamentul de durizare! Rezitenta termica a sticlei se imbunatateste de asemenea, prin durizarea ei. Sticla normala de 6mm se va fisura in cazul in care se introduce in apa la 21 grade Celsius, daca temperatura sticlei este cu 55 grade Celsius mai mare sau mai mica decat cea a apei. Sticla dura in schimb, cedeaza la o diferenta de temperatura de 250 grade Celsius! Ea prezinta de asemenea si o duritate de 5 ori mai mare decat cea normala. Sticla standard insa are un foarte mare avantaj in acvaristica – tendinta ei de cedare nu este spectaculoasa, de obicei o crapatura verticala sau orizontala, pe cand cea durizata se sparge sub forma de mici bucatele, aidoma parbrizului unei masini.
Sticla are si un coeficient de intindere mai mic decat alte metale. Este un lucru bine de stiut, in cazul in care se foloseste un schelet de metal in structura acvariului (ex. fier cornier). Atunci, acvariul va fi construit si tinut la o temperatura similara cu cea din timpul functionarii. Lungimea acvariului decide si cata elasticitate va fi necesar sa se induca prin folosirea adezivului. Siliconul este cel mai des utilizat azi. Grosimea stratului de silicon trebuie adaptata la lungimea lipiturii, o regula general acceptata fiind de 2-3mm pentru fiecare metru de imbinare, ce permite siliconului sa preia fortele de intindere dintre sticla si metal.

Consideratii privind design-ul acvariului
Urmatoarele calcule vizeaza sticla folosita pe cele patru laturi ale unui acvariu, de-a lungul perimetrului. IN mod normal, toate acvariile prezinta imbinari suspuse unor forte de presiune, forte de forfecare sau ambele. Este metoda de constructie care foloseste la maxim puterea de aderenta a siliconului si totodata cea mai…slaba prindere, cand se vorbeste de imbinare prin silicon. Acvariile cu schelet metalic au siliconul supus permanent compresiei, de aceea el nu trebuie sa prezinte deosebite proprietati de aderenta, cat mai mult de etansare.
NOTA : Pentru calculele urmatoare se ia in considerare inaltimea coloanei de apa ca fiind egala cu inaltimea acvariului.

Termeni folositi:



Raportul dintre lungimea si inaltimea acvariului afecteaza rezistenta sticlei. Tabelul de mai jos da valori numerice constantelor alfa si beta ce vor fi luate in considerare bazandu-ne pe raportul L/H.



Cand raportul este mai mic de 0.5, folositi valorile alfa si beta pentru 0.5
Cand raportul este mai mare de 3, folositi valorile alfa si beta pentru 3
Nota: Pentru fetele acvariului folositi raportul L/H iar pentru fundul acvariului folositi raportul L/l !
Presiunea apei (p) este direct proportionala cu Inaltimea (H) x forta gravitationala, deci aproximativ 10 (9.81 pentru cei care vor sa fie exact).
Exemplu pentru fetele acvariului – daca L = 3m si H = 1m rezulta ca L/H = 1. In tabelul de mai sus, pentru valoarea 1 a raportului corespund in colana L/H valorile pentru alfa si beta 0.0220 si 0.1600
Incovoierea (B) este egala cu raportul dintre rezistenta la intindere a sticlei si factorul de siguranta


Calcule pentru fetele acvariului:

(Se iau din tabel valorile corespunzatoare raportului L/H !)
Exemplu:
Lungimea acvariului = 3.000mm
Inaltimea acvariului = 950mm
Factorul de siguranta = 3.8
L/H > 3, deci beta = 0.37 si alfa = 0.067
p = 950 x 10 = 9500 N/mp

Grosimea fetelor:
t = 25.06mm
Deformarea = 0.48mm
(Pentru idioti – deformarea reprezinta “burta” de care va plangeti unii dintre voi, bine? )

Calcule pentru fundul acvariului:
Aici e o mica diferenta cand se calculeaza grosimea sticlei. Beta corespunde acum coloanei L/l, H fiind totusi folosit pentru a calcula presiunea. Fiti siguri ca folositi valorile beta si alfa corespunzatoare fundului de acvariu!

(Se iau din tabel valorile corespunzatoare raportului L/l !)
Exemplu:
Lungimea acvariului = 3.000mm
Latimea acvariului = 900mm
Inaltimea acvariului = 950mm
Factorul de siguranta = 3.8
L/W > 3, deci beta = 0.7134 si alfa = 0.1335
p = 950 x 10 = 9500 N/mp

Grosimea fundului:
t = 34.8mm
Deformarea = 0.355mm

Exemple de masuri standard de acvarii


Cam asta este ce am gasit mai important despre sticla. Sper ca in curand sa urmeze si ceva despre silicon.

Adresa articolului s-a schimbat in: http://www.fnzas.org.nz/index.php?PG=glass1

Tabele si texte recuperate.

Tabele si texte recuperate.

Calculatoare on-line:
- Glass Thickness Calculator
- Glass Safety Factor Calculator
- download the MS Excel Calculator

Articolul in original:
Calculating Glass Thickness for Aquariums

Author: Warren Stilwell
First published in Aquarium World February 2001