Применение стекла – что такое и как производится? Свойства стекла

что такое и как производится? Свойства стекла

Каждый из нас не раз встречал стекло. Что такое этот хрупкий и прозрачный материал, знает любой школьник. Мы каждый день видим его в зеркалах, окнах, в посуде и элементах мебели, но хорошо ли мы знакомы с ним? Как оно производится, что собой представляет и каковы свойства стекла?

Что значит это слово

Существует немало справочных материалов, которые могут помочь в этом вопросе. Каково же значение слова «стекло» по одному из наиболее популярных источников? Словарь Ожегова характеризует это вещество как твердый материал, получаемый из кварцевого песка, смешанного с окислами некоторых металлов. Даже определение дает некоторое представление о способе производства данного материала. Но к этой теме мы перейдем позже.

Наверняка все привыкли, что стекло – это прозрачный материал. Но обратите внимание – словарь Ожегова не дает такого уточнения. Стекло может быть не только прозрачным, но также цветным или матовым. А вот состав материала при этом отличается несущественно.

Из чего делают стекло

Стандартный состав стекла представляет собой смесь чистого кварцевого песка, извести и соды. Для изменения свойств материала могут использоваться различные добавки. Но все-таки основным составляющим компонентом является именно чистый речной песок. Его количество составляет примерно 75% от всей смеси. Сода позволяет снизить температуру плавления песка почти в 2 раза. Известь защищает стекло от воздействия большинства химических веществ, а также добавляет прочности и блеска.

Дополнительные примеси:

• Марганец. Его добавляют в стекло для получения специфического зеленого оттенка. Для получения других цветов может использоваться никель или хром.
• Свинец придает стеклу дополнительный блеск и характерный звон. Материал получается более холодным на ощупь. Стекло с примесью свинца называется хрусталь.
• Оксид борной кислоты тоже придает материалу дополнительный блеск и прозрачность, при этом понижая коэффициент теплового расширения изделий.

История производства стекла

Еще 6000 лет назад люди умели создавать этот красивый и хрупкий материал. Конечно, его внешний вид несколько отличался от современного стекла, поскольку в Древнем Египте и Месопотамии не было оборудования для качественной очистки песка и других инструментов. Тем не менее производство стекла началось именно там. Благодаря устойчивости к воздействиям окружающей среды этот материал дал историкам представление о культуре и технических возможностях древнейших народов.

В России первый завод по производству стекла появился в 1636 году. Он был расположен недалеко от Москвы. Там создавались посуда и оконные стекла. Большое развитие эта отрасль промышленности получила при Петре I.

Только в 1859 году изобретение насоса высокого давления позволило создавать стекло без участия стеклодувов. Это значительно упростило производство. А в начале 19 века было обнаружено интересное свойство материала – если готовое изделие разогреть до определенной температуры, механические свойства стекла повысятся на 400%.

Современное производство

Технологии шагнули далеко вперед, что позволило создавать любые материалы в огромных количествах и с наименьшими затратами человеческих сил. В настоящее время существует немало заводов, на которых по стандартной налаженной технологии создается стекло. Что такое современный материал, получаемый из расплавленного кварцитового песка, узнаем, ознакомившись с технологией. Как пример возьмем листовой материал.

Производство стекла по этапам:

1. Все необходимые ингредиенты загружают в печь и разогревают, пока не образуется жидкая однородная масса.
2. В специальном гомогенизаторе этот сплав перемешивают до однородного состояния.
3. Полученную массу выливают в плоскую емкость, на дне которой находится расплавленное олово. Там стекло распределяется, образуя равномерный тонкий слой.
4. Остывший и затвердевший материал отправляется на конвейер. Там проводится контроль толщины стекла и нарезка. Материал, не прошедший проверку, а также бракованные детали отправляются на переплавку.
5. Производится последняя проверка качества, после чего стекло поступает на склад готовой продукции.

Виды стекла

В настоящее время этот материал является одним из наиболее распространенных. Неудивительно, что существуют различные типы стекла, отличающиеся как по внешнему виду, так и по физическим свойствам. Вот некоторые из них:

1. Хрустальное стекло. Это материал, содержащий в своем составе свинец. О нем мы говорили выше.
2. Кварцевое стекло. Содержит в составе чистейший песок, благодаря чему отличается высокой прочностью. Способно выдерживать скачки температуры, поэтому используется для создания оптических приборов, лабораторной посуды и окон.
3. Пеностекло. Легкий строительный материал, который может быть использован как для отделки, так и для кладки стен и полов. Содержит в составе большое количество пустот, благодаря чему имеет высокие тепло- и звукоизоляционные свойства.
4. Стекловата. Объемный воздушный материал, состоящий из тонких и очень прочных нитей. Огнестойка, поэтому используется не только в строительстве, но и при пошиве одежды пожарных и сварщиков.

Применение стекла

В зависимости от свойств и внешнего вида этому материалу можно найти почти любое применение. Основной потребитель изготавливаемого в наше время стекла – строительная отрасль. В ней используется более половины изготовляемого материала. Его назначение может быть самым разнообразным – облицовка стен, остекление окон, возведение стен из пустотелых кирпичей, теплоизоляция и т.д. К строительной области можно отнести и витражное стекло. Что такое готическое окно, знают наверняка все. Как правило, оно выложено из большого количества цветных стеклышек. В наше время витражи не потеряли своей актуальности и используются как в строительстве, так и в производстве мебели.

На втором месте по популярности идут стеклянные сосуды различного назначения. Немного меньше производится посуды. Стоит отметить, что в химической отрасли стекло является незаменимым материалом, поскольку оно устойчиво к большинству реагентов.

Физические свойства

Как и любой другой материал, стекло обладает рядом качеств, которые необходимо знать, прежде чем использовать его в той или иной области.

1. Плотность. Может варьироваться в зависимости от состава смеси и способа изготовления. Значение плотности стекла может колебаться от 220 до 650 кг/м³.
2. Хрупкость. Эта характеристика является отличительной особенностью стекла и ограничивает его применение в строительной области. В настоящее время учеными создаются более сложные сплавы, максимально увеличивающие прочность материала.
3. Термостойкость. Обычное стекло выдерживает температуру до 90 ^оС. После обработки термические свойства материала значительно повышаются. Например, промышленное стекло способно выдерживать температуру более 200 ^оС.

Интересные факты

Мы узнали многое про стекло – что такое, как производится и какими свойствами обладает. Самое время немного отвлечься и ознакомиться с наиболее интересными фактами об этом весьма распространенном материале. Мало кто знает, что:

• Скорость движения трещины по разбитому стеклу составляет 4828 км/ч.
• Время разложения этого материала составляет примерно миллион лет.
• Стекло можно неоднократно переплавлять практически без потери качества. В этом отношении у него почти нет аналогов.
• Являясь аморфным материалом, расплавленное стекло не затвердеет при быстром охлаждении. Для этого нужны специальные условия.

Стекло не зря так активно используется в строительстве и других областях жизни человека. Наверняка оно еще долго будет оставаться одним из наиболее популярных материалов. В пользу этого утверждения говорят прочность, долговечность и относительная простота изготовления стекла, связанная с тем, что компоненты для его создания присутствуют на Земле в большом количестве.

fb.ru

Применение стекол

Стекло строительное— изделия из стекла, применяемые в строительстве. Строительное стекло служит для стекления световых проёмов, устройства прозрач­ных и полупрозрачных перегородок, облицовки и отделки стен, лестниц и других частей зданий. К строительным стеклам, относят также тепло- и звукоизоляционные материалы из стекла (пеностекло и стеклянная вата), стеклянные трубы для скрытой электропро­водки, водопровода, канализации и других целей, архитектурные детали, элементы стекложелезобетонных перекрытий и т. д. Большая часть ассор­тимента строительного стекала служит для остекления световых проё­мов: листовое оконное стекло, зеркальное, рифлё­ное, армированное, узорчатое, двухслойное, пусто­телые блоки и др. Тот же ассортимент стекла может быть использован и для устройства прозрачных и полупрозрачных перегородок.

Листовое оконное стекло, наиболее широко применяемое в строительстве, вырабаты­вается из расплавленной стекломассы, главным образом вер­тикальным или горизонтальным непрерывным вытя­гиванием ленты, от которой по мере её охлаждения и затвердевания отрезаются от одного конца листы требуемых размеров. Существен­ным недостатком листового оконного стекла являет­ся наличие некоторой волнистости, искажающей пред­меты, просматриваемые через него (в особенности под острым углом).

Зеркальное стекло обрабатывается шлифованием и полировкой с обеих сторон, благо­даря чему оно обладает минимальными оптическим искажениями. Современный наиболее распростра­нённый способ производства зеркального стекла состоит в горизонтальной непрерывной прокатке стекломассы между двумя валами, отжиге отформо­ванной ленты в туннельной печи, шлифовке и поли­ровке на механизированных и автоматизированных конвейерных установках. Зеркальное стекло изго­товляется толщиной от 4

мм и выше (в особых слу­чаях — до 40 мм), для варки его применяют высоко­качественные материалы, поэтому оно обладает и более высоким светопропусканием, чем обычное оконное стекло; применяется главным образом для остекления окон и дверей в общественных зданиях, витрин и для изготовле­ния зеркал; механические свойства мало отличаются от механических свойств оконного стекла.

Прокатное узорчатое стекло имеет узорчатую поверхность, получаемую путём про­катки между двумя валками, один из которых рифлё­ный; вырабатывается как бесцветное, так и цветное; применяется в тех случаях, когда требуется полу­чить рассеянный свет.

Узорчатое стекло с матовыми или «морозным» рисунком применяется для внутренних перегородок, дверных филёнок и осте­кления лестничных клеток; изготовляется путём обработки поверхности оконного или зеркального стекла. Матовый рисунок получается обработкой поверхности струей песка под шаблон. Рисунок, напоминающий морозный узор на стекле, получают нанесением на поверхность слоя животного клея, который в процессе сушки отрывается вместе с верх­ними слоями стекла.

Армированное стекло содержит в тол­ще своей проволочную сетку; оно более прочно, чем обычное; при разбивании ударами или растрескивании во время пожара осколки его рассыпаются, будучи связанными арматурой; поэтому армирован­ное стекло применяют для остекления фонарей промышленных и общественных зданий, кабин подъёмников, лестничных клеток, проёмов противопожарных стен. Вырабатывается методом непре­рывного проката между валками с закаткой про­волочной сетки, сматываемой с отдельного бара­бана. Волнистое армированное стекло, по форме напоминающее волнистые асбестоцементные листы, применяется для устройства перегородок, фонарей, перекрытия стеклянных галлерей и пассажей.

Сдвоенные (пакетные) стекла с воз­душной или светорасссивающей прослойкой (например, из

стеклянного волокна) обладают хорошими теп­лоизоляционными свойствами; изготовляются путём склейки 2 оконных стекол с прокладной рамкой. Тол­щина сдвоенных стекол с воздушной прослойкой 12—15 мм.

Пустотелые стеклянные блоки изготовляются путём прессования и последующей сварки двух стеклянных полукоробок; применяются для заполнения световых проёмов, главным образом в промышленных зданиях; обеспечивают хорошую осве­щённость рабочих мест и обладают высокими тепло­изоляционными свойствами. Укладка блоков в проёмы производится на строительном растворе в виде панелей, перевязанных металлич. переплё­тами.

Облицовочное стекло (марблит) пред­ставляет собой непрозрачное цветное листовое стекло. Изготовляется путём периодической прокатки стекломассы на литейном столе с последующим от­жигом в туннельных печах. Применяется для от­делки фасадов и интерьеров жилых и общественных зданий. К облицовочному стеклу относится также цветное металлизированное стекло.

Стекло кварцевое — содержит не менее 99% SiO- (кварца). Кварцевое стекло выплав­ляют при температуре более 1700° С из самых чистых разновидностей кристал­лического кварца, горного хрусталя, жильного кварца или чистых кварцевых песков. Кварцевое стекло пропускает ультрафиолето­вые лучи, имеет очень высокую темпера­туру плавления, благодаря небольшому коэффициенту расширения выдерживает резкое изменение температур, стойкое по отношению к воде и кислотам. Кварцевое стекло применяют для изготовления лаборатор­ной посуды, тиглей, оптических прибо­ров, изоляционных материалов, ртутных ламп («горное солнце»), применяемых в медицине и др.

Стекло органическое— (плекси­глас) — прозрачная бесцветная пласти­ческая масса, образующаяся при полиме­ризации метилового эфира метакриловой кислоты. Лег­ко поддается механической обработке. Применяется как листовое стекло в авиа- и машиностроении, для изготовления бытовых изделий, средств защиты в ла­бораториях и др.

Стекло растворимое — смесь си­ликатов натрия и калия (или только натрия), водные растворы которых назы­ваются жидким стеклом. Растворимое стекло применяют для изготовления кислотоупорных цемен­тов и бетонов, для пропитки тканей, изго­товления огнезащитных красок, силика-геля, для укрепления слабых грунтов, канцелярского клея и др.

Стекло химико-лабораторное — стекло, обладающее высокой хи­мической и термической стойкостью. Для повышения этих свойств в состав стекла вводят оксиды цинка и бора.

Стекловолокно — искусственное волокно строго цилиндрической формы с гладкой поверхностью, получаемое вы­тягиванием или расчленением расплав­ленного стекла. Широко применяется в химической промышленности для фильтрации горячих кислых и щелочных растворов, очистки горячего воздуха и газов, изготовления сальниковых наби­вок в кислотных насосах, армирования стеклопластиков и др.

studfiles.net

Стекло: структура, свойства, применение

СТЕКЛО: СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Стекло является самым широко применяемым материалом в быту, строительстве, на транспорте благодаря своим уникальным качествам: прозрачности, твердости, химической устойчивости к активным химическим реагентам, относительной дешевизне производства. Без него невозможно изготовить оптические приборы, телевизоры, космические корабли и др. Несмотря на успехи в создании новых материалов широкого назначения, неорганические стекла после камня, бетона, металла прочно занимают одно из главных мест среди используемых в практике.

Человеку с древнейших времен известны природные стекла (янтарь, стекла вулканического происхождения), а вырабатывать стекла он научился несколько тысяч лет назад. Производство стекла совершенствовалось на протяжении веков, но долгое время этот процесс определяло искусство мастеров, опыт которых передавался из поколения в поколение. В настоящее время наряду с ручным трудом в стеклоделии применяются механизированные методы формования стеклоизделий, которые обеспечивают массовый выпуск продукции. В народном хозяйстве ориентировочно можно выделить следующие основные области применения стекла: строительная промышленность, производство стеклотары, стеклоаппаратов, химической посуды; электровакуумная промышленность, использование стекла в качестве декоративного материала, оптическая промышленность и приборостроение.

Больше половины всего выплавляемого стекла перерабатывается на листы для остекления зданий. Широкое применение в строительстве нашли изделия из стекловолокнистых материалов (стеклянная вата, маты, жгуты и др.), которые используются в качестве тепло- и звукоизоляторов. Они не гниют и не плесневеют, обладают малым объемным весом, огнестойкостью и вибростойкостью [1].

Около трети всей стекольной продукции — сосуды самого разнообразного типа, фасона и назначения. Замечательные декоративные свойства стекла (способность воспринимать различные окраски, передавать игру света, разнообразие в переходах от кристальной прозрачности через все степени замутнения до полной непрозрачности) обусловили существование особой группы изделий, объединяемых общим названием «художественное стекло». Сюда относится художественная столовая посуда, монументальные стеклянные изделия (барельефы, торшеры, вазы, люстры и др.) и разнообразные отделочные материалы (плитки и листы для облицовки стен, полов зданий, карнизы, фризы и др., использование стекла в витражах). Одной из важных отраслей художественного стеклоделия является производство смальт (непрозрачных стекол) широкого ассортимента. Эти стекла используются при создании монументальных стенных панно в технике мозаичной живописи, родственной технике витража [2].

В виде стеклоэмалей, непрозрачных тонких стекловидных слоев различных цветов, стекло используется как защитное покрытие, предохраняющее металлические изделия от разрушения и придающее им внешний вид, удовлетворяющий эксплуатационным и эстетическим требованиям. Стеклоэмали применяются при изготовлении химической и пищевой аппаратуры, посуды, изделий санитарной техники, труб, вывесок, облицовочных плиток, ювелирных изделий [3] .

Оптическая промышленность и оптическое стекло позволили создать современные точнейшие оптические приборы во всем разнообразии их типов и назначений (обычные очки, микроскопы, телескопы, фото- и киноаппараты и др.).

Особо чистое кварцевое стекло используется для изготовления волоконных световодов при создании волоконно-оптических линий связи, позволяющих передавать большие объемы информации. Отдельный класс стекол образуют так называемые лазерные стекла. Это многокомпонентные стекла различной природы (силикатные, фосфатные, фторбериллатные, боратные, теллуритные и др.), активированные неодимом. Лазеры могут быть миниатюрными, как, например, используемые в медицине, и могут представлять собой мощные системы, применяемые в термоядерном синтезе. Лазеры применяются также в научных исследованиях, геодезии, при точной обработке металлов [4].

В ходе дальнейшего изложения будут дополнительно приведены еще некоторые примеры применения стекла как материала.

Из краткого обзора областей применения стекла очевидно, что необходимо изготавливать стекла, разные по свойствам: особо химически стойкие, особо прочные механически, обладающие определенными коэффициентами термического расширения, заданными оптическими и электрическими константами и др. Поэтому неудивительно, что исследователи прилагают много усилий для постижения природы стекла, выяснения влияния разнообразных факторов на его различные свойства.

В России становление науки о стекле и промышленного стеклоделия связано с именами выдающихся ученых М.В. Ломоносова и Д.И. Менделеева. М.В. Ломоносов первым в мировой практике стеклоделия обратил серьезное внимание на взаимосвязь свойств стекол и их химического состава. По его инициативе в 1754 году была отстроена первая стекольная фабрика. Заслугой Д.И. Менделеева являются предвидение полимерного строения SiO2 и развиваемые им представления о химической природе стекла, которое он рассматривал в общем контексте разработки таких фундаментальных понятий химической науки, как определенное-неопределенное соединение, раствор, сплав и т.д.

СТЕКЛООБРАЗНОЕ И КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЯ

Обычно понятие «стекло» определяется не просто как материал, а как некоторое особое состояние твердого тела, стеклообразное состояние, противопоставляемое кристаллическому. Известно, что одно и то же вещество может быть газообразным, жидким и кристаллическим. Для каждого такого состояния характерна своя группа специфических признаков. Стекло же не может быть полностью отнесено по совокупности признаков ни к одному из них. Рассмотрим вещества, находящиеся в указанных агрегатных состояниях, с точки зрения взаимного расположения частиц (атомов, ионов, молекул), образующих вещество, и их взаимодействия между собой. При очень высоких температурах многие неорганические вещества существуют в виде газа. В газе частицы вещества располагаются и движутся хаотически. При низком давлении, например атмосферном, взаимодействия между частицами чрезвычайно слабы. При понижении температуры газ конденсируется в жидкость, которая при дальнейшем снижении температуры кристаллизуется. В жидкостях и кристаллах частицы располагаются несравненно более компактно, между ними действуют значительные по величине силы, которые создают известную упорядоченность в расположении атомов или молекул: в кристаллах почти идеальную, в жидкостях — существенно менее полную. Основной особенностью кристаллов является то, что их можно получить путем повторения элементарной ячейки во всех трех направлениях. Элементарная ячейка состоит из некоторого числа атомов (ионов, молекул), строго определенным образом расположенных друг относительно друга. Такое повторение элементарной ячейки называют дальним порядком. В жидкостях нельзя выделить такой элементарной ячейки. Для жидкости можно с уверенностью говорить о существовании ближнего порядка, то есть о ближайших соседних частицах, окружающих центральную. Таким образом, для жидкости характерен ближний порядок, но нет дальнего. Мы воспользуемся здесь широко применяемым определением стекла: стекло — это такое состояние аморфного вещества, которое получается при затвердевании переохлажденной жидкости. Стекло неравновесно по отношению к кристаллическому состоянию, которое может реализовываться при том же составе и при тех же внешних условиях. Отличие стекла от кристаллов состоит в отсутствии периодичности строения, в отсутствии дальнего порядка в структуре.

Кроме традиционного пути получения стекол — охлаждения расплава, стали широко применяться и другие способы получения стекол. Сюда относятся стеклообразные пленки, получаемые напылением из газовой фазы; «метамиктные стекла», образующиеся под воздействием ударных давлений и при бомбардировке кристаллов нейтронами; стекла, получаемые по зольгель-технологии. В этой связи неудивительно, что разные исследователи дают различные определения стекла, отличные от приведенного нами. При этом они руководствуются выборочными признаками стеклообразного состояния. За основу принимаются, например, структурные признаки, способ получения стекла, тип химической связи и т.д. Терминологическая дискуссия по этому вопросу ведется уже давно, и она далека от завершения, что, безусловно, свидетельствует о сложности объекта исследования [4].

СТРУКТУРА СТЕКОЛ

Приведенное выше определение стекла, связанное с традиционным способом его производства и с общими сведениями о его структуре, привело к двум различным направлениям в развитии теории стекло

mirznanii.com

Стекло как уникальный материал

Стекло как уникальный материал

Одним из самых востребованных материалов в современном мире является стекло. Уже трудно себе представить нашу жизнь без окон, зеркал, посуды, витражей и даже целых небоскребов из стекла. Его распространенность настолько широка, что нет ни одной области производства, в которой оно бы не применялось. Благодаря особенностям и разнообразию свойств этот универсальный материал прочно вошел в повседневную жизнь человека.

По своей природе стекло является уникальным веществом. С одной стороны, оно достаточно хрупкое: разбить обычный стеклянный стакан – проще простого. С другой стороны, это очень прочный материал: чтобы разрезать его, используются наиболее твердые в природе минералы, такие как алмаз.

Во многих странах мира существуют свои требования к стеклу и стандарты на его производство. В зависимости от сферы использования стекло бывает:
— прозрачное и матовое;
— узорчатое;
— эмалированное;
— энергосберегающее;
— армированное и закаленное;
— цветное и тонированное;
— многослойное;
— солнцезащитное;
— оргстекло.

Виды стекол и их применение

Стеклообразующее вещество определяет вид стекла: кварцевое, оптическое, лабораторное (медицинское) и специальное.

1. Стекло кварцевое. Это однокомпонентное силикатное стекло, которое производится при плавлении кварцевого песка, горного хрусталя, оптического кварца. Кварцевое стекло достаточно широко известно как отличный изоляционный материал, который находит широкое применение в светотехнической и электротехнической, медицинской, оптической и других отраслях. Благодаря превосходным электроизоляционным свойствам оно востребовано в радиоэлектронной промышленности.

2. Оптическое стекло представляет собой прозрачное стекло особого химического состава, имеющее высокую степень однородности. Основная сфера применения – это изготовление различного рода деталей, оптических приборов: линзы, призмы, кюветы. В отличие от обычного, оптическому стеклу предъявляются высокие требования относительно качества, поэтому при его обработке используют специальное лабораторное оборудование и технологии. От технического и лабораторного стекла оно отличается высокой прозрачностью, чистотой, однородностью, бесцветностью. Оптическое стекло делят на стекла из неорганических, органических и минералоорганических материалов.

3. Лабораторное стекло (медицинское – это обобщенное название различных изделий из стекла, предназначенных для хранения, упаковки бактериологических и инъекционных растворов, лекарственных препаратов или предметов, предназначенных по уходу за больными. Сюда можно отнести такие изделия как:
— чашка Петри;
— лабораторная посуда из стекла;
— лабораторное оборудование и приборы из стекла;
— аптекарское оборудование и посуда;
— мензурки;
— мерная посуда;
— шприцы, ампулы и другие процедурные приборы;
— трубки и пробирки;
— колба Бунзена;
— воронка капельная;
— медицинские приборы и их элементы.

Требования к лабораторной посуде из стекла

Лабораторное стекло отличается от других видов. Главное требование, предъявляемое к нему – это отсутствие взаимодействия с содержащимся в нем химическим реактивом, лекарственным средством. При работе с веществами в лабораторной посуде из стекла не должно происходить изменение их физических или химических свойств, а также выделение каких-либо осадков. Высокая устойчивость – основное свойство стекла. Среди ключевых характеристик лабораторного стекла можно выделить следующие:
1. Химическая стойкость. Лабораторное стекло способно противостоять разрушающему действию воды, газов и растворов солей. Весьма важна стойкость стекла по отношению к действию щелочей (щелочестойкость) и к действию кислот (кислотостойкость).
2. Термическая стойкость. Стекло, используемое в лабораториях, устойчиво к внезапным температурным скачкам. Хотя стекло лучше выдерживает внезапный нагрев, чем охлаждение.
3. Плавкость. Для сжиганий подходят приборы только из тугоплавкого стекла, так как такие химические реактивы как щелочь, борная кислота, бура снижают температуру плавления стекла.
4. Прочность. Высокий коэффициент сопротивления стекла механическим разрушениям и ударам повышает долговечность лабораторного стекла.
5. Оптические свойства. Внешне заметные изъяны являются явным показателем недостатков. Стекло с пузырями, трещинами легко лопается и не подлежит использованию. Как правило, лабораторное стекло должно быть бесцветным. Незначительное окрашивание может быть, но не лабораторной посуды, в которой определяют мутность или цветность химического реактива.
6. Равномерность толщины стенки изделия является одной их основных характеристик, влияющих на качество лабораторной посуды из стекла – от нее зависит и долговечность, и термостойкость.

Нужно лабораторную посуду купить в Москве?

Лабораторное оборудование и приборы в магазине химических реактивов Москва розница “Прайм Кемикалс Групп” представлены широким ассортиментом. Именно у нас можно купить все от перчаток смотровых до весов электронных лабораторных. Весь товар сертифицирован и по доступным ценам.

 

pcgroup.ru

Свойства стекла и области применения

Свойства стекла во многом зависят от его вида. Вот некоторые виды стекла:

• Кварцевое. Оно получается благодаря плавлению чистого кремния. Считается, что этот вариант материала будет самым термостойким. Оно не трескается даже если опустить раскаленное стекло в холодною воду. Есть прозрачный и матовый кварц. Второй вариант является таковым из-за большого количества в нем мелких пузырьков воздуха. Из-за того, что расплав имеет большую вязкость, пузырьки не удаляются даже при температуре. Высокие показатели температуры не могут изменить и электроизоляционные свойства материала. Главной особенностью кварцевого стекла по сравнению с другими видами материала является его высокий уровень проникновения газов.
• Обычное стекло используется в первую очередь для установки окон, в качестве столовой посуды или тары. Его показатели термостойкости, прозрачности и блеска позволяют производить посуду высокого качества. Благодаря тому, что обычное стекло производится путем смешения оксида натрия и калия, оно имеет высокие показатели химической стойкости.
• Боросиликатное стекло имеет в себе высокое содержание SiO2, за счет чего материал получается стойким к термоударам. Это преимущество открывает возможность к использованию стекла подобного вида в электротехнике.
• Одним из элитных сортов стекла является хрусталь. Он обладает способностью преломлять свет и исключительным блеском. Хрусталь, в составе которого есть свинец, обладает великолепной игрой света, приятным звуком во время удара одного элемента о другой, а также большим весом. Обычно данный материал используется для создания декоративных изделий, а также военной посуды высокого качества. Если в хрустале нет свинца, то он будет обладать лучшим блеском, отлично преломлять свет. Его могут использовать в целях производства оптического

Основные свойства стекла

Главными свойствами стекла любого вида являются:

• Плотность. То, насколько она будет большой, зависит от химического состава материала.
• Прочность. Считается, что стекло обладает наименьшими показателями прочности из всех остальных материалов. Но инновационные методы, которые используются в современном производстве, позволяют создать стекло с высокими показателями прочности. Триплекс является примером такого применения современных методик.
• Твердость зависит от количества и качества примесей в составе стекла. Твердость материала находится между кварцем и апатитом. В стекле, где есть большое содержание кремнезема, твердость будет выше, чем во всех остальных видах стекла. Самым небольшим показателем прочности будет свинцовый хрусталь.
• Хрупкость. Из-за сильного удара или же под действием другого вида деформации стекло не способно противостоять. То, насколько быстро стекло разбивается, во многом зависит от формы и толщины изделия, но никак не от химического состава. Показатели хрупкости стекла идут наравне с показателями алмаза и кварца.
• Прозрачность — главное свойство стекла, качество которого определяется благодаря количеству света, пройденного через поверхность стекла. Этот показатель во многом зависит от обработки, толщины и состава стекла.
• Термостойкость является довольно высокой. Но во многом это зависит от состава стекла и его толщины. Чем тоньше стекло, тем лучше его показатели стойкости к высоким температурам, поэтому обычное стекло обладает лучшими показателями, чем хрусталь.
• Высокая теплопроводность.

prglass.ru

что такое, виды, технология производства, свойства, назначение :: SYL.ru

Стекло – это материал, по некоторым свойствам не имеющий аналогов. До сих пор для его производства используются натуральные ингредиенты, повторная переработка испорченного изделия может происходить неоднократно без потери качества и почти без отходов.

Определение

Стекло может находиться в нескольких агрегатных состояниях на разных этапах производства. И все же, стекло – что такое и из чего его делают?

Согласно научному определению, стеклом является всякое аморфное тело, полученное методом расплава, которое при увеличении вязкости приобретает свойства твердого тела. При этом процесс перехода из одного состояния в другое является обратимым.

История материала

В повседневной жизни мы ежедневно используем стекло. Что такое и из чего его делают – это редко задаваемые в современности вопросы, настолько нам привычен материал. Ученые считают, что стекло впервые было получено случайно, проследить зарождение технологии невозможно. Первые изделия датируются примерно 2540 годом до нашей эры. В древней рецептуре присутствовали три компонента – сода, песок и глинозем. В дальнейшем научились улучшать свойства материала, добавляя к основным ингредиентам мел, доломит и другие составляющие. Весь состав, из которого варится стекло, называется шихта.

Цветное стекло начали получать, используя природные пигменты – окиси хрома, оксид никеля, кобальтовые добавки. Первое формованное изделие было получено в 1-м веке нашей эры римскими мастерами. Они же изобрели листовое стекло. Технология производства стекла в листах состояла в выдувании огромного, в человеческий рост цилиндрического пузыря из горячей массы. Пока она не остыла, ее разрезали вдоль длинной части и раскладывали на поддонах для выравнивания. Такая техника была распространена повсеместно до начала 20-го века. В России стекольное производство было открыто в 17-м веке и располагалось в селе Духанине, мастерами в то время были только иностранцы.

Состав

Для множества целей используется стекло. Что такое стекло, мы уяснили, а что представляют собой его основные ингредиенты? Состав исходных ингредиентов за весь период практики изготовления материала практически не изменился. Три основных компонента составляют основу (шихту) – это кремнезем или кварцевый песок, сода (оксид натрия) и оксид кальция, известный под названием известь. Составляющие соединяются в определенных пропорциях и плавятся в печи при температуре от 300 до 2500 °С. В состав шихты, в зависимости от желаемых свойств, добавляются поташ, борный ангидрид, битое стекло предыдущих варок или сырье вторичной переработки.

Технология

Для усиления или ослабления свойств соединений в процесс плавки добавляют усилители, глушители, красители, обесцвечиватели и т. д. После варки массу быстро охлаждают, что позволяет избежать образования кристаллов. Из всех составляющих самый большой процент в рецептуре занимает песок — от 60 до 80%. Песок выступает остовом, вокруг которого формируется стекловидный материал. Технология производства стекла остается неизменной в течение столетий.

Известь является еще одним компонентом, без которого не производится стекло. Что такое оксид кальция в составе ингредиентов? Эта составляющая придает материалу химическую устойчивость и усиливает блеск. Стекло можно выплавить лишь из песка и соды, но без извести оно растворится в воде. Третьим игроком в составе шихты является оксид металла — натрия или калия (до 17%). В смесь вводится в виде кальцинированной соды или поташа. Эти составляющие уменьшают температуру плавления, позволяя отдельным песчинкам полностью расплавиться и соединиться в монолит.

Виды

В зависимости от используемых компонентов в составе шихты, разделяют виды стекла:

• Кварцевое. Изготавливается из одного компонента – кремнезема. Обладает высокими качествами: устойчиво к высокой температуре (до 1000 °С) и термоудару, пропускает видимый и ультрафиолетовый спектр излучения. Производство связано с высокими энергетическими затратами, поскольку кремнезем (силикатное стекло) — тугоплавкое сырье и плохо поддается формовке. Основные сферы применения – химическая и лабораторная посуда, части оптических систем, ртутные лампы и пр.
• Натриево-силикатное. Изготавливается из двух компонентов, состав стекла – силикатный песок и сода (1:3). По своим свойствам имеет широкое применение в промышленности в качестве компонента какого-либо процесса, но не применяется в других сферах, изделия из него не изготавливаются. Основной недостаток – растворяется в воде.
• Известковое. Самый распространенный вид материала, из которого производится большинство изделий – листовое стекло, стеклотара, зеркальное полотно, посуда и многое другое.
• Свинцовое. В классический состав стекла (шихты) пропорционально добавляется оксид свинца. Свинцовое стекло отличается повышенными диэлектрическими свойствами, что позволяет использовать его в качестве лучшего изолирующего состава в телевизионных трубках, осциллографах, конденсаторах и пр. Наличие свинца в стеклянной массе придает материалу дополнительный блеск, сверкание, что часто используется при изготовлении художественных изделий, посуды и т. д. Хрусталь – один из видов свинцового стекла.
• Боросиликатное. Добавка оксида бора в состав материала увеличивает его устойчивость к термическому удару до 5 раз, существенно улучшаются химические свойства. Боросиликатное стекло используется для изготовления труб и лабораторно-химической посуды, изделий для бытовых нужд. Масштабным примером использования служит зеркало, созданное на основе боросиликатного стекла для крупнейшего в мире телескопа.
• Прочие виды стекла – алюмосиликатные, боратные, цветные и др.

Виды оконных стекол

Оконное стекло самый востребованный вид материала. Оно пропускает солнечный свет, осуществляет теплоизоляцию зимой и летом, препятствует проникновению шума, эстетически оформляет оконный проем и выполняет еще множество функций. На сегодняшний день существует широкий выбор видов стекла, каждый из которых отвечает определенным требованиям:

• Энергосберегающее. Вид стекла, тонированного в массе или покрытого специальной пленкой, которая обеспечивает проникновение в помещение коротковолнового солнечного излучения, а длинноволновое излучение отопительных приборов из помещения не выпускается. Второе название – селективное стекло. На сегодняшний день разработано несколько типов покрытий. Наиболее перспективными являются – К-стекло (нанесение окислов металлов на поверхность) и i-стекло (вакуумное многослойное напыление серебра — диэлектрика).
• Солнцезащитное. Снижает пропускание солнечного света в помещение. Разделяют на два вида – отражающее и поглощающее. Эффект достигается либо тонировкой стекла в массе при варке, либо нанесением специальной пленки на поверхность.
• Декоративное. Оконное стекло с дополнительными эстетическими характеристиками – узорчатое, цветное и т. д.

Безопасные стекла

Одним из отрицательных качеств стекла является его хрупкость, существуют технологии упрочнения материала. Самые распространенные виды:

• Армированное. Листовое стекло, при формовке которого в массу внедряется металлическая сетка. Сфера применения – производственные помещения, уличные осветительные приборы, облицовка лифтовых шахт и т. п.
• Ламинированное или триплекс. Два или больше стекол скрепляются между собой специальной пленкой или жидкостью. Этот вид материала существенно снижает уровень шума в помещениях. Также при использовании дополнительных цветофильтров при ламинации способно выполнять солнцезащитные функции. Триплекс обладает повышенной механической устойчивостью, при разбивании полотна осколки остаются прикрепленными к пленке, что делает его максимально безопасным для применения при фасадном, балконном, оконном, дверном остеклении.
• Огнестойкое. Чаще всего производится по технологии ламинации специальными пленками, которые при температуре свыше 120 °С меняют свои физические свойства и, расширяясь, становятся матовыми, придавая стеклу жесткость.
• Защитное. Представляет собой многослойный материал, состоящий из нескольких видов стекла, скрепленного полимерной пленкой. Например, силикатное стекло скрепляется с поликарбонатом и органическим стеклом. Такой светопрозрачный блок устойчив к механическим, химическим, ударным повреждениям. К защитным видам стекла относятся пулестойкое, ударостойкое, устойчивое к пробиванию и другие типы. Технические требования к материалу и классификация защитных стекол регулируются ГОСТом Р 51136.
• Закаленное. Обладает высокими прочностными характеристиками. Эффект обеспечивает технология производства стекла — в специальной тоннельной печи листы краткосрочно подвергаются воздействию высокой температуры и быстро охлаждаются. При разбивании закаленное стекло рассыпается на мелкие осколки, не несущие угрозы жизни и здоровью. Недостатком является невозможность механической обработки закаленного полотна, при малейшем воздействии оно разрушается. Большинство изделий из закаленного стекла сначала формуются, режутся или обрабатываются иным способом и только после этого проходят закалку.

Автостекло

Стекла для автомобилей обладают повышенными прочностными характеристиками, отвечающими требованиям безопасности. На сегодняшний день при производстве используются две технологии – ламинация (триплекс) и закаливание (сталинит):

• Закаленное получают термической обработкой обычного силикатного стекла, разогревая его в печи до температуры +600 °С с последующим быстрым охлаждением. Оно приобретает механическую и термическую прочность, но при сильных ударах разрушается, распадаясь на мелкие безопасные осколки, у которых отсутствуют режущие и колющие кромки. Российская маркировка – буква «З», европейская – «Т» или Tempered.
• Ламинированное – это два тонких листовых стекла, скрепленных полимерной пленкой под действием температуры и вакуума. Свойства стекла таковы, что оно остается целостным при сильных воздействиях, не распадается на осколки, если лопнуло. Части остаются скрепленными пленкой. У триплекса есть дополнительные возможности – тонировка цветофильтрами в процессе ламинации, дополнительная шумоизоляция салона, низкая теплопроводность и пр.

Современные разработки

Двадцатый век можно назвать временем широкого применения стекла. После разработки технологии механических способов получения материала его стали применять в самых разных областях — в качестве тончайшего волокна в сферах телекоммуникаций, с не меньшим успехом используется большими многотонными блоками в строительных технологиях.

Свойства стекла многообразны, их до сих пор продолжают изучать в научных институтах, а умельцы находят новые способы применения и изобретают новые виды. В 1940 году стеклоделы представили миру пеностекло. Его качествами является:

• Легкость — не тонет в воде, имеет ячеистую структуру, удельный вес немного превышает вес пробки.
• Влагоустойчивость, долговечность.
• Экологичность (в классический рецепт шихты добавлен кокс).
• Пожаробезопасен (не горит) и заглушает огонь.
• Материал можно распиливать на куски без ущерба для качества.

Сферой применения стали изоляционные материалы для опасных производств, холодильных камер и пр.

Для солнечных батарей используют стекло с проводящим покрытием из тонкого слоя оксида металлов. Панели с покрытием работают при температурах около 350 °С. Кроме того, такое стекло монтируют в кабины самолетов, чтобы избежать наледи и сохранить тепло внутри кабины.

Важным достижением современности стала возможность производства стеклокерамики. Материал изготавливается по технологии обычного стекла, но на последнем этапе охлаждения процесс замедляется, и происходит кристаллизация в массе материала. Катализаторами служат специальные добавки, которые никак не влияют на внешнее состояние стекла, но образуют мелкие кристаллы. Материал без деформации выдерживает высокие температуры и более устойчив ко всем видам повреждений. Используется в ракетостроении, бытовой технике, лабораториях, частях двигателя и во многих других областях.

www.syl.ru

Виды и области применения стекла

ОКОННОЕ: остекление окон, витражей, балконных дверей, световых фонарей, теплиц, оранжерей и других светопрозрачных ограждающих конструкций жилых зданий и промышленных сооружений. Качественные листы оконного стекла прозрачны и бесцветны — никаких радужных и матовых пятен, несмываемых налетов, и других следов выщелачивания на поверхности! Допускаются зеленоватый и голубоватый оттенки, но при условии, что они не снижают коэффициента светопропускания (соотношения двух световых потоков — прошедшего через лист стекла к падающему на этот же лист). Прочность стекла зависит от нескольких составляющих: способа выработки и обработки поверхностей и торцов, однородности, степени отжига или закалки, состояния поверхности листа и его размеров.

ЦВЕТНОЕ: остекления световых проемов помещений различного назначения, художественное оформления фасадов и интерьеров, внутренняя облицовка, а также для изготовления оконных, дверных или декоративных витражей. Изготовленное накладным способом (когда лист состоит из двух слоев, плотно соединенных при формовании — основного бесцветного и тонкого цветного). Цветные стекла иногда называют также абсорбирующими, так как они поглощают (абсорбируют) больше солнечной тепловой энергии, чем обычные прозрачные.

АРМИРОВАННОЕ: остекление окон, световых фонарей, перегородок в производственных, общественных и жилых зданиях, для устройства балконных ограждений. Армирование стекла производят так: в середину листа параллельно его поверхности в процессе изготовления помещают металлическую сетку с квадратными ячейками. Сетку применяют сварную из стальной проволоки, а для стекла высшей категории качества — еще и с защитным алюминиевым покрытием. Сторона квадратной ячейки составляет 12,5 или 25 мм. Сетка должна быть расположена по всей площади листа на расстоянии не менее 1,5 мм от поверхности стекла. В результате получается светопропускающий материал, обладающий повышенной безопасностью и огнестойкостью.

УЗОРЧАТОЕ: остекление оконных и дверных проемов, устройство перегородок в жилых, общественных и промышленных зданиях. Не рекомендуется применять узорчатое стекло в помещениях с большим количеством пыли, копоти и т.п. Узорчатое листовое стекло имеет на одной или обеих поверхностях четкий рельефный повторяющийся рисунок и бывает как бесцветным, так и цветным. Цветное получают из окрашенного в массе стекла или нанесением на одну из поверхностей бесцветных окиснометаллических покрытий. Это декоративный материал.

СОЛНЦЕЗАЩИТНОЕ: остекление окон, а также солнцезащитных устройств — козырьков, вертикальных экранов и т.д. Солнцезащитные стекла либо отражают либо поглощают излучение. Теплопоглощающие получают введением в стекломассу специальных добавок, окрашивающих ее в зеленовато-голубоватые или серые тона. Такие стекла пропускают 65-75 процентов света, а инфракрасных лучей — всего 30-35 процентов, причем их способность пропускать и поглощать лучи (при едином химическом составе) зависит от толщины листа. При высоком коэффициенте поглощения света темные теплопоглощающие стекла могут сильно нагреваться (на 50-70 градусов выше окружающей среды), поэтому их не рекомендуется использовать в наружном остеклении. Второй вид стекол, которые призваны защищать от солнца, — с прозрачными для видимых лучей спектра тонкими окиснометаллическими, керамическими или полимерными покрытиями. Покрытия эти наносят на одну из поверхностей обычного бесцветного стекла. Такие стекла тоже поглощают часть инфракрасного солнечного излучения, но нагреваются значительно меньше, а их светотехнические характеристики мало зависят от толщины листа.

ТЕПЛОСБЕРЕГАЮЩИЕ: используются в основном при производстве стеклопакетов. Выпускаются стекла как с твердыми покрытиями — К-стекло, и с так называемыми мягкими — i-стекло. В отличие от мягкого покрытия твердые имеют неотъемлемую слабую поверхностную дымку, особенно заметную при ярком освещении. Окно с таким стеклом выглядит как вымытое грязной водой. Такие стекла наиболее часто применяются в современных ПВХ-окнах, ощутимо экономя энергию. Например, при наружной температуре -26 градусов и температуре в помещении +20, температура на поверхности стекла внутри помещения будет +5,1 — у обычного стеклопакета, +11 — у стеклопакета с К-стеклом, +14 — с i-стеклом.

ЗАКАЛЕННЫЕ: остекление окон и перегородок, дверей, ограждений балконов, лестничних маршей и т.д., а также при производстве изолирующих стеклопакетов или ламинированных стекол. Закаленные стекла изготавливают из листов неполированного, полированного или узорчатого стекла на специальных закалочных установках. При необходимости в стекле предварительно делают требуемые вырезы, отверстия, обрабатывают кромки, потому что готовые закаленные стекла нельзя резать, сверлить и подвергать другим видам механической обработки. Закалка стекла в некотором роде похожа на закалку стали. Сначала его разогревают выше температуры размягчения, а затем быстро охлаждают в струях воздуха. При охлаждении первыми затвердевают поверхностные слои стекла. В них при остывании внутренних слоев возникают остаточные напряжения сжатия. Эти-то напряжения и обеспечивают механическую прочность и термостойкость стекла. Прочность закаленного стекла на изгиб и удар в 5-6 раз больше прочности обычного стекла, при этом и термическая стойкость его существенно выше. Разбитое закаленное стекло распадается на мелкие острые осколки. Причем это регламентированно требованиям стандартов качества — при контрольном разрушении острым молоточком массой 75 граммов закаленные стекла должны иметь не менее 40 осколков в квадрате размерами 50х50 мм или 160 осколков в квадрате 100х100 мм.

МНОГОСЛОЙНЫЕ: целесообразно использовать в качестве стекол, защищающих от взлома, от пуль, от огня и шума, для защиты человека от различных травм, а также для изготовления изолирующих стеклопакетов. Многослойным или ламинированным называется стекло, состоящее из двух или более слоев, склеенных вместе с помощью пленки или ламинирующей жидкости. Слои могут быть: выполненные из стекла одного или различных типов, прямые или гнутые в соответствии с заданной формой (форму им придают до склейки). Процесс ламинирования сложный, выполняется с помощью автоматизированной линии в несколько стадий. Последний этап проводится в автоклаве под воздействием тепла и давления. Ламинирование не увеличивает механическую прочность стекла, но делает его безопасным — при разрушении осколки не разлетаются во все стороны, а остаются висеть на эластичной пленке. Кроме того, такие стекла (целые, разумеется) хорошо защищают и от ультрафиолетового излучения.

mirznanii.com