Классификация стекол по составу.

По виду атомов образующих материал, стекла подразделяются на неорганические и органические.

Стеклообразное состояние характерно для органических полимеров, например полиакрилаты, поликарбонаты, полистирол, сополимеры винилхлорида с метилметакрилатом. Наибольшее практическое применение нашли стекла на основе полиметилметакрилата, которые прозрачны в видимой области спектра. По своей технологии, механизму твердения и строению органические стекла существенно отличаются от неорганических и составляют особый объект изучения.

Многовековая история стеклоделия связана с изготовлением силикатных стекол, основывающихся на системе Na₂O—СаО—SiO₂. Только во второй половине XX в. было показано, что натрий-кальций-силикатные стекла составляют небольшую часть безграничного мира неорганических стекол.

По типу неорганических соединений различают следующие классы стекол: элементарные, галогенидные, халькогенидные, оксидные, металлические, сульфатные, нитратные, карбонатные и др.

Элементарные стекла способны образовывать лишь небольшое число элементов - сера, селен, мышьяк, фосфор, углерод.

Стеклообразный углерод получается в результате длительного пиролиза органических смол. Стеклоуглерод обладает уникальными свойствами, остаётся в твердом состоянии вплоть до 3700°C, имеет низкую плотность порядка 1500 кг/м³, обладает высокой механической прочностью, электропроводностью, химически устойчив.

Галогенидные стекла получают на основе галогенидных соединений металлов и в частности на основе BeF₂. Многокомпонентные составы фторбериллатных стекол содержат также фториды алюминия, кальция, магния, стронция, бария. Фторбериллатные стекла находят практическое применение благодаря высокой устойчивости к действию жестких излучений, включая рентгеновские лучи, и таких агрессивных сред, как фтор и фтористый водород.

Халькогенидные (сульфидные, селенидные, теллуридные) стекла получают в бескислородных системах типа элемент – халькоген, либо металл – элемент – халькоген. Халькогенидные стекла имеют высокую прозрачность в ИК - области спектра, обладают электронной проводимостью, обнаруживают внутренний фотоэффект. Стекла применяются в телевизионных высокочувствительных камерах, в электронно-вычислительных машинах в качестве переключателей или элементов запоминающих устройств.

Оксидные стекла представляют собой обширный класс соединений. Наиболее легко образуют стекла оксиды SiO₂, GeO₂, ВгО₃, P₂O₅. Каждый из стеклообразующих оксидов может образовать стекла в комбинации с промежуточными или модифицирующими оксидами. Стекла получают названия по виду стеклообразующего оксида: силикатные, боратные, фосфатные, германатные и т.д. Практическое значение имеют стекла простых и сложных составов, принадлежащие к силикатным, боратным, боросиликатным, фосфатным, германатным, алюминатным, молибдатным, вольфраматным и другим системам.

Промышленные составы стекол содержат, как правило, не менее 5 компонентов, а специальные и оптические стекла могут содержать более 10 компонентов.

Свойства стекол.

Все типы стекол, независимо от их химического состава и температурной области затвердевания, обладают специфическими свойствами, которые отличают их от кристаллов и жидкостей.

Стекла рентгеноаморфны вследствие неупорядоченного атомного строения. В структуре стекла отсутствует дальний порядок, т.е. систематическая повторяемость элементарных объемов структуры, характерная для кристаллических веществ.

На дифрактограмме кварцевого стекла присутствует размытый максимум в малых углах называемый аморфным гало. Межплоскостное расстояние, соответствующее максимуму размытого подъёма оказывается близким основному дифракционному максимуму кристобалита, проявляющемуся при 0,415 нм. Однако в структуре стекла частицы находятся не на строго определенных расстояниях, как в кристобалите или других кристаллических модификациях кварца, а на расстояниях больших и меньших относительно некоторого среднестатистического значения, что и определяет проявление на дифрактограмме только аморфного гало.

Стекла изотропны, если они однородны по составу, свободны от напряжений и дефектов. Изотропия свойств стекол, как и других аморфных сред, обусловлена отсутствием направленной в пространстве ориентации частиц. Оптическая анизотропия может возникнуть в стекле в результате действия растягивающих или сжимающих напряжений (явления оптической анизотропии).

Температурный интервал стеклования. Стекла не имеют определенной температуры затвердевания или плавления. Оба эти процесса происходят постепенно в некотором температурном интервале. При охлаждении расплав переходит из жидкого в пластическое состояние, и только затем в твердое (процесс стеклования). Наоборот, при нагревании стекло переходит из твердого в пластическое состояние, при более высоких температурах в жидкое (рис. 8.3, 8.4).

Температурный интервал, в котором происходит процесс стеклования или обратный ему процесс размягчения, называется интервалом стеклования и ограничен двумя температурами: со стороны высоких температур Т f, со стороны низких температур Tg (температура стеклования) (рис. 8.3.).

При температуре Tg стекло обладает свойствами твердого упругого тела с хрупким разрушением. Температура Tf является границей пластического и жидкого состояний. При температуре Тf из стекломассы уже удается вытягивать тонкие нити.

Понятия о Tg и Tf были введены Тамманом. Подстрочные индексы «g» и « f» являются первыми буквами слов «Glass» — стекло и «Flissigkeit» — жидкость.

Процессы размягчения стекла или затвердевания стекломассы являются однофазными в отличие от плавления кристаллических веществ или кристаллизации расплавов. При размягчении стекла в интервале стеклования отсутствует жидкая фаза.

Значения температур Tg, Tf, а также интервал стеклования ( Tg—Tf) зависят от состава стекла.

Свойства стекол по характеру изменения в интервале стеклования делят на три группы. К первой группе относятся свойства P, характеризующие функцию состояния веществ (внутренняя энергия E, мольный объем V, энтальпия Н, энтропия S) и кинетические свойства (вязкость), удельное сопротивление r. Свойства первой группы с повышением температуры изменяются постепенно. В интервале стеклования кривая имеет закругленный перегиб (рис. 8.3., кривая 1), соответствующий наиболее резкому изменению свойств первой группы. Свойства второй группы представляют собой первую производную по температуре dP/ dT от свойств первой группы (коэффициенты термического расширения – линейный и объемный, теплоемкость).

	Рис. 8.3. Зависимость свойства P (ось ординат) и его производных в интервале температур (ось абсцисс) стеклования (по Тамману). Обозначения: I – твердое состояние; II - пластическое; III – жидкое (расплав). Пояснения в тексте.
	Рис. 8.4. Влияние условий переохлаждения на мольный объем вещества в расплавленном, кристаллическом и стеклообразном состояниях. Координаты рисунка температура – мольный объём.

Кривая 2 характеризует температурный ход зависимости свойств второй группы. Можно видеть, что в интервале стеклования первая производная dP/dT имеет точку перегиба Tg. Третья группа включает свойства (теплопроводность, диэлектрические потери), которые являются вторыми производными по температуре от функций состояния (кривая 3). Температурная зависимость d² P/ dT² имеет максимум или минимум в точке Tw.

Объем стекла в отличие от объема кристаллического вещества не является константой для данного состава. Он зависит от температурно-временных условий получения стекла.

Изотермическая выдержка закаленного стекла при температуре ( T< Tg) будет сопровождаться уменьшением объема. Время структурных перестроек в области низких температур исключительно велико.

Режимы получения закалённых и отожжённых стеклянных изделий. При быстром охлаждении изделий из стекла поверхностные слои затвердевают и могут иметь температуру, близкую к комнатной, а внутренние части, вследствие низкой теплопроводности, могут иметь температуру, достигающую 1000°C. Поскольку внутренние части при охлаждении сжимаются, а наружные уже не уменьшаются в размере, в них возникают высокие поверхностные сжимающие напряжения. Внутренние слои, наоборот, испытывают высокие растягивающие напряжения. Такое стеклянное тело называют «закаленным». Закаленное стекло обладает высокой механической прочностью. Однако у него есть и недостатки. При нарушении поверхностного слоя (например, нанесение глубокой царапины), вызывающее нарушение баланса сжимающих и растягивающих сил, закаленное стекло разлетается вдребезги.

При медленном охлаждении стеклянных изделий, растягивающие и сжимающие напряжения не возникают. Такое стекло называют «отожженным». Мелкие изделия, например столовая посуда, отжигаются (охлаждаются) в течение нескольких часов. Крупные и прецизионные изделия, например линзы астрономических объективов диаметра 1м и более, отжигаются в течение нескольких месяцев.

Прозрачность стекла.

Солнечное излучение имеет следующие основные составляющие:

- ультрафиолетовые лучи (длина волны 280-380 нм);

- видимый свет (длина волны 380-780 нм);

- короткие волны (длина волны 780-2480 нм);

- длинные волны (длина волны 2480 и более).

Стекла в зависимости от химического состава прозрачны в различных областях спектра. Их оптико-энергетические характеристики определяют области применения стёкол. Кварцевое стекло, изготовляемое из SiO₂ высокой степени чистоты, прозрачно для ультрафиолетовых лучей и видимого света. Стекло используется в ультрафиолетовых лампах, в случаях обработки ультрафиолетовыми лучами биологических объектов. Оконное силикатное стекло имеет высокую прозрачность в видимой области спектра, что определяет его применение для остекления оконных проёмов. Пропускание падающего света оконным стеклом составляет 83 – 90 %, а у оптического стекла пропускание достигает 99,95 %. Для получения стекол, не прозрачных для ультрафиолетовой части спектра, на поверхность стекол наносят пленку окиси железа или вводят в состав стекла до 3,5 % Fe₂О₃. Такие стекла применяют в районах с жарким климатом; они задерживают до 50 % и более солнечной радиации. Добавление в состав стекла оксисульфидов редкоземельных элементов заметно повышает прозрачность оконного стекла в области коротких волн. Тепличное стекло должно иметь высокую прозрачность для коротких волн. Данные свойства характерны для стекла из полимера

Коэффициент преломления для силикатных стёкол равен 1,4—2,2.

Глушение прозрачности стёкол. Для остекления специфических проёмов часто необходимы малопрозрачные стёкла. Мутность или невысокую прозрачность стеклу придают путем «глушения» прозрачности. Вещества, способствующие помутнению стекла, называют глушителями. Глушение происходит вследствие распределения по всей массе стекла мельчайших кристаллических частиц. Они представляют не растворившиеся частицы глушителя или частицы, выделившиеся из жидкой массы при охлаждении стекла. Эти частицы обычно прозрачны, но их показатель преломления отличается от показателя преломления стекла. Поэтому падающий на них луч отклоняется от прямолинейного направления и стекло перестает быть прозрачным. Исторически в качестве глушителей стекла использовали костяную муку, содержащую фосфат кальция Са₃(Р0₄)₂, а также оксиды олова SnO, мышьяка As₂0₃ и сурьмы SЬ₂0з. В настоящее время для этой цели применяют криолит Na₃[AIF₆], плавиковый шпат CaF₂ и другие фторидные соединения.

Сильно заглушенное стекло (белого цвета) называют молочным. Для его изготовления чаще всего используют криолит. Молочное стекло используют главным образом для изготовления осветительной арматуры, а также в медицинских учреждениях.

Плотность стеклакак масса в единице объема зависит от плотности входящих в стекло компонентов и колеблется от 2,2 до 8,0 г/см³. По плотности можно примерно определить природу стекла. Наименьшую плотность имею стёкла содержащие оксиды с наименьшими массами молей B₂O₃, SiO₂. По мере увеличения в составе стекла компонентов с высокими массами молей возрастает и плотность стекла. Натриево-известковое стекло имеет плотность 2,5 г/см³. Максимальная плотность характерна для стекол содержащих диоксид свинца PbO₂. С увеличением его содержания плотность хрустального стекла возрастает от 3,5 до 6,0 (8,0) г/см³.

Прочность стекла является одной из важнейших характеристик стекла. В процессе эксплуатации в результате воздействия окружающей среды (температура, влажность, механические воздействия) на стекле образуются поверхностные микротрещины (трещины Гриффитса), являющиеся концентраторами напряжений. Для повышения прочности стекло подвергают упрочнению закалкой, химической и термохимической обработкой, ионным обменом, при котором на поверхности стекла происходит замена ионов, например натрия, на ионы лития или калия. Воздействия позволяют повысить прочность стекла в 4 – 50 раз. Для устранения влияния микротрещин применяют также стравливание или сжатие поверхностного слоя. При стравливании дефектный слой растворяется плавиковой кислотой, а на обнажившийся бездефектный слой наносится защитная плёнка, например из полимеров. При закалке поверхностный слой сжимается, что препятствует раскрытию трещин.

Стекло имеет высокую прочность на сжатие. Сопротивление сжатию у стекла такое же, как у чугуна. Предел прочности стекла при сжатии равен 0,5 - 2 Гн/м², при изгибе 30 - 90 Гн/м², при ударном изгибе 1,5 - 2 Гн/м². Модуль упругости составляет 50 - 85 Гн/м².

Хрупкость стекла. Стекло является хрупким материалом, что ограничивает его применение. Хрупкость стекла, как и керамики, определяется низкой подвижностью дефектов. Хрупкость стекла во многом зависит от толщины образца, степени его однородности и термической обработки. С увеличением толщины и однородности сопротивление образца удару возрастает. Прочность на удар закаленных стекол повышается в 5-7 раз. Наименьшая хрупкость у армированных стекол, которые выдерживают удары молотком и даже кувалдой.

Твердостьстекла определяют по минералогической шкале. Значения твёрдости равны 4.5 – 7.5 (между апатитом и кварцем). Твёрдость может быть повышена путем термической обработки преимущественно закалки. Самыми твердыми являются кварцевые, высокоглиноземистые и боросиликатные стекла. Наименьшая твёрдость характерна для хрустального стекла и стёкол с высоким содержанием щелочных оксидов. Микротвёрдость стекла составляет 4 – 10 Гн/м².

Теплофизические свойствастекла. Теплопроводность стекла приблизительно в 400 раз меньше теплопроводности меди. Коэффициент теплопроводности стекла мало зависит от его химического состава и равен 0,7 – 1,3вт/(м^.К). Теплоёмкость стекла равна 0,3 - 1 кДж/кг^.K, температурный коэффициент расширения (0,56 – 12)10⁹1/К. Термическое расширение отрицательно влияет на стекла: чем оно выше, тем хуже стекло переносит колебания температуры и имеет меньшую термическую стойкость. Термостойкость определяется значением температуры, от которой стекло может быть закалено без образования трещин. Для стекол различных видов термостойкость имеет значения 80 – 1000°С. Наибольшая термостойкость у кварцевого стекла, имеющего наименьший коэффициент термического расширения. Термическую стойкость понижают неоднородности стекла, царапины, трещины и другие дефекты. Стекло значительно лучше сопротивляется быстрому нагреву, чем резкому охлаждению.

Электропроводность стекла. Электрическая проводимость силикатного стекла равна 10^-8—10^-18ом^-1.см^-1, диэлектрическая проницаемость 3,8 – 16.

По значению электропроводности стекло относится к изоляторам. Стеклянные изоляторы в виде торойдов используются в гирляндах крепления проводов линий электропередач к опорам. При повышенной температуре и высоком напряжении электронная электропроводность стекла возрастает. Виды стёкол с повышенным содержанием оксидов щелочных металлов обмениваются катионами металлов с водными растворами, проявляя ионную проводимость, по величине которой определяют концентрации ионов в водной среде.

Окраска стекол. Окраску стекла осуществляют введением в него оксидов металлов или образованием коллоидных частиц определенных элементов. Так, золото и медь при коллоидном распределении окрашивают стекло в красный цвет. Такие стекла называют золотым и медным рубином соответственно. Серебро в коллоидном состоянии окрашивает стекло в желтый цвет. Хорошим красителем является селен. В коллоидном состоянии он окрашивает стекло в розовый цвет, а в виде соединения CdS•3CdSe окрашивает в красный цвет. Такое стекло называют селеновым рубином. Оксид кобальта (II) в малых количествах дает голубое стекло, а в больших фиолетово-синее с красноватым оттенком. Оксид меди (II) в натрий-кальциевом стекле дает голубой цвет, а в калиево-цинковом — зеленый. Оксид марганца (II) в натрий-кальциевом стекле дает красно-фиолетовую окраску, а в калиево-цинковом – сине-фиолетовую. Оксид свинца (II) усиливает цвет стекла и придает цвету яркие оттенки.

Бутылочное стекло низкого сорта, как правило, имеет окраску, которая зависит от присутствия в нем ионов Fe²⁺ и Fе³+. Стекольное сырье трудно очищается от железа и поэтому в дешевых сортах оно всегда присутствует. Ионы Fe²⁺ хорошо поглощают лучи света с длиной волны примерно 600 микрон (желтые и красные) и, следовательно, окрашивают стекло в дополнительный голубой цвет. Ионы Fe³⁺ поглощают лучи с длиной волны 500 микрон (синие и фиолетовые), окрашивая стекло в желтоватый цвет. Важно отметить, что ионы Fe²⁺ в области видимого света имеют удельное поглощение, примерно в 10 раз большее, чем ионы Fe³⁺. Поскольку в стекле одновременно содержатся как ионы Fe³⁺_, так и ионы Fe²⁺ они и придают стеклу зеленоватую окраску (бутылочный цвет).

Существуют химические и физические способы обесцвечивания стекла. В химическом способе стремятся все содержащееся железо перевести в Fe³⁺. Для этого в шихту вводят окислители – нитраты щелочных металлов, диоксид церия СеО₂, а также оксид мышьяка (III) As₂0₃и оксид сурьмы (III) Sb₂0з. Химически обесцвеченное стекло лишь слегка окрашено (за счет ионов Fe³⁺) в желтовато-зеленоватый цвет, но обладает хорошим светопропусканием. При физическом обесцвечивании в состав стекла вводят «красители», т. е. ионы, которые окрашивают его в дополнительные тона к окраске, создаваемой ионами железа, это оксиды никеля, кобальта, редкоземельных элементов, а также селен. Диоксид марганца МnO₂ обладает свойствами как химического, так и физического обесцвечивания. В результате двойного поглощения света стекло становится бесцветным, но его светопропускание понижается. Таким образом, следует различать светопрозрачные и обесцвеченные стекла, поскольку эти понятия различны.

Вместе с тем окрашенное стекло предохраняет содержимое бутылок от нежелательного фотохимического воздействия. Поэтому окраску бутылочного стекла иногда специально усиливают.

Рис. 8.5. На стекольном заводе, изделия из стекла.

Игра света, характерная для изделий из хрустального стекла, объясняется высоким показателем преломления. Для лучшего выявления этой особенности хрустальные изделия изготавливают более толстостенными и украшают глубокими алмазными гранями.

Виды стёкол.

Стекло строительное. Стекло в современной архитектуре стало таким же обычным инструментом проектировщика, как кирпич или бетон. Каждый конкретный тип стекла должен выполнять вполне определенную функцию или комплекс функций. Следует выделить несколько основных функций строительного стекла:

- теплоизоляция зимой;

- защита от перегрева помещений летом;

- звукоизоляция;

- обеспечение необходимого светопропускания,

- безопасность;

-эстетическая.

В соответствии с функциями строительного стекла разработаны специальные виды стёкол: листовое оконное, полированное стекло, цветное, профилированное, энергосберегающее, солнцезащитное, другие виды стёкол, характеристики которых приведены в данном разделе.

Строительное стекло служит для остекления 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 водопровода, канализации и других целей, архитектурные детали, элементы стекложелезобетонных перекрытий и других изделий из стекла. Большая часть ассортимента строительного стекла служит для остекления световых проёмов: листовое оконное стекло, энергосберегающее, зеркальное, рифлёное, армированное, узорчатое, двухслойное, пустотелые блоки. 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). Большая часть выпускаемого строительного стекла подвергается полировке.

Оконное стекло вырабатывается в виде плоских листов размером от 400 x 400 до 1600 x 2200мм и толщиной от 2 до 6мм, плотность равна 2470 – 2500кг/м², средняя прочность при симметричном изгибе 40Мн/м² (400кгс/см²), светопропускание составляет 84 – 90%.

Полированное строительное стекло обладает минимальными оптическими искажениями, применяется для остекления витрин и оконных проёмов в жилых помещениях и общественных зданиях, для зеркал, других целей. Из полированного закалённого стекла толщиной 10 – 20мм изготовляют стеклянные полотна для дверей размером от 2200x700 до 2600x1040мм.

Цветное строительное стекло может быть окрашенным по всей толщине или состоять из 2 слоев – основного бесцветного и тонкого цветного: применяют для витражей, декорирования мебели, остекления зданий.

Профилированное строительное стекло имеет профиль швеллерного или коробчатого типа (стекор). Применяется как стеновой материал (киоски, автобусные остановки, конструкционные элементы внутренней отделки зданий).

Стеклянные трубы применяются в качестве трубопроводов на заводах химической и пищевой промышленности и в сельском хозяйстве; характеризуются повышенной коррозионной стойкостью в сравнении с металлическими. Потери на трение при протекании жидкости в стеклянных трубах на 22% ниже, чем у новых чугунных, и на 6,5% ниже, чем у новых стальных. Стеклянные трубы выпускаются с внутренним диаметром от 38 до 200мм.

Пеностекло представляет собой пористый материал, состоящий из стеклянной массы, пронизанной многочисленными пустотами. Пеностекло обладает тепло- и звукоизоляционными свойствами, небольшой плотностью (примерно в 10 раз легче кирпича) и высокой прочностью, сравнимой с бетоном. Пеностекло не тонет в воде и потому используется для изготовления понтонных мостов и спасательных принадлежностей. В строительстве пеностекло является исключительно эффективным материалом для заполнения пустот внутренних и наружных стен зданий. Оно легко поддается механической обработке: пилением, резанием, сверлением и обтачиванию на токарном станке.

Для изготовления пеностекла используют стеклянный бой и различные отходы стекольного производства. К ним добавляют пенообразователи, которые образуют газы при высокой температуре: кокс, мел. Стеклянный бой и пенообразователи подвергаются тонкому измельчению и хорошо перемешиваются. Смесь помещается в железные формы и нагревается в печи до 700 – 800°С. Пылинки стекла спекаются и образуют полости. При дальнейшем повышении температуры пенообразователи приводят к образованию газов, растягивающих стеклянные полости (процесс вспенивания). Затем следует довольно резкое охлаждение, в результате чего вязкость стекольной массы повышается, пена становится устойчивой и при дальнейшем охлаждении окончательно закрепляется.

Стеклянная вата и волокно. При нагревании стекло размягчается и легко вытягивается в тонкие и длинные нити, которые обладают гибкостью. Их характерным свойством является чрезвычайно высокое удельное сопротивление разрыву. Нить диаметром 3 – 5 микрон имеет сопротивление на разрыв 200 – 400 кг/мм², т. е. приближается по этой характеристике к мягкой стали. Из нитей изготавливают стекловату, стекловолокно и стеклоткани. Стекловата обладает прекрасными тепло- и звукоизоляционными свойствами. Ткани, изготовленные из стеклянного волокна, обладают чрезвычайно высокой химической стойкостью. Их применяют в химической промышленности в качестве фильтров кислот, щелочей и химически активных газов. Вследствие хорошей огнестойкости стеклоткани применяют для пошива одежды пожарных и электросварщиков, театральных занавесей, драпировок, ковров. Стеклоткани обладают также высокими электроизоляционными свойствами. Переработка в стекловату осуществляется продавливанием стекломассы через термостойкую пластину с многочисленными отверстиями («фильерами»). Вытекающие через фильеры нити захватываются вращающимся барабаном, наматываются на него и растягиваются. Растяжение нити (утоньшение) зависит от скорости вращения барабана. Роль барабана иногда играет вращающийся диск, на который падает нить.

Существует и принципиально иной способ вытягивания нитей: на вытекающие из фильер нити направляется струя пара или сжатого воздуха. Стеклянные нити растягиваются и в спутанном состоянии образуют войлок.

Энергосберегающее стекло. Теплоизоляция в зимний период является наиболее важной функцией стекол для большинства регионов России. Потери тепла через стекло складываются из теплопроводности, конвекции и теплового излучения. Для уменьшения потерь тепла от теплопроводности и конвекции применяют двойное остекление, которое даёт недостаточный эффект, т.к. основные тепловые потери происходят за счет теплового излучения.

Придание энергосберегающих свойств стеклу связано с нанесением на его поверхность низкоэмиссионных оптических покрытий, а само стекло с таким покрытием получило название низкоэмиссионного. Покрытия обеспечивают прохождение в помещение коротковолнового солнечного излучения, но препятствуют выходу из помещения длинноволнового теплового излучения, например от отопительного прибора (поэтому стекла с низкоэмиссионными покрытиями также называют селективными стеклами).

С двоенные (пакетные) стекла с воздушной или светорассеивающей 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 блокиизготовляются 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 металлическими переплётами.

Пакеты стёкол пластиковых рам состоят из двух или трёх полированных оконных стёкол. Используют вымытые и высушенные стёкла заданного размера. Между стёклами по их краям помещают пластиковые прокладки с резиновыми уплотнителями. По всему периметру торцы герметично покрывают слоем гудрона. Пакеты стёкол устанавливают в рамы уже закреплённые в оконные или дверные проёмы.

Витраж. Слово витражпроисходит от франц. vitre — оконное стекло. Витраж - это декоративная орнаментальная или тематическая композиция, изготовленная из кусков разноцветного стекла, заполняющая оконный проем. Витраж широко использовался для архитектурного оформления готических храмов. Позже в виде витражей начали выполняться гербы городов в городских ратушах и других зданиях общественного назначения. В подражание этому дворянские дома в виде витражей стали оформлять семейные гербы.

Искусство витража получило развитие в эпоху средневековья и достигло наибольшего расцвета в эпоху Возрождения. Кроме разноцветного стекла использовались стекла, расписанные красками. В качестве последних широко применяли тонко растертые смеси оксидов металлов (меди, железа и др.) с легкоплавким стеклом. Смеси замешивались на воде, вине или растительном масле и в виде кашицы наносились на стекло. После высыхания расписанное стекло подвергалось обжигу при умеренной температуре. По описанию монаха Теофила в XII в. витражи изготавливались следующим образом. Заранее нарезанные и хорошо подогнанные друг к другу куски цветного стекла обертывались по краям полосками свинца. Обернутые куски раскладывались на столе и плотно подгонялись один к другому, а затем свинцовые перемычки спаивались припоем из сплава олова и свинца. Спаивание проводилось с обеих сторон.

Зеркальное стекло обрабатывают шлифованием и полировкой с обеих сторон, благодаря чему изготовленное впоследствии зеркало обладает минимальным оптическим искажением. 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 4мм и выше (в особых случаях – до 40мм). Для варки стекла применяют высококачественные материалы, поэтому зеркальное стекло обладает и более высоким светопропусканием, чем обычное оконное стекло. Механические свойства зеркального стекла мало отличаются от механических свойств оконного стекла, что требует более осторожного обращения с ним. Для придания стеклу отражающей способности, создания зеркала, на одну из сторон листа наносится отражающей слой. Ранее наносили слой серебра в процессе восстановления оксида серебра уксусным альдегидом (реакция серебряного зеркала). В настоящее время наносят слой алюминия путём напыления. Дизайн зеркал подвержен значительным изменениям. В 19, 20 веках зеркала имели классические прямоугольные формы. Совершенствование технологий производства позволило создать многообразие форм. Зеркала находят широчайшее использование в общественных и жилых зданиях, гостиницах, для остекления окон и дверей, оформления витрин и интерьеров.

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 или расплывчатость изображений. Стекло может быть разных рисунков. Размеры его от 400 x 400 до 1200 x 1800мм при толщине 3 – 6,5мм. Узорчатое стекло можно закалять и ламинировать. Их используют также в энергосберегающих и звукопоглощающих стеклопакетах.

Узорчатое стекло с матовыми или «морозным» рисунком применяется для внутренних перегородок, дверных филёнок и остекления лестничных клеток. Особо популярно узорчатое стекло при остеклении внутренних дверей. 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.

Солнцезащитные стёкла снижают пропускание световой и/или солнечной тепловой энергии. Солнцезащитными являются, например, окрашенные по всей массе стекла, а также некоторые виды стекол с покрытиями. Окрашенное в массе стекло изготавливается путем добавления оксидов металлов в расплавленное стекло. Оксиды определяют не только конечный цвет продукта (бронзовый, серый, зеленый или синий), но и определяют его световые и энергетические свойства. Тонированные стекла частично поглощают тепловые лучи, оставаясь достаточно прозрачными для видимого света. Снижение проникновения солнечного тепла связано с тем, что часть тепла, которое попадает на стекло, поглощается самим стеклом.

Фотохромные стёкла изменяют окраску под действием излучения. Распространены очки со стеклами, которые при освещении темнеют, а в отсутствие освещения вновь становятся бесцветными. Такие стекла применяют для защиты от солнца сильно остекленных зданий и для поддержания постоянной освещенности помещений, а также на транспорте. Фотохромные стекла содержат оксид бора В₂О₃, а светочувствительным компонентом является хлорид серебра AgCl в присутствии оксида меди (I) С u₂О. При освещении происходит процесс AgCl ^свет Ag ⁰+ Cl⁰

Выделение атомарного серебра приводит к потемнению стекла. В темноте реакция протекает в обратном направлении. Оксид меди (1) играет роль своеобразного катализатора.

При интенсивном облучении стекла (в том числе и лабораторного) γ - лучами, нейтронами и в меньшей мере α- и β-лучами также происходит окрашивание стекла (чаще в темные и черные цвета). Это связано с изменением структуры стекла и образования ионов, которые играют роль «цветовых центров». При нагревании стекла до температур, близких к температуре размягчения, окраска исчезает. Иногда подобные стекла используют в качестве дозиметров больших доз излучений.

Оптическое стекло. К оптическим стеклам относятся прозрачные стекла различных химических составов, обладающие высокой степенью однородности. Оптические стёкла характеризуются повышенным содержанием оксида свинца, например 53,2 % РЬО, 41,7 % SiО₂, содержат также щелочные оксиды. Оптическое стекло применяется для изготовления линз, призм, кювет, биноклей, оптических систем микроскопов, телескопов, в военной технике.

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.

Пожаробезопасное стекло. Стекло строительных конструкций должно быть пожаробезопасным, чтобы соответствовать строительным нормам, требующим ограничивать распространение огня при пожаре и обеспечивать безопасную эвакуацию людей из здания. Помимо применяемого для данных целей армированного стекла (рассмотренного выше), ведущими производителями стекол разработаны также специальные виды пожаробезопасных стекол. Например, многослойное ламинированное стекло с прозрачными, расширяющимися при воздействии высокой температуры, промежуточными слоями. В случае пожара, при температуре около 120⁰С эти слои изменяют свои физические характеристики и стекло превращается в жесткую и непрозрачную защитную конструкцию, позволяющую остеклению сохранить свою форму.

Кварцевое стекло получают плавлением самых чистых разновидностей кристаллического кварца, чистого, горного хрусталя, жильного кварца или чистых кварцевых песков, имеющих состав SiO₂. Для изготовления кварцевого стекла требуется очень высокая температура выше 1700 °С.

Расплавленный кварц обладает высокой вязкостью и из него трудно удаляются пузырьки воздуха. Благодаря небольшому коэффициенту линейного расширения кварцевое стекло выдерживает резкое изменение температур. Кварцевые трубы диаметром 10 – 30мм выдерживают многократное нагревание до 800 – 900°C и охлаждение в воде. Брусья из кварцевого стекла, охлаждаемые с одной стороны, сохраняют механические свойства при температуре на противоположной стороне 1500°C, в виду чего используются в качестве огнеупоров. Тонкостенные изделия из кварцевого стекла выдерживают резкое охлаждение на воздухе от температуры выше 1300°C и потому с успехом используются для высокоинтенсивных источников света. Кварцевое стекло из всех стекол наиболее прозрачно для ультрафиолетовых лучей. На этой прозрачности отрицательно сказываются примеси оксидов металлов и особенно железа. Поэтому для производства кварцевого стекла, идущего на изделия для работы с ультрафиолетовым излучением, предъявляются особо жесткие требования к чистоте сырья. В особо ответственных случаях кремнезем очищается переводом в тетрафторид кремния SiF₄ (действием плавиковой кислоты) с последующим разложением водой на диоксид кремния SiO₂ и фтороводород HF. Кварцевое стекло прозрачно и в инфракрасной области.

Кварцевое стекло является стойким по отношению к воде и кислотам. Кварцевое стекло применяют для изготовления лабораторной посуды, тиглей, оптических приборов, изоляционных материалов, ртутных ламп («горное солнце»). В медицине применяют системы, в которых кровь пропускается через кварцевую трубку, облучаемую ультрафиолетовым излучением.

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, силикагеля, для укрепления слабых грунтов, канцелярского клея.

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

Органическое стекло. Акриловое стекло, полиметилметакрилат (ПММА), в Европе также известен под торговой маркой «Plexiglas» («плексиглас»).

Материал часто используется как альтернатива силикатному стеклу. Различия в свойствах этих двух материалов заключаются в следующем.

- ПММА легче: его плотность (1190 кг/м³) приблизительно в два раза меньше плотности обычного стекла.

- ПММА очень устойчив к внешним воздействиям (влага, холод).

- ПММА более мягок, чем обычное стекло и чувствителен к царапинам. Этот недостаток исправляется нанесением стойких к царапинам покрытий.

- ПММА может быть легко деформирован при температурах выше 100°C. При охлаждении в воде приданная форма остается.

- ПММА легко режется лазером и удобен для гравировки.

- ПММА имеет отличные от силикатного стекла характеристики пропускания. Пропускает ультрафиолетовое и рентгеновское излучение, отражая при этом инфракрасное. Светопропускание оргстекла несколько ниже (92-93 % против 99 % у лучших сортов силикатного)

Основные области применения органического стекла пересекаются с минеральным стеклом, но оргстекло значительно проще обрабатывается и формуется, а так же обладает меньшим весом. Это определяет его преимущество для изготовления различных деталей интерьера, указателей, рекламной продукции, аквариумов, средств защиты в лабораториях. Органическое стекло применяется как листовое стекло в авиации. Из него изготовляют окна кабины лётчиков и иллюминаторы в салоне самолётов. Из необычных областей применения оргстекла следует отметить: изготовление клея-растворителя для самого себя путём получения мономера (метилметакрилата) перегонкой; растопка костров в туристических походах (полосы оргстекла шириной 2‒4 см горят очень устойчивым ровным ярким пламенем, не гаснущим даже на сильном ветру).

Хрустальное стекло. Слово "хрусталь" происходит от древнегреческого krustallos. Так греки называли лёд, отмечая такие его свойства как чистоту, прозрачность и холодность. Хрустальное стекло - это силикатное стекло, с повышенным содержанием оксида свинца, которое указывается на маркировке изделия. Чем больше его количество, тем выше качество хрусталя. Хрусталь характеризуется высокой прозрачностью, хорошим блеском и большой плотностью. Изделия из хрусталя в руке чувствуются по массе. Имеют два отличительных свойства: хрустальный звон и хрустальное «пение». Из хрусталя изготавливают различные виды бокалов, стаканов, салатниц и других сервировочных и столовых изделий.

Строго хрусталем называют свинцово-калиевое стекло. Хрустальное стекло, в котором часть К₂O заменена на Na₂O, а частьРЬО заменена на CaO,MgO, BaO или ZnO, называют полухрусталем.

Считают, что хрусталь был открыт в Англии в XVII столетии.


Рис. 8.6. Витраж и изделие из уранового стекла.

Урановое стекло – стекло, окрашенное окислами урана в красивый жёлто-зелёный цвет. Варка стекла не представляет затруднений, но широкое применение ограничено дефицитностью соединений урана. Появление уранового стекла оценивается, по крайней мере, 79г н.э., которым датируют мозаику, найденную на римской вилле на мысе Посиллипо в Неаполитанском заливе (Италия) в 1912 году и содержащей жёлтое стекло с 1% содержанием оксида урана. Начиная с окончания средних веков настуран (уранит) начал добываться из серебряных рудников Габсбургов вблизи города Яхимов в Богемии (Чехия) и был использован как краситель в местном стекольном производстве.

Необходимо отметить, что жёлтый или жёлто-зелёный цвет стекла, не является признаком содержания в стекле окислов урана. Окрашивающими в жёлтый или жёлто-зелёный цвет могут быть окислы сульфида кадмия, серы, селенида, также органические красители – мука, крахмал, крупа, которые дают золотисто-жёлтую окраску стеклу. Стёкло, действительно содержащее окислы урана даёт специальный (светящийся) жёлтый или жёлто-зелёный цвет.

Армированное стекло содержит в толще своей проволочную сетку; оно более прочно, чем обычное. При разбивании ударами или растрескивании во время пожара осколки его не рассыпаются, будучи связанными арматурой. 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 галерей и пассажей. Армированное стекло весьма популярно для остекления витрин магазинов, особенно в местах повышенных опасностей (рядом с футбольными стадионами, проведения массовых мероприятий).

Триплекс (безопасное стекло). Триплекс состоит из пакета, образованного из двух или более листов обыкновенного стекла, между которыми проложена прозрачная пластичная пленка, прочно соединенная со стеклом склеивающим составом. Благодаря прочной склейке образующиеся при ударе осколки удерживаются на прокладке. Наиболее широко распространенным является трехслойный триплекс. В качестве органической прокладки в нем используют целлулоид. Изготовление триплекса состоит из ряда операций. Стекла покрывают с одной стороны раствором желатина в воде и высушивают. Целлулоидную прокладку обрабатывают с двух сторон дигликолево-спиртовым составом. Собранный пакет помещают в вакуум, а затем подогревают до 100°C и прессуют в автоклаве при давлении около 15атм. Заключительной операцией после обточки абразивными кругами является шпаклевка кромок триплекса смолистыми составами, предотвращающая действие воды на желатин и расслаивание изделия.

Классификация защитных стекол и требования к ним содержатся в ГОСТ P 51136. Стекло защитное многослойное - это склеенные полимерными материалами в различном сочетании пластины силикатного стекла с органическим стеклом, поликарбонатом или упрочняющими пленками. Стекло представляет собой многослойный блок, обладающий защитными свойствами.

Закаленное стекло - это стекло, у которого путем химической или термической обработки повышается прочность к ударам и перепадам температуры, по сравнению с обычным стеклом. При разрушении закаленное стекло распадается на маленькие безопасные осколки. Следует обратить внимание на тот факт, что закаленное стекло не подлежит механической обработке, поэтому и выполняться она должна до процесса закаливания.

Закаливанию можно подвергать практически все виды стекла, за исключением армированного и некоторых видов декоративного стекла. Закаленные стекла могут применяться при производстве стеклопакетов или ламинированных стекол.

Самоочищающееся стекло - это обычное стекло со специальным покрытием внешней поверхности стекла, обладающим двойным действием. При попадании на стекло дневного света его покрытие реагирует на свет двумя способами. Во-первых, оно разрушает любые органические отложения грязи и, во-вторых, дождевая вода, стекая вниз по стеклу, смывает разрушенную органическую грязь.

Пулестойкое стекло, в зависимости от его стойкости при обстреле из определенного вида оружия, определенными боеприпасами, подразделяют на классы защиты В1, В2, В3, В4 и т.д. Пулестойкое стекло может быть двух видов: безосколочное и осколочное.

Безосколочное, то есть при воздействии огнестрельного оружия на тыльной стороне стекла не образуются осколки или образовавшиеся осколки не опасны для здоровья человека, находящегося в непосредственной близости от защитного стекла. Осколочное, то есть при воздействии оружия на тыльной стороне стекла образуются осколки

Электрообогреваемое стекло изготавливается на основе низкоэмиссионного стекла с подключением к нему электрического тока. Это стекло функционирует как тепло-зеркало, которое пропускает свет, но отражает тепло. Таким образом, при подключении к источнику напряжения поверхность стекла нагревается, что может быть использовано в самых различных целях: снижение циркуляции холодного воздуха в помещениях, увеличение общей температуры (источник тела), снеготаяние и т.д. В зависимости от применения, диапазон электростекла - от 50 до 600 Вт/м².

Электрообогреваемость характеризуется:

- целостностью, т.е. гарантирует отсутствие сквозных трещин или отверстий, через которые на защищаемое пространство проникают продукты горения или пламя;

- теплоизолирующей способностью, т.е. препятствует передаче тепла на защищаемое пространство излучением.

Стеклопластики и стеклотекстолиты. Первыми называют материалы, получаемые путем горячего прессования стекловолокна, перемешанного с синтетическими смолами. В качестве смол чаще всего используют полиэфирные, фенольные, эпоксидные и карбамидные. В стеклопластиках стекловолокно играет роль армирующего материала, придающего изделиям высокую механическую прочность при малой плотности. Они успешно конкурируют с алюминием и сталью.

В строительстве стеклопластики (волнистые и плоские) применяют для покрытия крыш и для устройства внутренних перегородок. В судостроительной промышленности из них делают корпуса лодок и катеров, в электротехнической их применяют для изготовления аккумуляторных батарей, а в угольной для труб и при забойных стоек. Кузова автомобилей из стеклопластика не подвергаются коррозии.

Стеклопластики на основе стеклянных тканей называют стеклотекстолитами. Их получают пропиткой теми же смолами стеклотканей. Затем заготовки сушат, разрезают на куски определенного формата, собирают в пакеты и прессуют под давлением.

Стеклопластики изготавливают также на основе нетканых стекломатериалов. По сравнению со стеклотекстолитами последние имеют меньшую прочность на разрыв. Эти материалы идут на изготовление облицовочных изделий, жесткой кровли, стеклошифера, стекло-черепицы, оконных проемов.

Поликарбонатное стекло представляет собой полимер находящейся в стеклообразном состоянии. Для придания изделиям из поликарбоната жёсткости поликарбонат выпускают в виде сотовой конструкции при толщине сот 4, 6, 8, 10мм. Толщина листа состоящего из двух сотовых плоскостей составляет 16мм.

Ситаллы – стеклокристаллические материалы, получаемые регулируемой кристаллизацией стекла. Стекло, как известно, является твердым аморфным материалом. Его самопроизвольная кристаллизация в прошлом приносила убытки на производстве. Обычно стекломасса довольно стабильна и не кристаллизуется. Однако при повторном нагревании изделия из стекла до определенной температуры стабильность стекломассы снижается, и она переходит в тонкозернистый кристаллический материал. Технологи научились проводить процесс кристаллизации стекла, исключая его растрескивание.

При производстве изделий из стеклокристаллических материалов сначала формуют стеклянные изделия, которые повторным нагреванием подвергают направленной кристаллизации.

Ситаллы обладают высокой механической прочностью и термостойкостью, водоустойчивы и газонепроницаемы, характеризуются низким коэффициентом расширения, высокой диэлектрической проницаемостью и низкими диэлектрическими потерями. Они применяются для изготовления трубопроводов, химических реакторов, деталей насосов, фильер для формования синтетических волокон, в качестве футеровки электролизных ванн и материала для инфракрасной оптики, в электротехнической и электронной промышленности.

Прочность, легкость и огнестойкость обусловили применение ситаллов в жилищном и промышленном строительстве. Из них изготавливают навесные самонесущие панели наружных стен зданий, перегородки, плиты и блоки для внутренней облицовки стен, мощения дорог и тротуаров, оконные коробки, ограждения балконов, лестничные марши, волнистую кровлю, санитарно-техническое оборудование. В быту с ситаллами чаще встречаются в виде белой непрозрачной жаростойкой кухонной посуды. Установлено, что ситаллы выдерживают около 600 резких тепловых смен. Изделия из ситаллов не царапаются и не прогорают. Их можно снять с плиты в раскаленном до красна состоянии и опустить в ледяную воду, извлечь из холодильника и поставить на открытое пламя, не опасаясь растрескивания или разрушения.

Ситаллы – один из видов стеклокристаллических материалов, которые ведут свою историю всего лишь с 50-х годов текущего столетия, когда был выдан на них первый патент.

Следует указать несколько Российских производителей стекла: ОАО «Борский стеклозавод» 606450, г.Бор, Стеклозаводское шоссе; ОАО «Салаватстекло» 453203, р. Башкортостан, г. Салават-3, телекс:162116 PTB RU; «Saratovsteklo» 410041, г.Саратов, ул. Ломоносова, д.1.; ОАО «Гусевский стеклозавод им.Дзержинского» 601550,г.Гусь-Хрустальный, проспект 50 лет Советской власти, д.8.

Таблица 8.1.

Состав промышленных стекол.

	Химический состав
Стекло	SiO₂	B₂О₃	Al₂O₃	MgO	CaO	BaO	PbO	Na₂O	K₂O	Fe₂O₃	SO₃
Оконное	71,8	—	2	4,1	6,7	—	—	14,8	—	0,1	0,5
Тарное	71,5	—	3,3	3,2	5,2	—	—	16	—	0,6	0,2
Посудное	74	—	0,5	—	7,45	—	—	16	2	0,05	—
Хрусталь	56,5	—	0,48	—	1	—	27	6	10	0,02	—
Химико-лабораторное	68,4	2,7	3,9	—	8,5	—	—	9,4	7,1	—	—
Оптическое	41,4	—	—	—	—	—	53,2	—	5,4	—	—
Кварцоидное	96	3,5	—	—	—	—	—	0,5		—	—
Электроколбочное	71,9	—	—	3,5	5,5	2	—	16,1	1	—	—
Электровакуумное	66,9	20,3	3,5	—	—	—	—	3,9	5,4	—	—
Медицинское	73	4	4,5	1	7	—	—	8,5	2	—	—
Жаростойкое	57,6	—	25	8	7,4	—	—	—	2	—	—
Термостойкое	80,5	12	2	—	0,5	—	—	4	1	—	—
Термометрическое	57,1	10,1	20,6	4,6	7,6	—	—	—	—	—	—
Защитное	12	—	—	—	—	—	86		2	—	—
Радиационно-стойкое	48,2	4	0,65	—	0,15	29,5	—	1	7,5	—	—
Стеклянное волокно	71	—	3—	3	8	—	—	15	—	—	—

Резюме.

Стеклом называются все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава и обладающие в результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел.

Основным компонентом большинства товарных неорганических стёкол является окись кремния SiO₂, содержание которой составляет в среднем от 41 до 73 вес. %. По содержанию SiO₂ всю группу подобных стекол называют силикатными стёклами. Исключительное значение силикатного стекла как конструкционного и функционального материала определяется его двумя основными практически значимыми свойствами: прозрачностью в видимой области спектра и высокой химической стойкостью. Основными элементами структуры силикатных стекол являются тетраэдры [SiО₄]^4-, которые, соединяясь, друг с другом вершинами, способны образовывать непрерывную в одном, двух, или трех измерениях пространственную структуру

Различают неорганические и органические стёкла. Классы неорганических стекол: элементарные, галогенидные, халькогенидные, оксидные, металлические, сульфатные, нитратные, карбонатные и другие виды. Стёкла анизотропны, рентгеноаморфны, характеризуются температурным интервалом стеклования, прозрачностью, твёрдостью, хрупкостью, низкой теплопроводностью, проводимость силикатного стекла равна 10^-8—10^-18Ом^-1.см^-1, стекла относится к изоляторам. Окраску стекла осуществляют введением в него оксидов металлов или образованием коллоидных частиц определенных элементов. Имеется более 50 видов стёкол и стеклянных, стеклопроизводных материалов.

Вопросы для самопроверки.

1. Какое определение имеет термин стекло?

2. Каковы особенности структуры стеклообразного состояния?

3. Какие общие характеристики имеет стеклообразное состояние с кристаллической структурой и жидкостью?

4. В результате, каких процессов, в природных условиях, может образоваться стекло?

5. Каковы основные особенности стекла как материала?

6. Какие исходные вещества входят в штифту при получении стекла?

7. Какие химические соединения, входящие в состав стекла, являются стеклообразователями, а какие модификаторами? Какие функции выполняют стеклообразователи и модификаторы?

8. Какой химический состав имеет кварцевое стекло? При каких температурах оно размягчается, и в какой области спектра оно прозрачно?

9. Как изменяются характеристики стекла при добавлении в него оксидов элементов первой группы? Какие структурные изменения при этом происходят?

10. Каково строение фосфатных стекол?

11. Какие теории рассматривают строение стекла на уровне от 1 до 21 нм? В чем их сущность?

12. В каких температурных интервалах образуется стекло?

13. Какое состояние более устойчиво: кристаллическое или стеклообразное?

14. В каких режимах получают закаленные и оттоженные стеклянные изделия?

15. Какая минимальная прозрачность допустима для оконных стекол?

16. Какими методами проводится глушение прозрачности стекол?

17. Оксиды, каких элементов должны вводиться в состав стекла для увеличения его прочности?

18. Почему стекло является хрупким материалом?

19. К какой группе веществ, по значениям электропроводности, относятся стекла?

20. Какие химические соединения и какую окраску придают стеклу?

21. Какое основное окрашивающееся вещество содержится в стекле рубиновых звезд Московского Кремля?

22. Каким образом обеспечивается гладкость поверхности оконного стекла?

23. Чем армированное стекло отличается от обычного строительного стекла? Для каких целей его используют?

24. Как получают стеклянную вату и волокно?

25. Зачем в оконных рамах устанавливают двойные стекла? Как устроено энергосберегающее стекло?

26. Какие вещества наносят на обратную поверхность стекла для изготовления зеркал?

27. Какие требования предъявляются к оптическим стеклам и каков их химический состав?

28. В чем преимущества и недостатки органических стекол? В каких областях они используются?

29. Как устроено, стекло «трипликс» и почему именно это стекло используется в лицевых стеклах автомобилей?

30. Какие особенности имеет хрустальное стекло по сравнению с другими видами стекол?

Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 1917; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 42 43 44 45 464748 49 50 51 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!