Cтеклокристаллические и строительное стекло изделия широко применяют для отделочных работ. В таб. 1 представлены области применения основных изделий из стекла.
Путем введения в состав строительного стекла катализаторов, красителей или глушителей с соответствующими режимами обработки получают облицовочные материалы: плиты из авантюринового стекла, глушеные белые и цветные плиты, сигран и т. п. С помощью спеканием стекла с добавками получают некоторые облицовочные материалы на основе стекла (стеклокремнезит, стеклокристаллит, порокремнезит, пенодекор, цветную мозаичную плитку).
Оптические свойства стекла andndash; показатели преломления, светопроницаемости, поглощения и отражения лучей оптического диапазона. Показатель преломления стекла зависит от химического состава и составляет 1,46… 2. Например, для строительного стекла он принимается 1,51.
Коэффициент отражения есть отношение величины светового потока, отражаемого стеклом, к упавшему на него потоку светового излучения, с увеличением угла падения светового потока увеличивается, составляет 3,5… 4,4 %.
Таблица 1. Основные виды изделий из строительного стекла и их применение
Изделия | Вид стекла | Применение |
Листовое строительное и декоративное стекло | Оконное и витринное неполированное | Остекление окон, дверей, витрин, фонарей верхнего света |
Витринное полированное | Остекление витрин, окон, дверей, изготовление зеркал, элементов мебели | |
Узорчатое цветное и бесцветное, andМорозand и andМетелицаand | Остекление световых проемов в стенах и покрытиях, устройство внутренних перегородок, полупрозрачных экранов и светопропускающих ограждений | |
Армированное цветное и бесцветное | Остекление проемов стен и фонарей верхнего света, устройство внутренних перегородок и ограждений балконов | |
Листовое стекло со специальными свойствами | Пропускающее ультрафиолетовые лучи (увиолевое) | Остекление оконных проемов школ, детских учреждений, строительных и оздоровительных сооружений |
Поглощающее ультрофиолетовые лучи | Остекление книгохранилищ, архивов, музеев, выставочных залов, библиотек и т.д. | |
С полупрозрачными зеркальными покрытиями | Остекление исключающее просмотр помещений снаружи, остекление внутренних перегородок | |
Теплопоглащающее, теплоотражающее | Остекление проемов зданий, требующих солнцезащиты | |
Теплозащитное | Остекление зимой для снижения теплопотерь | |
Теплопроводящее | Остекление помещений, не допускающих запотевания или образования конденсата на поверхности стекла, устройство электронагревательных стеклянных сооружений в северных районах или зданиях с повышенными гигиеническими требованиями | |
Укрепленное закаливанием или электрохимической обработкой | Остекление учебно-воспитательных, спортивных, зрелищных, торговых сооружений, устройство внутренних перегородок, стеклянных навесных ограждений | |
Цветное и художественное стекло | Витражное, окрашенное в массе, или накладное, окрашенное электрохимическим способом. Цветноеandnbsp; стекло andМороз, andМетелицаand | Изготовление художественных витражей, полупрозрачных экранов, декорирования стен, потолков, перегородок. Декоративное остекление прорезей, перегородок, экранов. |
Стеклянная мазайка, смальта | Внешняя и внутренняя отделка сооружений, изготовление художественных панно и картин | |
Облицовочное стекло | Марбит | Облицовка фасадов и поверхностей интерьеров |
Прессованные облицовочные плитки, окрашенные в массе | То же | |
Эмалированное стекло (стемалит) | Облицовка фасадов, внутренняя облицовка некоторых видов помещений | |
Коврово-мозаичные плитки | Внешняя и внутренняя облицовка | |
Триплекс цветной | То же | |
Стекломрамор | Внутренняя облицовка стен | |
Шлакоситалловые листы и плиты | Внешняя и внутренняя облицовка стен, устройство полов | |
Строительные изделия | Стеклянные полые блоки | Заполнение световых проемов в стенах, перегородках, покрытиях. Крупноразмерные стекложелезнобетонные панели для стен и покрытий |
Призмы, линзы, плитки | Стекложелезнобетонные панели стен, покрытий и перекрытий | |
Профильное стекло цветное и бесцветное, армированное и неармированное: коробчатое, швеллерное и ребристое | Сооружение стен неотапливаемых зданий, заполнение оконных проемов, устройство внутренних перегородок, фонарей верхнего света, козырьков, ограждений балконов, лоджий и т.п. | |
Стеклопакеты из обычного стекла и стекла со специальными свойствами | Заполнение световых проемов стен и покрытий. Интерьер гражданских и промышленных зданий | |
Стеклянные закаленные дверные полотна | andnbsp; |
Стандартно в видимой части спектра строительного стекла светопроницаемость составляет при толщине 5 мм andndash; 83… 90 %, а при 10 мм andndash; 70… 88 %. При этом поглощение для солнцезащитных стекол света доходит до 40 % падающего светового потока. Для декоративного и цветного художественного стекла бывает и выше.
Теплопроводность стекла при 20 anddeg;C andndash; 0,89 Вт/(мandbull;anddeg;С), термостойкость при толщине 2 мм andndash; 95… 100 anddeg;C, 3 мм andndash; 85… 91, 4 мм andndash; 65… 83, 5 мм andndash; 62… 80, 6 мм andndash; 60… 78 anddeg;C.
Механические свойства строительного стекла:
Закаливание, травление с покрытием пленки, электрохимическая обработка поверхности, микрокристаллизация улучшают механические свойства стекла. При микрокристаллизации увеличивается сопротивление изгибу в 10… 15 раз, травлении с покрытием пленкой andndash; в 5… 10 раз, закаливании в 4… 5 раз. У стекла, упрочненного травлением плавиковой кислотой, andndash; в 3… 4 раза выше, чем у необработанного. Ударная вязкость закаленного стекла в 5… 6 раз выше, чем у отожженного.
Размеры, соотношение сторон, форма листов стекла, характер крепления стекла в конструкции влияют на прочность. Прямоугольной формы листы стекла прочнее квадратных такой же площади; так, прямоугольный лист с соотношением сторон 6:1 и 4:1 прочнее квадратного той же площади соответственно втрое и вдвое. Опирание стекла в конструкции по контуру увеличивает его прочность по сравнению с прочностью листа, закрепленного с двух противоположных сторон.
Стеклокристаллические материалы получаются при кристаллизации стекла. Такие материалы содержат две основные фазы: кристаллы размером 1… 2 мкм и связывающие их стекловидные прослойки. Стекломрамор, авантюриновое стекло, стеклокристаллит, марблит, смальта — материалы с кристаллической фазы менее 30 %, более 30 % andndash; строительный ситалл, петроситалл, золоситалл, сигран, шлакоситалл. Для декоративных облицовочных изделий используют материалы с преобладанием стеклофазы. Материалы с преобладанием кристаллической фазы приобретают высокую прочность, износостойкость, термическую и коррозионную стойкость, используются для получении широкой номенклатуры строительных изделий.
Листовое стекло
Для остекления светопрозрачных строительных конструкций, изготовления стекол с покрытиями, закаленных и многослойных стекол и других изделий применяют листовое стекло. Марки стекла МО; Ml; М2; М3; М4; М5; Мб; М7 разделяют в зависимости от вида оптических искажений и допускаемых пороков.
- стекло твердых размеров (ТР), изготовленное и поставленное по спецификации потребителя;
- стекло свободных размеров (СВР), изготовленное и поставленное в заводском ассортименте размеров.
В табл. 2 указаны номинальная толщина, предельные отклонения по толщине и разнотолщинность листа.
Таблица 2. Номинальная толщина, предельные отклонения по толщине и разнотолщинность стекла, мм
Номинальная толщина | Предельные отклонения по толщине | Разнотолщинность |
1,0 1,5 |
andplusmn;0,1 | 0,05 |
2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 |
andplusmn;0,2 | 0,10 |
5,0 6,0 7,0 |
andplusmn;0,3 | 0,20 |
8,0 10,0 |
andplusmn;0,4 | 0,30 |
12,0 15,0 |
andplusmn;0,6 | 0,40 |
19,0 25,0 |
andplusmn;1,0 | 0,50 |
Для листов СВР при всех значениях длины и ширины предельные отклонения должны быть andplusmn;5,0 мм. Листы ТР при длине и ширине до 1000 мм предельные отклонения составляют andplusmn;1,0 мм, от 1000 до 3500 мм andndash; andplusmn;2,0 мм, свыше 3500 мм andndash; andplusmn;4,0 мм.. Нормируется также разность длин диагоналей, которая для листов ТР с длиной диагонали до 1000 мм должна быть не более 2 мм, от 1000 до 3500 мм andndash; 3 мм и свыше 3500 мм andndash; 5 мм. Для листов СВР при всех длинах диагоналей их разность не должна быть более 7 мм.
Условное обозначение стекла состоит из марки, категории размеров, длины, ширины, толщины стекла и обозначения действующего стандарта. Например, листовое стекло марки Ml твердых размеров длиной 1800 мм, шириной 1200 мм, толщиной 4 мм:
стекло листовое М1-ТР-1800andtimes;2100andtimes;4 ГОСТ 111-2001.
К нормируемым дефектам относят пузырьки, посторонние включения и т.andnbsp;п.
Зеленоватый или голубоватый оттенок стекла допускается при условии, что этот оттенок не уменьшает коэффициент направленного пропускания света. в табл. 3 представлены минимальные значения коэффициента направленного пропускания света для листового стекла.
Таблица 3. Значения минимального коэффициента направленного пропускания света для листового стекла
Толщина стекла, мм | Коэффициент направленного пропускания света, не менее |
1,0 1,5 |
0,9 |
2,0 2,5 3,0 |
0,89 |
3,5 4,0 5,0 |
0,88 |
0,6 | 0,87 |
7,0 | 0,85 |
8,0 | 0,83 |
10,0 | 0,81 |
12,0 | 0,79 |
15,0 | 0,76 |
19,0 | 0,72 |
25,0 | 0,67 |
Величина остаточных внутренних напряжений стекла, характеризуемая разностью хода лучей при двупреломлении, не должна быть более 70 мм/см.
Флюат-стекло самый распространенный вид листового стекла, получаемое флюат-методом.andnbsp;С текломасса при выходе из печи выливается на поверхность расплавленного олова, а затем поступает через зону охлаждения на дальнейшую обработку.
В табл. 4 приведены распространенные марки и размеры флюат-стекла.
Таблица 4. Марки и размеры флюат-стекла
При флюат-способе поверхность листового стекла имеет высокое качество и не требует полирования.
Виды листового стекла:
Витринное стекло , изготавливается флюат-способом и применяется для остекления витрин, витражей и фонарей зданий. Поверхность витринного стекла может быть неполированной и полированной. Для предотвращения оптических искажений (микронеровности не должны превышать 0,01 мкм) применяют полированное стекло. Светопропускание полированного стекла составляет не менее 87 %. Изготовляют витринное стекло толщиной 5,5 и 6,5 мм и 16 типовых размеров, от 1380andtimes;1340 до 2950andtimes;2950 мм.
Стекло армированное листовое изготавливают методом одновременного непрерывного проката с армированием металлической сеткой. Это стекло обладает повышенной огнестойкостью. Армирующая металлическая сетка удерживает осколки при разрушении. Армированное стекло при пожаре препятствует распространения огня и дыма в помещениях. Толщины армированного стекла 5,5 мм (бесцветное) и 6 мм (цветное), разнотолщинность не более 1 и 1,2 мм, отклонения от толщины: для бесцветного стекла andndash; andplusmn;0,6, для цветного andndash; andplusmn;1. Длина листов andndash; 800… 2000 мм, ширина andndash; 400… 1600 мм. Отклонения размеров, мм: длины и ширины andndash; не более andplusmn;3.
Армированные стекла изготвливаются с различными поверхностями: гладкими и блестящими, рифлеными, узорчатыми, коваными. Для застекления больших пролетов применяют волнистое армированное стекло, так как оно жестче, чем плоское. При изготовлении армированого стекла используют сварную или плетеную сетку с шестиугольными или квадратными ячейками 12,5andtimes;12,5, 20andtimes;20 и 25andtimes;25 мм из термообработанной стальной проволоки диаметром 0,45… 0,55 мм.
Дефекты армированного стекла:
- дефекты, возникшие от окалины проволоки;
- следы углубления сетки на поверхности;
- недостаточное углубление сетки в толщу стекла;
- черная окисленная поверхность армирующей проволоки.
Стекло узорчатое. Изготовляется методом непрерывного проката. На одной или обеих поверхностях нанесен повторяющийся рельефный узор, глубина узора 0,5… 1,5 мм. Узорчатое стекло может быть цветным и бесцветным Свойства узорчатого стекла высокая светорассеивающая способность и декоративность. Используют для создания мягкого рассеянного света внутри помещения. Узорчатое стекло без заметной потери светопроницаемости полностью или частично исключает сквозную видимость.
Светотехнические свойства узорчатого стекла следующие:
В табл. 5 представлены размеры листов узорчатого стекла.
Таблица 5. Размеры листов узорчатого стекла, мм
Разность диагоналей листов стекла 1-го сорта не должна превышать 5 мм, 2-го andndash; 7 мм. Узорчатое стекло не допускает наличие радужных и матовых пятен, отклонения от цвета и рисунка утвержденным эталоном
andlaquo;Метелицаandraquo; и andlaquo;Морозandraquo; — разновидностью узорчатого стекла. andlaquo;Метелицаandraquo; бывает бесцветным, цветным, а также с алюминированной поверхностью, для создания дополнительного декоративного эффекта. Стекло andlaquo;Метелицаandraquo; имеет две различные поверхности andndash; термически полированную и, на другой стороне, неповторяемый узор в виде волнистых участков, выступающих над поверхностью листа. Размеры листов стекла andlaquo;Метелицаandraquo; толщиной 6,5 мм andndash; 1900andtimes;800 и 1500andtimes;800 мм.
Стекло andlaquo;Морозandraquo; . Путем специальной обработки из оконного или витринного неполированного стекла получают стекло andlaquo;Морозandraquo;, в результате на поверхности образуется узор, напоминающий изморозь. Выпускают листы толщиной 4 и 5 мм, размеры andndash; 1000andtimes;1800 мм.
Стекло теплопоглощающее относится к группе солнцезащитных. Такие стекла обладают высокой поглощающей способностью по отношению к инфракрасным лучам. Применяются в музеи, выставочные залы, библиотеки, домах с максимальной инсоляцией и т. п., т.е. в зданиях с кондиционированным режимом и повышенными требованиями к защите от инфракрасных лучей. Изготавливается с введением в шихту добавок оксидов кобальта, никеля и железа.
Солнцезащитные стекла окрашиваются в массе оксидами или другими соединениями металлов; покрывают оксидно-металлическими пленочными покрытиями; прозрачными металлическими покрытиями.
Окрашенные в массе оксидами железа, цинка, меди и т. п. получаются теплопоглощающие стекла. Цвет серо-голубой или зеленовато-голубой различной интенсивности.
Светопроницающая способность теплопоглощающих стекол andndash; 65… 75 %, прохождение инфракрасных лучей andndash; 20… 45 %. Теплопоглощающие стекла нагреваются на 3… 5 anddeg;C больше обычных и испытывают, соответственно, большие температурные деформации.
Теплозащитные и теплоотражающие — это стекла с пленочным покрытием. Прозрачные пленки от серо-дымчатого до сине-фиолетового цвета применяют для теплозащитных стекол. Толщиной слоя покрытия, изменяющейся от 0,3 до 1 мкм, регулируют интенсивность цвета. Светопроницаемость теплозащитного стекла независимо от толщины и составляет 30… 70 %.Обладает свойствами: защищает от тепла, излучаемого техническими источниками; уменьшает потери тепла сквозь оконные проемы. При нанесении пленки не изменяет прозрачности стекла по отношению к солнечной радиации, но значительно уменьшает его способность поглощать длинноволновую радиацию и, соответственно, лучеиспускательную способность. С уменьшением излучательной способности стекла снижаются потери тепла. Пленочные покрытия имеют свойства светового фильтра. Вида покрытия: Е-стекло (мягкое покрытие на полированное стекло методом ионно-плазменного напыления получают LOW-E стекло) и К-стекло (твердое покрытие). Величина излучательной способности простого стекла andndash; 0,83, К-стекла andndash; 0,2, LOW-E andndash; 0,04… 1,2.
При изготовлении из материалов высокой чистоты получают увиолевое стекло. Такое стекло пропускает не менее 25 % ультрафиолетовых лучей с длиной волн 260… 320 мм. Увиолевое стекло обладает отрицательным свойством, со временем andlaquo;стареетandraquo;, снижается его способность пропускать ультрафиолетовые лучи, приобретая при этом фиолетовый или желтый цвет,
Термически полированное стекло выпускают двух видов: техническое andndash; для остекления транспортных средств (кроме открытых стекол автомобилей), мебели и строительных сооружений; зеркальное andndash; для изготовления изделий, к которым выдвигаются повышенные требования по оптическим показателям.
Зеркальное стекло изготавливают нанесением на тыльную сторону полированного стекла слоя металлического серебра или алюминия и защитного покрытия. Из зеркального стекла изготавливают наряду с зеркалами и различные декоративно-отделочные изделия.
Стекло выпускают следующих размеров: длина andndash; от 600 до 1600 мм, ширина andndash; от 400 до 1300 мм. Отклонения размеров не должны превышать: andplusmn;2 мм для листов площадью до 1 м2; andplusmn;3 мм для листов площадью свыше 1 м2.
Термически полированное стекло выпускают толщиной 2… 7 мм. Предельные отклонения толщины не должны превышать: +0,4; andmdash;0,2 мм andndash; для стекла толщиной 2 мм; +0,4; andndash; 0,5 мм andndash; для стекла толщиной 3… 7 мм. Коэффициент общей светопроницаемости термически полированного стекла допускается не менее 0,84 (в перерасчете на 1 см толщины). Стекло должно быть бесцветным, но допускаются зеленоватый и голубоватый оттенки.
Стекло плоское закаленное . Закаливание стекла andndash; термообработка, заключающаяся в его нагреве до температуры 700… 900 anddeg;C с последующим резким, но равномерным охлаждением поверхностного слоя воздухом или жидкостями. Получается стекло повышенной механической прочностью (предел прочности при изгибе в 5,5, при сжатии в 1,35 и растяжении в 5,1 раза выше, чем у обычного оконного стекла, и достигает 250 МПа), термостойкостью (перепад температур при эксплуатации andndash; 270 anddeg;C)..и безопасным характером разрушения Закаленное стекло разделяют на полированное (ЗПП) и неполированное (ЗП), 1-го и 2-го сорта.
Закаленное стекло нельзя резать, сверлить, фрезеровать и подвергать другим видам механической обработки. Поэтому размеры закаленного стекла устанавливают до начала закаливания в соответствии со спецификацией потребителя, предусматривая при этом необходимые отверстия для крепления, фаски и т. п. Максимально допустимые размеры листов закаленного стекла зависят от их толщины (табл. 6).
Таблица 6. Размеры закаленного стекла, мм
Для 1-го сорта и 2-го кривизна листов закаленного стекла не должна превышать соответственно 0,3 % и 0,4 % andndash; для по длине.
Применение закаленного стекла — это строительные элементы, требующих повышенных механической и термической стойкости и безопасности: дверные полотна, светопроницаемые перегородки, потолки и другое.
При закалки эмалированного стекла толщиной 6… 12 мм получают Стемалит . Процесс изготовления стемалита: на внутреннюю поверхность стекла наносят керамическую эмаль и листы подвергают термической обработке для закрепления эмали и упрочнения стекла.
Физико-механические свойства стемалита: предел прочности, МПа, при изгибе andndash; 250, при растяжении andndash; 231, термостойкость andndash; 80… 90 anddeg;C; коэффициент линейного термического расширения в интервале температур 20… 300 anddeg;C andndash; 9andbull;10-6.
Его применяют как в виде листов, так и в виде навесных панелей. Применение Стемалит: внешняя и внутренняя облицовка стен и перегородок, а также для ограждений балконов, лоджий и лестничных клеток. Стемалит бывает разных цветов и оттенков Поверхность стемалита может быть полированной, кованой, узорчатой..
Цветное листовое стекло изготовляются из цветной стекломассы. Размеры листов приведены в табл. 7.
Ограничиваются кривизна (не более 1 % по длине для стекла молочного цвета и 0,5 % andndash; для стекол других цветов) и косоугольность (в границах допусков на размеры) листов.
Применяется для изготовления витражей, декоративного остекления световых проемов в зданиях, внутренней облицовки, художественного оформления интерьеров.
Таблица 7. Размеры цветного листового стекла, мм
Многослойное ламинированное стекло или триплекс . Изготавливается из двух или более листов стекла, соединенных между собой прозрачной эластичной прокладкой толщиной 1andhellip; 3 мм. Свойства триплекса: высокая звукоизоляция, ударная стойкость и прочность. Триплекс ограничивает проникновение в помещение ультрафиолетового излучения. При разрушении стекла связующая полимерная пленка предотвращает осыпание осколков. Для достижения необходимых технических свойств триплекса с соответствием архитектурных требований использую различные комбинации со стеклом и пленкой. Толщина триплекса составляет 6andhellip; 40 мм. Его светопропускающая способность в зависимости от типа и толщины стекла составляет 69andhellip; 78 %, термостойкость andndash; более 100 anddeg;C, теплостойкость andndash; 100andhellip; 110 anddeg;С.
Триплекс бывает пленочным (слои склеиваются друг с другом полимерной пленкой) и заливным (склеиваются ламинирующим составом). Пленочный триплекс — лучшие оптические характеристики, заливной andndash; прочностные.
Используемые в промышленности и быту силикатные стекла можно подразделить на следующие группы:
1 кальций-натрий-силикатные (обыкновенные). Они имеют достаточную химическую и термическую стойкость (до 95 о С), твердость (7-7,5 по шкале Мооса), прозрачность. Их состав определяется назначением, способом выработки и применяемым сырьем.
Приближенный состав: 70-76% оксида кремния, по 8-10% щелочных и щелочноземельных оксидов. Соотношение используемых оксидов определяет свойства и применение стекла. Так, при преобладании оксидов калия (калийны е стекла) оптические свойства стекла повышаются, стекло применяется для изготовления сортовой посуды. Стекла с превышением содержания оксидов натрия (натриевые ) используют для тары, строительства, технических целей.
2 хрустальное стекло имеет голубоватый оттенок, большую прозрачность, блеск. Высокое лучепреломление (“играет” на свету). Повышенную плотность. При ударе издают продолжительный мелодичный звук. В зависимости от состава различают хрусталь свинцовый и бессвинцовый.
Свинцовый хрусталь содержит повышенное содержание оксидов калия, цинка, свинца. По содержанию оксидов свинца различают:
стекло хрустальное, содержащее не менее 10% РbО;
малосвинцовый хрусталь – 18-24%;
свинцовый хрусталь –24-30%,
высокосвинцовый хрусталь – 30-38% РbО.
С увеличением содержания оксидов свинца повышаются оптические свойства и плотность, но снижаются твердость (1,5-2 по шкале Мооса), химическая и термическая стойкость.
Бессвинцовый хрусталь бывает бариевый (не менее 20% оксида бария), циркониевый (8-10% оксида циркония), лантановый (4% оксида лантана). Такой хрусталь не “играет”, имеет повышенную по сравнению со свинцовым хрусталем твердость и поэтому не украшается алмазной гранью.
Хрустальные стекла с повышенным содержанием оксидов свинца, лантана, бария, цинка и др. применяются в качестве оптических стекол. Основное требование к ним - высокая степень однородности, которая обеспечивается тщательным размешиванием массы в процессе варки и тщательным отжигом. Наиболее высококачественная оптика вырабатывается при использовании лантанов ого стекла, которое дает высокую четкость по всему полю изображения. Оптические стекла (кроны, флинты ) выпускаются разных марок, отличающихся показателем преломления и прозрачностью в разных спектрах.
жаростойкое стекло применяется в технических целях, а также для изготовления бытовой жаростойкой посуды.
Кварцевое стекло состоит из чистого кремнезема, его состав аналогичен горному хрусталю. Это стекло термостойкое (температура плавления кремнезема 1713 о С) огнеупорное, химически и радиационностойкое. Применяется для остекления космических аппаратов, деталей приборов, смотровых стекол, световодов волоконной оптики.
Боросиликатное стекло содержит до 12,5% борного ангидрида. Может быть прозрачным –“мерефи ” или непрозрачным – “пирекс ”. Используется для бытовой посуды – столовой, чайно-кофейной, хозяйственной, а также для технических целей.
Лабораторное стекло содержит 18% оксида алюминия и 4-6% борного ангидрида. Обладает высокими химической и термической стойкостью, прозрачностью, бесцветностью. Используется для изготовления всех видов лабораторной посуды.
Ситаллы –стекла кристаллической структуры, благодаря которой приобретают устойчивость к высоким (до 300 о С) температурам и резким перепадам температур. Получают их, вводя в состав стекломассы частичек металлов (центры кристаллизации). Для строительных целей применяют шлакоситаллы , для технических и бытовых изделий – литийсодержащие ситаллы.
Безопасное стекло при разрушении не дает острых осколков. К безопасному стеклу относят:
-натриевое алюмосиликатное закаленное стекло (“дюралекс ”), которое получают быстрым охлаждением струей воздуха нагретых до 600-650 о С изделий;
-триплекс (безопасное трехслойное) состоит из двух слоев силикатного стекла, склеенных бутифолем или целлулоидом в автоклавах под давлением.
многослойное защитное стекло - это склеенные между собой полимерными материалами в различных сочетаниях силикатные стекла, силикатные с органическим, поликарбонатом или упрочняющими пленками. Его подразделяют на ударостойкое , выдерживающее многократный удар свободно падающего тела; устойчивое к пробиванию (обухом и лезвием топора) и пулестойкое (бронестекло). Каждое из них вырабатывается нескольких марок в зависимости от характеристик.
Безопасные стекла применяют для остекления зданий, автотранспорта, в самолетах, танках, кораблях.
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 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 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 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:
- Все необходимые ингредиенты загружают в печь и разогревают, пока не образуется жидкая однородная масса.
- В специальном гомогенизаторе этот сплав перемешивают до однородного состояния.
- Полученную массу выливают в плоскую емкость, на дне которой находится расплавленное олово. Там стекло распределяется, образуя равномерный тонкий слой.
- 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.
- 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:
- Хрустальное стекло. Это материал, содержащий в своем составе свинец. О нем мы говорили выше.
- Содержит в составе чистейший песок, благодаря чему отличается высокой прочностью. Способно выдерживать скачки температуры, поэтому используется для создания оптических приборов, лабораторной посуды и окон.
- 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.
- 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 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.
- Плотность. Может варьироваться в зависимости от состава смеси и способа изготовления. Значение плотности стекла может колебаться от 220 до 650 кг/м 3 .
- 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.
- Термостойкость. Обычное стекло выдерживает температуру до 90 о С. После обработки термические свойства материала значительно повышаются. Например, промышленное стекло способно выдерживать температуру более 200 о С.
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 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.