Стекло

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Образования и Науки Республики Казахстан

Международная образовательная корпорация

Казахская Головная Архитектурно Строительная Академия

Отчет по: Лекционной практике

На тему: «Стекло»

Выполнил: ст-т гр. Стр. 14-9

Хейроев Р.

Проверила: ассист.проф.

Реснянская. Т.Ю.

Алматы 2016 г.



Введение

Стеклом -- вещество и материал, один из самых древних и, благодаря разнообразию своих свойств, -- универсальный в практике человека. Структурно -- аморфно, изотропно; все виды стёкол при формировании преобразуются в агрегатном состоянии -- от чрезвычайной вязкости жидкого до так называемого стеклообразного -- в процессе остывания со скоростью, достаточной для предотвращения кристаллизации расплавов, получаемых плавлением сырья (шихты). Температура варки стёкол, от +300 до +2500 °C, определяется компонентами этих стеклообразующих расплавов (оксидами, фторидами, фосфатами и других). Прозрачность (для видимого человеком излучения) не является общим свойством для всех видов, существующих как в природе, так и в практике стёкол.

К неорганическим полимерным материалам относятся: минеральное стекло, ситаллы, керамика и другие. Этим материалам присущи не горючесть, высокая стойкость к нагреву, химическая стойкость, неподверженность к старению, большая твёрдость, хорошая сопротивляемость сжимающим нагрузкам.

Однако они повышено хрупкие, плохо переносят резкую смену температур, слабо сопротивляются растягивающим и изгибающим нагрузкам, имеют большую плотность по сравнению с органическими полимерными материалами.

Основой неорганических материалов являются главным образом оксиды и бескислородные соединения металлов. Поскольку большинство неорганических материалов содержит различные соединения кремния с другими элементами, эти материалы объединяют общим названием силикатные. В настоящее время применяют не только соединения кремния, но и чистые оксиды алюминия, магния, циркония и другие, обладающими более ценными техническими свойствами, чем обычные силикатные материалы.

В разработке средств механизации для быстрого и дешевого производства стеклянных изделий в XX в. было достигнуто больше успехов, чем за всю предыдущую историю стекольного дела.

В 1900-х годах, хотя уже были заложены основы механизации технологических процессов и массового производства, стекло все еще использовалось главным образом для получения только пяти видов изделий: бутылок, столовой посуды, окон, линз и украшений. С тех пор стекло стало производиться многими предприятиями и нашло применение буквально в тысячах различных областей.

Сейчас под керамикой понимают любые поликристаллические материалы, получаемые спеканием неметаллических порошков природного или искусственного происхождения. Это определение исключает из числа керамических материалов стекла, хотя нередко и их рассматривают как разновидность керамики.



Понятие и свойство стекла

Механические свойства стёкол характеризуются высоким сопротивлением сжатию (500-2000 Мпа), но низким у_в при растяжении (30-90 МПа) и изгибе. Е невысокое (45-100 МПа). Твёрдость стекла равна 5-7 единиц (10 единиц у алмаза).

Важнейшие специфические свойства стёкол - их оптические свойства: прозрачность, отражение, рассеяние, поглощение и преломление света. Обычное неокрашенное стекло пропускает до 90%, отражает ~ 8% и поглощает ~ 1% видимого и частично инфрасвета; ультрафиолет поглощает почти полностью. Кварцевое стекло прозрачно для ультрафиолета. Стекло с PbO поглощает рентгеновское излучение.

Силикатные триплексы - два листа закалённого стекла (д=2…3мм), склеенные прозрачной эластичной полимерной плёнкой. При его разрушении образовываются неострые осколки, которые удерживаются на полимерной плёнке.

Широкая употребительность стекла обусловлена неповторимым и своеобразным сочетанием физических и химических свойств, не свойственным никакому другому материалу. Например, без стекла, вероятно, не существовало бы обычного электрического освещения в том виде, в каком мы его знаем. Не было найдено никакого другого материала для колбы электрической лампы, который объединял бы в себе такие важные качества, как прозрачность, теплостойкость, механическая прочность, хорошая свариваемость с металлами и дешевизна. Аналогично, прецизионные оптические элементы микроскопов, телескопов, фотоаппаратов, кино- и видеокамер и дальномеров в отсутствие стекла, вероятно, не из чего было бы изготовить. Все указанные выше свойства в конечном счете связаны с тем фактом, что стекла являются аморфными, а не кристаллическими материалами.

При комнатной температуре стекло представляет собой твердый хрупкий материал и обычно остается таковым при повышении температуры вплоть до 400С. Однако при дальнейшем нагреве стекло постепенно размягчается, вначале почти незаметно, пока, наконец, не становится вязкой жидкостью. Процесс перехода стекла из твердого состояния в жидкое не характеризуется сколько-нибудь определенной температурой плавления. При правильном охлаждении жидкого стекла этот процесс происходит в обратном направлении также без кристаллизации (деаморфизации).

Независимо от их химического состава и температурной области затвердевания, стекло обладает физико-механическими свойствами твёрдого тела и сверхвязкой жидкости (течёт при нормальных условиях), сохраняя способность обратимого перехода из жидкого состояния в стеклообразное (данное определение позволяет наблюдать, что фигурально к стёклам, в расширительном значении, относят все вещества по аналогии процесса образования и ряда формальных свойств, так называемого стеклообразного состояния -- на этом она исчерпывается, поскольку материал, как известно, прежде всего характеризуется своими практическими качествами, которые и определяют более строгую детерминацию стёкол как таковых в материаловедении).

В настоящее время разработаны материалы чрезвычайно широкого, поистине -- универсального диапазона применения, чему служат и присущие изначально (например, прозрачность, отражательная способность, стойкость к агрессивным средам, красота и многие другие) и не свойственные ранее стеклу -- синтезированные его качества (например -- жаростойкость, прочность, биоактивность, управляемая электропроводность и т. д.). Различные виды стёкол используется во всех сферах человеческой деятельности: от строительства, изобразительного искусства, оптики, медицины -- доизмерительной техники, высоких технологий и космонавтики, авиации и военной техники. Изучается физической химией и другими смежными и самостоятельными дисциплинами.

В твёрдом состоянии силикатные стёкла весьма устойчивы к обычным реагентам (за исключением плавиковой кислоты), и к действию атмосферных факторов. На этом свойстве основано их широчайшее применение: для изготовления предметов быта, оконных стёкол, стёкол для транспорта, стеклоблоков и многих других строительных материалов, предметов медицинского, лабораторного, научно-исследовательского назначения, и во многих других областях.

Для специальных целей выпускают химически-стойкое стекло, а также стекло, стойкое к тем или иным видам агрессивных воздействий.

Физические свойства стекла

стекло оптический диэлектрик художественный

Плотность стекла зависит от его химического состава. Считается, что минимальную плотность среди силикатных стёкол имеет чистое кварцевое стекло (плавленый кварц) -- 2200 кг/м³ (хотя некоторые боросиликатные стёкла являются менее плотными). Напротив, плотность стёкол (хрусталь, свинцовое стекло и др.), содержащих оксиды тяжёлых элементов -- свинца, висмута, тантала, бария -- достигает 7500 кг/м³. Плотность обычных натрий-кальций-силикатных стёкол, в том числе оконных, колеблется в пределах 2500--2600 кг/м³. При повышении температуры с комнатной до 1300°С плотность большинства стёкол уменьшается на 6--12 %, то есть в среднем на каждые 100°С плотность уменьшается на 15 кг/м³.

· Модуль Юнга (модуль упругости) стёкол также зависит от их химического состава и может изменяться от 48·10³ до 12·10⁴ МПа. Например, у кварцевого стекла модуль упругости составляет 71, 4·10³ МПа. Для увеличения упругости оксид кремния частично замещают оксидами кальция, алюминия, магния, бора. Напротив, оксиды металлов снижают модуль упругости, так как прочность связей МеO значительно ниже прочности связи SiО. Модуль сдвига 20 000--30 000 МПа, коэффициент Пуассона 0, 25.

· Прочность: У обычных стёкол предел прочности на сжатие составляет от 500 до 2000 МПа (у оконного стекла около 1000 МПа). Предел прочности на растяжение у стекла значительно меньше, именно поэтому предел прочности стекла при изгибе измеряют пределом прочности при растяжении. Данная прочность колеблется в пределах от 35 до 100 МПа. Путём закаливания стекла удается повысить его прочность в 3--4 раза. Другим способом повышения прочности является ионообменная диффузия. Также значительно повышает прочность стёкол обработка их поверхности химическими реагентами с целью удаления дефектов поверхности (мельчайших трещин, царапин и т. д.).

· Твёрдость стекла, как и многие другие свойства, зависит от примесей. По шкале Мооса она составляет 6--7 единиц, что находится между твёрдостью апатита и кварца. Наиболее твёрдыми являются кварцевое и малощелочное боросиликатное стекла. С увеличением содержания щелочных оксидов твёрдость стекла снижается. Наиболее мягкое -- свинцовое стекло.

· Хрупкость. В области относительно низких температур (ниже температуры плавления) стекло разрушается от механического воздействия без заметной пластической деформации и, таким образом, относится к идеально хрупким материалам (наряду с алмазом и кварцем). Данное свойство может быть отражено удельной ударной вязкостью. Как и в предыдущих случаях, изменение химического состава позволяет регулировать и это свойство: например, введение брома повышает прочность на удар почти вдвое. Для силикатных стёкол ударная вязкость составляет от 1, 5 до 2 кН/м, что в 100 раз уступает железу.

· Теплопроводность стекла весьма незначительна и равна 0, 0017--0, 032 кал/(см·с·град) или от 0, 711 до 1, 339 Вт/(м·К). У оконных стёкол эта число равно 0, 0023 (0, 96).

· Температура плавления. Стекло -- термопластичный материал, при нагреве оно постепенно размягчается и переходит в жидкость. Плавление происходит в некотором температурном интервале, величина которого зависит от химического состава стекла. Ниже температуры стеклования Т_с стекло приобретает хрупкость. Для обычного силикатного стекла Т_с = 425--600°С. Выше температуры плавления стекло становится жидкостью. При этих температурах стекломасса перерабатывается в изделия.

Органическое и неорганическое стекло

В различных отраслях промышленности, строительстве и других отраслях хозяйства применяются стекла неорганические и органические. Неорганическое стекло подразделяется на техническое, строительное и бытовое. В свою очередь строительное стекло делится на конструкционное, отделочное, звуко--и теплоизоляционное. По качеству поверхности стекло бывает полированное и неполированное, цветное и бесцветное. По способу упрочнения - обычное, отожженное, закаленное и упрочненное химическим или другим способом. По профилю выпускают стекло плоское, волнистое, гнутое и профильное.

Стекло неорганическое строительное нашло широкое применение в строительстве: для остекления световых проемов в стенах, фонарей (в крышах различных зданий).

Неорганическое стекло получают при остывании расплава, содержащего чистый кварцевый песок (кремнезем), сульфат натрия и известняк.

Наибольшее применение для остекления оконных и дверных блоков, перегородок получило стекло оконное листовое 1 и 2 сортов. Плотность этого стекла 2000-2600 кг/м ³, све--топропускание - 84-87 %, теплопроводность низкая. Промышленность выпускает также стекло листовое узорчатое 1 и 2 сортов, бесцветное и цветное с рельефным узором; стекло листовое термически полированное, стекло цветное листовое (красного, синего, зеленого, желтого цветов), гладкое, цветное и бесцветное; с гладкой, рифленой или узорчатой поверхностью; неармированное и армированное стальной сеткой (выпускается 3 типов: швеллерное профильное; коробчатое профильное - с одним или двумя швами; ребристое профильное); стекло листовое, армированное металлической сеткой, - бесцветное и цветное, гладкое и рифленое, узорчатое.

Органическое стекло - продукт ненасыщенных полиэфирных смол, прозрачный полимер. Подразделяется на техническое, конструкционное, листовое, светотехническое и часовое. Техническое органическое стекло - пластифицированный и непластифицированный полимер (сополимер) метилового эфира метакриловой кислоты, широко применяемый в различных отраслях промышленности и хозяйства вообще. Стандартом предусмотрены три марки стекла ТОСП - стекло техническое органическое пластифицированное; ТОСН - стекло техническое органическое непла--стифицированное; ТОСС - стекло техническое органическое сополимерное. Физико--механические свойства технического органического стекла: температура размягчения (в зависимости от толщины) - 92--130 °C, ударная вязкость - 6-9 кДж/м ² (6-9 кгс - плотность при 20 °C), прозрачность (при толщине до 30 мм) - 85-88 %, усадка перегрева при 40 °C в течение 1 ч - 3, 5-4 %, разрушающее напряжение при растяжении - 60-80 МПа (600-800 кгс/см ²), относительное удлинение при разрыве - 2-2, 5 %.

Конструкционное органическое стекло выпускается трех марок: СОЛ - стекло органическое пластифицированное; СТ-1 - стекло органическое непластифицированное и 2-55 - стекло сополимерное. Эти марки органического стекла применяются в качестве конструкционного материала в приборо--и агрегатостроении.

Основы производства стекла

Производство строительного стекла состоит из подготовки сырьевых материалов (дробление, помол, сушка, просеивание и др.), приготовления шихты определенного химического состава, варки стекла, формования изделий и их отжига.

Варят стекло в стеклоплавильных печах непрерывного (ванные печи) или периодического (горшковые печи) действия. Стекловарение завершается студкой стекломассы до температуры, при которой она приобретает вязкость, необходимую для формования изделий.

Формование изделий осуществляют различными способами: вытягиванием ленты стекла лодочным и безлодочным способами, прокатом, литьем, прессованием, выдуванием.

Вытягиванием изготовляют листовые стекла толщиной 2--6 мм, стеклянные трубы, стекловолокно. Сущность лодочного способа получения листового стекла заключается в следующем. В бассейн (он обычно имеет длину 5--6 м при глубине 1, 2--1, 5 м) с готовой стекломассой, охлаждаемой до температуры, соответствующей необходимой вязкости (не ниже 102 Пас) погружается лодочка. Ло-дочка -- это длинный прямоугольный шамотный брус со сквозным продольным вырезом, переходящим в верхней части в узкую щель. Под влиянием гидростатического напора стекломасса выдавливается через щель; растекания при этом не происходит (рис. 18.4). Если опустить на стекломассу, выдавливаемую из щели лодочки, горизонтально подвешенную стальную раму -- «приманку», а затем оттягивать ее вверх с помощью валиков специальной машинь ВВС (вертикального вытягивания стекла), то за приманкой потянется лента стекла. Отформованная лента стекла охлаждается и отжигается в шахте машины. После выхода из шахты от нее отрезают листы требуемых размеров. При безлодочном способе (вертикальном и вертикально-горизонтальном) в стекломассу погружают огнеупорный поплавок со сквозной щелью или без нее. Поплавок способствует созданию направленного потока стекломассы, помогающего стабилизировать формование ленты стекла. При этом способе лента стекла поднимается непосредственно со свободной поверхности стекломассы с помощью бортоформующих роликов

Методом проката, при котором стекломасса сливается на гладкую поверхность и прокатывается валками с гладкой или узорчатой поверхностью, изготовляют крупноразмерное листовое стекло (гладкое и узорчатое), коврово-мозаичные плитки, а также стекло, армированное металлической сеткой

Лодочный способ вытягивания

Схема безлодочного стекла

Стекло с высоким качеством поверхности и утолщенное (8--30 мм) получают эффективным флоат-способом При этом способе формование ленты стекла происходит на поверхности расплавленного олова в результате растекания стекломассы. Такое стекло не нуждается в последующей полировке, имеет ровные края.

Прокатывая стекло и загибая его края в форме швеллера или коробки, получают профильное стекло. При изготовлении труб используют способ вальцевания, при котором непрерывная струя стекломассы поступает на вращающийся вал, распределяется по его поверхности по спирали, затем развальцовывается и разглаживается с помощью роликов.

Методом прессования в формах с помощью керна (пуансона), создающего давление на стекломассу, изготовляют изделия крупных размеров и большой толщины (стеклоблоки). Методом центробежного формования (частота вращения форм 800--1200 об/мин) изго-товляют цилиндры, трубы, свето- и радиотехнические приборы.

Схема непрерывной прокатки

Схема установки для производства стекла по способу флоат-процесса: 1 -- стекловаренная печь; 2 -- лоток для слива стекла; 3 -- флоат-ванна; 4 -- место подачи газов защитной атмосферы; 5 -- печь отжига; 6 -- расплав олова

Отформованные изделия обязательно отжигают для уменьшения внутренних напряжений в специальных печах или в шахтах машин ВВС.

Если стекло нагреть до пластичного состояния, а затем резко охладить его, то можно вызвать появление равномерно распределенных остаточных напряжений, которые придают стеклу повышенную механическую прочность при ударе и изгибе, повышенную термостойкость. Этот процесс называют закалкой; для закалки используют электрические печи или шахтные закалочные агрегаты.

Высокопрочные стекла получают путем химического и термохимического упрочнения его поверхности.

Некоторые стеклоизделия подвергают декоративной обработке, в частности напылению стеклопорошков плазменной горелкой на их подложки (листовое стекло, посуду). Листовое стекло шлифуют, полируют. Отходы шлифования можно использовать при производстве автоклавных силикатных материалов.

Разновидности ИСК, вяжущая часть которых представлена затвердевшим неорганическим стеклорасплавом, называют стекло-конгломератами. Их изготовляют пока в небольшом объеме, например стеклокремнезит, стекломрамор, стеклошамотный огнеупор. Общие закономерности формирования их структуры соответствуют общей теории ИСК. В качестве заполнителей могут использоваться отходы от ремонта различных печей (динасовые, шамотные, магнезитовые, шпинелевые и др.), а также горные породы: кварцевый песок, мраморная крошка и др. Стекломасса при затвердевании вступает в физико-химическое взаимодействие с заполнителями, вследствие чего образуются пограничные контактные зоны. Изготовление стеклоконгломератов может производиться по двум принципиальным технологическим схемам: 1) расплав стекломассы в минимально необходимом количестве вводят в плотную смесь огнеупорных заполнителей, температура плавления которых выше чем у стекломассы (не менее чем на 50°С); эта смесь перемешивается и формуется с уплотнением в изделие; 2) сырец изготовляют из тон-коизмельченного стекла, плавней, заполнителей, после чего образощуюся шихту нагревают до температуры плавления тонкоизме-Вьченного стекла, что способствует цементации огнеупорного л поЛНИтеля и сырца в стеклоконгломерат. В качестве вяжущей части можно использовать бой стекла, эрклез и др. Для повышения де-(Ьормативности, снижения хрупкости применяют соответствующие добавки.



Типы стекла

Стекло, состоящее из одного только кремнезема, правильно называть плавленым кварцем или кварцевым стеклом. Это простейшее стекло по своим химическим и физическим свойствам, и оно обладает многими необходимыми параметрами: не подвергается деформированию при температурах вплоть до 1000⁰С; его коэффициент теплового расширения очень низок, и поэтому оно обладает стойкостью к термоудару при резком изменении температуры; его объемное и поверхностное удельные электрические сопротивления весьма высоки; оно отлично пропускает как видимое, так и ультрафиолетовое излучение. Высокая стоимость кварцевого стекла ограничивает его применение изделиями специального назначения, такими, как химико-лабораторная посуда, ртутные лампы и компоненты оптических систем, работающие при высоких температурах.

Натриево-силикатные стекла получают сплавлением кремнезема (оксида кремния) и соды (оксида натрия). Смесь 1 части оксида натрия (Na₂O) с 3 частями оксида кремния (SiO₂) плавится при температуре, на 900⁰С более низкой, чем чистый кремнезем; оксид натрия действует как сильный флюс. К сожалению, такие стекла растворяются в воде, и хотя они чрезвычайно важны для промышленного применения, из них нельзя изготавливать большинство изделий.

Древние стеклоделы обнаружили, что водорастворимость натриево-силикатных стекол можно устранить добавлением извести. Анализы древних стекол показывают поразительное сходство их химического состава с составом современных стекол, хотя современные стеклоделы, в отличие от древних, знают также, что добавление небольших количеств других оксидов, например оксида магния MgO, оксида алюминия Al₂O₃, оксида бария BaO, дополнительно повышает качество стекла. Эти стекла относительно легко плавятся и перерабатываются в изделия, а сырьевые материалы для них недороги. Вероятно, 90% производимого сегодня стекла является известковым.

Свинцовые стекла изготавливают сплавлением оксида свинца PbO с кремнеземом, соединением натрия или калия (содой или поташем) и малыми добавками других оксидов. Эти свинцово-натриево(или калиево)-силикатные стекла дороже известковых стекол, однако они легче плавятся и проще в изготовлении. Это позволяет использовать высокие концентрации PbO и низкие- щелочного металла без ущерба для легкоплавкости. Такой состав поднимает диэлектрические свойства материала до такого уровня, что делает его одним из лучших изоляторов для использования в радиоприемниках и телевизионных трубках, в качестве изолирующих элементов электроламп и конденсаторов. Высокое содержание PbO дает высокие значения показателя преломления и дисперсии- двух параметров, весьма важных в некоторых оптических приложениях. Те же самые характеристики придают свинцовым стеклам сверкание и блеск, украшающие самые утонченные изделия столовой посуды и произведения искусства. Большинство стекол, называемых хрусталем, являются свинцовыми.

Стекла с высоким содержанием SiO₂, низким- щелочного металла и значительным- оксида бора B₂O₃ называются боросиликатными. Борный ангидрид действует как флюс для кремнезема, так что содержание щелочного металла в шихте может быть резко уменьшено без чрезмерного повышения температуры расплавления. В 1915 фирма "Корнинг гласс уоркс" начала производить первые боросиликатные стекла под торговым названием "пирекс". В зависимости от конкретного состава стойкость к термоудару таких стекол в 2-5 раз выше, чем у известковых или свинцовых; они обычно намного превосходят другие стекла по химической стойкости и имеют свойства, полезные для применения в электротехнике. Такое сочетание свойств сделало возможным производство новых стеклянных изделий, в том числе промышленных труб, рабочих колес центробежных насосов и домашней кухонной посуды. Зеркало крупнейшего телескопа в мире на г. Паломар в Калифорнии изготовлено из стекла сорта "пирекс".

Существуют много других типов стекол специального назначения. Среди них- алюмосиликатные, фосфатные и боратные стекла. Производятся также стекла с разнообразной окраской для изготовления линз, светофильтров, осветительного оборудования, косметической тары и домашней утвари.

Применение стекла

По назначению стекло делится на техническое, строительное и бытовое, а применяемое в строительстве, в свою очередь, -- на конструкционное, отделочное, теплоизоляционное и звукоизоляционное.

Стекло служит для остекления световых проемов в стенах, фонарей, устройства прозрачных и полупрозрачных перегородок, отделки стен.

По качеству поверхности стекло бывает неполированное и полированное; по способу упрочения -- обычное, отожженное, закаленное и упрочненное химическим или другим способом; бесцветное и цветное. По профилю обработки выпускают стекло плоское, волнистое, гнутое и профильное.

Стекло оконное (ГОСТ 111--78) применяют для заполнения световых проемов различных зданий и сооружений. Светопропускание оконного стекла составляет 84...87 %. Теплопроводность стекла небольшая, поэтому оно относится к теплоизоляционным материалам. Стекло является твердым и хрупким материалом. Плотность стекла 2200...2600 кг/м3.

Оконное стекло в зависимости от качества выпускается рысшей категории, 1-го и 2-го сортов. Основными дефектами в сортообразовании являются неплоскостность, волнистость, прозрачность (пузыри), царапины, инородные включения, свили.

Размеры стекла (мм): толщина -- 2...6, длина и ширина наименьшая -- 500X 400, 600X 400, наибольшая -- 130Х 750...2200>1600.

Стекло листовое термически полированное (ГОСТ 7132--78) предназначено для изготовления зеркал, изделий остекления средств транспорта, мебели. Выпускают его длиной 600... 1600 мм, шириной 400... 1300 (размеры кратны 50), толщиной 3; 4; 5; 6 мм. Светопропускание стекла должно быть не менее 84 %. Толщина стекла должна быть равномерной, форма листа прямоугольная. Стекло выпускается высшего и 1-го сортов. Качественным показателем являются допускаемые в пределах нормы пузыри, инородные включения, свиль, пороки поверхности (отпечатки валов, налипания, выколки, матовые пятна и др.), царапины.

Стекло витринное полированное (ГОСТ 13454--77) предназначено для остекления витрин, витражей и окон общественных зданий.

Толщина стекла 8 мм для листов размером 4450Х 2950 и 3950Х X 2950 мм и 6, 5 мм -- для листов остальных размеров.

Стекло листовое узорчатое (ГОСТ 5533--86) используют для заполнения световых проемов и устройства внутренних ограждений в зданиях и сооружениях различного назначения. Оно может быть бесцветное и цветное. Толщина стекла 3, 5...7, 0 мм, длина 600...2500, толщина 400... 1600 мм.

Бесцветное стекло может иметь зеленоватый, голубоватый или желтоватый оттенок. Вводя в стекломассу при варке стекла закись меди, получают красный цвет, закись хрома -- зеленый, оксид кобальта -- синий.

Выпускается стекло 1-го и 2-го сортов. По всей поверхности узорчатого стекла на одной или обеих сторонах имеется четкий рельефный узор. Как правило, применяют стекло для устройства витражей, декоративного остекления перегородок, дверей и оконных проемов, когда требуется получить рассеянный свет и частично исключить видимость, а также снизить уровень солнечной радиации. Путем травления поверхности стекла плавиковой кислотой можно получить морозовидное стекло.

Стекло листовое армированное металлической сеткой (ГОСТ 7981--78) предназначено для заполнения световых проемов и устройства ограждений в зданиях и сооружениях различного назначения.

Размеры стекла (мм): длина -- 800...2000; ширина -- 400... 1600; толщина бесцветного стекла -- 5, 5; толщина цветного стекла -- 6, 0.

Поверхности листов стекла могут быть гладкими (коваными) или одна поверхность -- гладкой, а другая -- рифленой или узорчатой. Рифленой считается поверхность с рифлением высотой менее 0, 3 мм, а узорчатой -- с рифлением высотой более 0, 3 мм.

Теплопоглощающее стекло служит для поглощения инфракрасных лучей. Применяют его для остекления витрин, холодильных установок, складских помещений, т. е. там, где требуется поддержание пониженной температуры.

Выпускают стекло толщиной 3...6 мм с размерами листов от 300X 500 до 2200X3500 мм.

Светорассеивающее стекло применяют для остекления в тех случаях, когда требуется пропускать рассеянный свет с полным или частичным отсутствием видимости. Такое стекло изготовляют двух типов: глушеное (цветное или молочно-белое) и матированное (бесцветное или цветное). Размеры листов стекла от 250X250 до 1000X 1800 мм, толщина 3...6 мм.

Цветное листовое стекло (красного, синего, зеленого, желтого цветов) бывает гладким, рифленым и узорчатым с одной или двух сторон. Применяют для декоративного оформления детских учреждений, парков, павильонов и различных декоративных витражей. Максимальный размер стекла синего, зеленого, желтого цвета при толщине 3 мм-- 1000X750 мм, а красного-- 1000X500 мм.

Блоки стеклянные пустотелые (ГОСТ 9272--81) цветные и бесцветные применяют для заполнения световых проемов и устройства внутренних и наружных светопропускающих ограждений (перегородок, стенок). Изготовляют их размерами 294X 194X98; 244Х

X 244X75 и 244X244X98; 194X 194X98 мм, массой 4, 3 и 2, 8 кг. Наружные поверхности гладкие, внутренние -- рифленые.

Стеклопакеты клееные (ГОСТ 24866--81) --это изделия, состоящие из двух (или более) плоских листов стекла, соединенных между собой по периметру таким образом, что между ними образуется герметически замкнутая камера с прослойкой осушенного воздуха.

Стеклопакеты в зависимости от конструкции подразделяют на следующие типы: СПК-1 -- однокамерные (двухслойные) без обрамляющей рамки; СПКР1 -- однокамерные (двухслойные) с обрамляющей рамкой; СПК2 -- двухкамерные (трехслойные) без обрамляющей рамки.

Размеры стеклопакетов (мм): высота (длина) -- 400...2550, ширина -- 400...2950, толщина -- не более 46. Однокамерные стеклопакеты должны иметь расстояние между стеклами 9, 12 и 15 мм, двухкамерные---9... 12 мм. Ширина герметизирующего слоя стекло- пакетов должна быть не менее 13 мм. Ширина полки обрамляющей рамки (15 =+= 1) мм.

Для изготовления стеклопакетов применяют оконное, термически полированное, витринное полированное и неполированное стекло. Распорные и обрамляющие рамки, соединительные уголки распорных рамок делают из ленты алюминиевых сплавов.

Для заполнения внутренней полости распорной рамки стекло- пакета в качестве влагопоглотителя используют технический сили- кагель или синтетический гранулированный без связующих веществ цеолит, а для герметизации применяют нетвердеющие мастики и вулканизирующие герметики.

Преимущества остекления стеклопакетами по сравнению с обычным остеклением заключаются в следующем: световая площадь проемов увеличивается на 25......30 %; значительно снижаются теплопотери и звукопроводимость; не запотевают, не замерзают и не загрязняются внутренние поверхности. Стеклопакеты монтируют в деревянные, металлические или пластмассовые переплеты.

Стеклопакеты применяют для остекления оконных проемов, дверных полотен, витрин, витражей, зенитных фонарей как в жилых, так и в общественных и промышленных зданиях.

Стекло строительное профильное (ГОСТ 21992--83) изготовляют в виде отдельных элементов. Может быть бесцветным и цветным, неармированным и армированным стальной сеткой, с гладкой, рифленой или узорчатой поверхностью. Применяют для устройства светопрозрачных ограждающих конструкций в зданиях и сооружениях различного назначения.

Профильное стекло выпускают трех типов: швеллерное профильное, коробчатое профильное (с одним и двумя швами) и ребристое профильное.

Стекло закаленное эмалированное -- стемалит (ГОСТ 22279-- 76) -- плоское стекло, покрытое с одной стороны эмалевой краской и подвергнутое термообработке с целью упрочнения стекла и закрепления краски на его поверхности.

Стемалит предназначается для наружной и внутренней отделки стен и перегородок зданий и сооружений. Он обладает высокой свето-, тепло-, морозостойкостью и влагонепроницаемостью. Легко очищается от загрязнения и прост в эксплуатации. Вырабатывается различных цветов. Толщина стемалита 5...7, 5 мм; длина -- 400......1500 мм с интервалом 100 мм; ширина 900...1100 мм с интервалом 50 мм.

Стекло органическое техническое (ГОСТ 17622--82*) представляет пластифицированный и непластифицированный полимер метилового эфира метакриловой кислоты и сополимер. Применяется в различных отраслях народного хозяйства.

Стекло выпускается следующих марок: ТОСП -- стекло органическое техническое пластифицированное; ТОСН -- стекло органическое техническое непластифицированное; ТОСС -- стекло органическое техническое сополимбрное.

В зависимости от разнотолщинности; состояния внешней поверхности и физико-механических свойств оргстекло выпускается 1-го и 2-го сортов. Может быть прозрачным, цветным прозрачным и цветным непрозрачным. Цветное стекло (красное, желтое, оранжевое, зеленое и синее) делают толщиной 3, 4 и 5 мм с линейными размерами до 1150X1250 мм.

Оптическое стекло. К оптическому стеклу предъявляют особые технические требования. Среди них -- однородность, оцениваемая на основании экспертного анализа по степени и количеству находящихся в нём свилей ипрозрачности в заданном диапазоне спектра. Специфические рецептуры (например, добавление редкоземельных элементов) позволяют тонко подбирать оптические свойства стёкол для создания сложных оптических систем с наилучшей компенсацией искажений.

В зависимости от значений показателя преломления и коэффициента дисперсии (или средней дисперсии) оптические стёкла делятся на различные типы. ГОСТ 3514--94 устанавливает следующие типы бесцветных оптических стёкол:

· Лёгкие кроны (ЛК)

· Фосфатные кроны (ФК)

· Тяжёлые фосфатные кроны (ТФК)

· Кроны (К)

· Баритовые кроны (БК)

· Тяжёлые кроны (ТК)

· Сверхтяжёлые кроны (СТК)

· Особые кроны (ОК)

· Кронфлинты (КФ)

· Баритовые флинты (БФ)

· Тяжёлые баритовые флинты (ТБФ)

· Лёгкие флинты (ЛФ)

· Флинты (Ф)

· Тяжёлые флинты (ТФ)

· Сверхтяжёлые флинты (СТФ)

· Особые флинты (ОФ)

В каждый из типов входит несколько марок стёкол, в общей сложности их количество, определённое ГОСТом, составляет 180.

Обработка оптического стекла не менее важна, чем свойства материала, и более того -- тесно связана с механическими и температурными характеристиками стекла. Только учёт всего комплекса факторов (нагрев при шлифовке, распределение усилий и деформаций при монтаже заготовки и т. д.) позволяет получить оптический элемент с формой, строго соответствующей расчётной.

Высокосортные оптические стёкла используются в наиболее наукоёмких областях промышленности -- военной, аэрокосмической, при создании приборов для фундаменатльных научных исследований и потребительской оптики высшего класса. Поэтому достигнутый уровень технологии изготовления и обработки оптического стекла отражает уровень развития промышленности в целом.

Прозрачное стекло

Изготовление старинного стекла основывалось на использовании неочищенных природных материалов -- песка, золы, соды, бедных загрязнённых минералов. Как результат -- стекло часто было мутным и изобиловало включениями. Рецептура прозрачного стекла была известна ещё в древности, о чём свидетельствуют античные флаконы и бальзамарии, в том числе и цветные, -- на помпейских фресках мы видим совершенно прозрачную посуду с фруктами. Но вплоть до Средневековья, когда огромное распространение получают витражи, не приходится встречать образцов стеклоделия, выраженно обладающих этими свойствами



Цветное стекло

Обычная стеклянная масса после остывания имеет желтовато-зелёный или голубовато-зелёный оттенок. Стеклу можно придать окраску, если в состав шихты добавить, например, оксиды тех или иных металлов, которые в процессе варки изменят его структуру, что после остывания, в свою очередь, заставляет стёкла выделять определённые цвета из спектра проходящего сквозь них света. Железистые соединения окрашивают стекло в цвета -- от голубовато-зелёных и жёлтых до красно-бурых, окись марганца -- от жёлтых и коричневых до фиолетовых, окись хрома -- в травянисто-зелёный, окись урана -- в желтовато-зелёный (урановое стекло), окись кобальта -- в синий (кобальтовое стекло), окись никеля -- от фиолетового до серо-коричневого, окись сурьмы или сульфид натрия -- в жёлтый (в самый же красивый жёлтый окрашивает, однако, коллоидное серебро), окись меди -- в красный (так называемый медный рубин в отличие от золотого рубина, получаемого прибавкой коллоидного золота). Костяное стекло получается замутнением стекломассы пережжённой костью, а молочное -- прибавкой смеси полевого и плавикового шпата. Теми же прибавками, замутнив стекломассу в очень слабой степени, получают опаловое стекло. Окрашенные стёкла, помимо других областей применения, используют в качестве цветных светофильтров.

Художественное стекло

Этот материал изначально, и в силу разнообразия своих декоративных возможностей, и благодаря уникальным свойствам, в том числе -- подобию красивейшим самоцветам, а порой в чём-то и превосходя их, именно через изобразительное творчество, с момента, когда слиток впервые оказался на ладони мастера, -- радует и, вероятно, всегда, чаруя, будет присутствовать в жизни способного ценить его красоту. Нелишним будет напомнить и то, что некогда ценой своей с золотом могло соперничать только стекло. Действительно, самые ранние его рукотворные образцы -- украшения. Выдувание стекла -- операция, позволяющая из вязкого расплава получить различные формы -- шары, вазы, бокалы.

С точки зрения стеклодува стёкла делятся на «короткие» (тугоплавкие и термостойкие, например -- «пирекс»), пластичные в весьма узком диапазоне температур, и «длинные» (легкоплавкие, например -- свинцовое) -- имеющие этот интервал значительно более широким.

Важнейший рабочий инструмент стеклодува, его выдувальная трубка -- это полая металлическая трубка длиной 1--1, 5 м, на одну треть обшитая деревом и снабжённая на конце латунным мундштуком. Пользуясь трубкой, стеклодув набирает из печи расплавленное стекло, выдувает его в форме шара и формует. Для этого ему нужны металлические ножницы для отрезания стеклянной массы и прикрепления её к трубке, длинные пинцетообразные клещи из металла для вытягивания и формования стеклянной массы, для образования тиснёных украшений и т. д., сечка для отсекания всего изделия от трубки и деревянная ложка (скалка, долок -- в форме коклюшки) для разравнивания набранной стекломассы. Предварительно отформованное с помощью этих инструментов стекло («баночку») стеклодув вкладывает в форму из дерева или железа. Оставшийся от отшибания след (насадок, колпачок) приходится удалять шлифовкой.

Готовое изделие отшибают от трубки на вилы и несут в отжигательную печь. Отжиг изделия производится несколько часов при температуре около 500 °C с тем, чтобы снять возникшие в нём напряжения. Неотожжённое изделие может из-за них рассыпаться при малейшем прикосновении, а иногда и самопроизвольно. В демонстрационных целях это явление издавна эффектно показывается на батавских слёзках -- застывших каплях из стекла.

· Шлифовка и полировка стекла

· Огранка стекла

· Металлизация и окрашивание стекла

Современные малобюджетные виды художественных работ со стеклом - фьюзинг и лампворк, создание небольших украшений и декоративных предметов с помощью ручной горелки или маленькой настольной электропечки. Они не требуют специальной мастерской, сложного стационарного оборудования и большого количества энергии, изощренных техник, приходящих с многолетним опытом, а материалами для начала могут послужить просто бисер и бутылки. В магазинах для рукоделия уже (2015г.) появляются недорогие готовые наборы, содержащие всё необходимое для первых работ со стеклом прямо на домашней кухне.

Фотохромные, термохромные и атермальные стёкла

Фото- и термохромные стёкла способны обратимо изменять светопоглощение под воздействием, соответственно, света или температуры. Фотохромные стёкла, темнеющие на свету, с середины XX века широко используются в качестве линз очков-«хамелеонов», для остекления зданий в жарком климате. На автомобилях такое стекло не прижилось из-за неподходящих характеристик затемнения, но часто применяются атермальные стёкла, слабо пропускающие инфракрасные лучи и уменьшающие разогрев салона солнцем; отличить их можно по характерному, как правило, зеленоватому оттенку.

Стекло как диэлектрик

Как материал для изоляторов стекло отличают высокая электрическая прочность, устойчивость к поверхностному пробою, сравнительно малые диэлектрические потери, термостойкость, газонепроницаемость материала и спаев, инертность, относительная прочность и высокая стабильность размеров, неизменность параметров во времени при соответствующем выборе режимов. Стеклянные изоляторы используются в высоковольтных линиях электропередач, в подавляющем большинстве электровакуумных приборов, корпусах конденсаторов, транзисторов, микросхем, индикаторов, реле и других электронных компонентов, особенно -- ответственных исполнений. Известны конденсаторы в виде спечённого пакета металлических пластин, изолированных стеклом, и провода в жаростойкой изоляции из стекловолокна.

Остекловывание радиоактивных отходов

Захоронение радиоактивных отходов требует надёжного связывания соединений радиоактивных изотопов независимо от их дисперсности, водорастворимости, газо- и тепловыделения, изменения объёма со временем. Для этой цели широко применяется вплавление ядерных отходов в стекломассу. Соответствующие соли и оксиды либо растворяются в стекле, включаясь в его химическую структуру, либо остаются в виде мелкодисперсных кристаллов, окружённых массой стекла ("матрицей"). Блок из такого материала достаточно прочен, стабилен и химически инертен, чтобы предотвратить разнос радиоактивных веществ в окружающую среду с водой и воздухом. Блоки помещаются в хранилища, например, глубокие скважины в толще устойчивых и непроницаемых горных пород, где способны пролежать сотни лет до естественной потери радиоактивности. Этот же способ предлагается использовать и для консервации некоторых токсичных веществ.



Заключение

Любой материал, который при охлаждении переходит из жидкого состояния в твердое без кристаллизации, правильно называть стеклом независимо от его химического состава. Под это определение подпадают как органические, так и неорганические материалы. Однако стекла, используемые в широком обиходе, почти всегда изготавливают из неорганических оксидов.

Теперь стекло легко приспосабливают к требованиям заказчика. Оно может быть прозрачным, полупрозрачным или непрозрачным, окрашенным или бесцветным. Некоторые виды стекла так же легки, как алюминий, а другие так же тяжелы, как чугун; есть стекла, по прочности превосходящие сталь. Из них изготавливаются волокна в 10 раз тоньше человеческого волоса и листы, столь же тонкие, как бумага. Стеклянные изделия могут быть крошечными, хрупкими и легкими или такими массивными, как сплошное 508-сантиметровое, 20-тонное зеркало Паломарского телескопа.



Список литературы

· Шульц М. М., Мазурин О. В. «Современные представления о строении стёкол и их свойствах». Л.: Наука. 1988

· Рожанковский В. Ф. Стекло и художник. «Наука». Москва. 1971

· рзамазов Б. Н., Сидорин И. И., Косолапова Г. Ф. Материаловедение. - М.: Машиностроение, 1986. - 384 с.

· 2. Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П. Материаловедение. - М.: Машиностроение, 1980. - 493 с.

· 3. Мазурин О.В. Стекло: природа и строение. - М.: Знание, 1985. - 143 с.

· http://stroy-spravka.ru/article/osnovy-proizvodstva-stekla

· http://expertmeet.org/topic/17429-steklo/

· http://www.libma.ru/tehnicheskie_nauki/materialovedenie_konspekt_lekcii/p13.php

Размещено на Allbest.ru

...