Стекло: основные свойства и характеристики

С давних пор для осветления и придания жилому помещению уюта делали окна. Атак как стекло было большой редкостью, то вместо него использовались другие материалы. К счастью, в настоящее время стекло не редкость: его используют везде и для разных целей. Причем купить можно не только обыкновенное оконнное стекло, но и цветное для изготовления витражей.

Все твердые тела делят на кристаллические и аморфные. Последние обладают свойством плавиться при достаточно высокой температуре. В отличие от кристаллических тел они имеют структуру лишь с небольшими участками упорядоченно соединенных ионов, причем эти участки соединены между собой так, что образуют асимметрию.

В науке (химия, физика) стеклом принято называть все аморфные тела, которые образуются в результате переохлаждения расплава. Эти тела вследствие постепенного увеличения степени вязкости оказываются наделенными всеми признаками твердых тел. Они также обладают свойством обратного перехода из твердого в жидкое состояние.

Стеклом в обыденной жизни называют прозрачный хрупкий материал. В зависимости от того или иного компонента, входящего в состав исходной стекломассы, в промышленности различают следующие виды стекла: силикатные, боратные, боросиликатные, алюмосиликатные, бороалюмосиликатные, фосфатные и другие.

Как и любое другое физическое тело, стекло обладает рядом свойств.

Физические и механические свойства стекла

Плотность стекол зависит от компонентов, входящих в их состав. Так, стекломасса, в больших количествах включающая оксид свинца, более плотная по сравнению со стеклом, состоящим помимо прочих материалов и из оксидов лития, бериллия или бора. Как правило, средняя плотность стекол (оконное, тарное, сортовое, термостойкое) колеблется от 2,24×10 в кубе — 2,9×10 в кубе кг/м3. Плотность хрусталя несколько больше: от 3,5 х 10 в кубе — 3,7 х 10 в кубе кг/м3.

Прочность. Под прочностью на сжатие в физике и химии принято понимать способность того или иного материала сопротивляться внутренним напряжениям при воздействии извне каких-либо нагрузок. Предел прочности стекла составляет от 500 до 2000 МПа (хрусталя — 700-800 МПа). Сравним эту величину с величиной прочности чугуна и стали: соответственно 600-1200 и 2000 МПа.

При этом степень прочности того или иного вида стекла зависит от химического вещества, входящего в его состав.

Более прочны стекла, включающие в свой состав оксиды кальция или бора. Низкой прочностью отличаются стекла с оксидами свинца и алюминия.

Предел прочности стекла на растяжение составляет всего 35-100 МПа. Степень прочности стекла на растяжение в большей степени зависит от наличия различных дефектов, образующихся на его поверхности. Различные повреждения (трещины, глубокие царапины) значительно снижают величину прочности материала. Для искусственного увеличения показателя прочности поверхность некоторых стеклоизделий покрывают кремнийорганической пленкой.

Хрупкость

— механическое свойство тел разрушаться под действием внешних сил. Величина хрупкости стекла в основном зависит не от химического состава образующих его компонентов, а в большей степени от однородности стекломассы (входящие в его состав компоненты должны быть беспримесными, чистыми) и толщины стенок стеклоизделия.

Твердостью обозначают механическое свойство одного материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого. Определить степень твердости того или иного материла можно с помощью специальной таблицы-шкалы, отражающей свойства некоторых минералов, которые расположены по возрастающей, начиная с менее твердого, талька, твердость которого взята за единицу, и заканчивая самым твердым — алмазом с твердостью в 10 условно принятых единиц.

Часто твердость стекла «измеряют» с помощью шлифования, используя так называемый метод определения абразивной твердости. В таком случае ее величина устанавливается в зависимости от скорости отслаивания единицы поверхности стеклоизделия при определенных условиях проведения шлифовки.

Степень твердости того или иного вида стекла в основном зависит от химического состава входящих в него компонентов. Так, использование при создании стекломассы оксида свинца значительно снижает твердость стекла. И, напротив, силикатные стекла достаточно плохо поддаются механической обработке.

Теплоемкостью называют свойство тел принимать и сохранять определенное количество теплоты при каком-либо процессе без изменения состояния.

Теплоемкость стекла прямо зависит от химического состава компонентов, входящих в состав исходной стекломассы. Его удельная теплота при средней температуре равна 0,33-1,05 Дж/(кгхК). Причем чем выше в стекломассе содержание оксидов свинца и бария, тем ниже показатель теплопроводности. Но вот легкие оксиды, такие, например, как оксид лития, способны повысить теплопроводность стекла.

При изготовлении стеклоизделий следует помнить о том, что аморфные тела, обладающие низкой теплоемкостью, остывают значительно медленнее, чем тела с высоким показателем теплоемкости. У таких тел наблюдается также увеличение количества теплоемкости с повышением внешней температуры. Причем в жидком состоянии этот показатель растет несколько быстрее. Это характерно и для стекол различных типов.

Теплопроводность. Таким термином в науке обозначают свойство тел пропускать через себя теплоту от одной поверхности до другой, при условии, что у последних разная температура.

Известно, что стекло плохо проводит тепло (кстати, это свойство широко используется в строительстве зданий). Уровень его теплопроводности в среднем составляет 0,95-0,98 Вт/(м х К). Причем наболее высокий показатель теплопроводности отмечен у кварцевого стекла. С уменьшением доли оксида кремния в общей массе стекла или при замене его на любое другое вещество уровень теплопроводности понижается.

Температура начала размягчения — это такая температура, при которой тело (аморфное) начинает размягчаться и плавиться. Самое твердое —- кварцевое — стекло начинает деформироваться только при температуре 1200-1500 °С. Другие типы стекол размягчаются уже при температуре 550-650 0С. Эти показатели важно учитывать при различных работах со стеклом: в процессе выдувания изделий, при обработке краев этих изделий, а также при термической полировке их поверхностей.

Величина температуры начала плавления того или иного сорта и вида стекла определяется химическим составом компонентов. Так, тугоплавкие оксиды кремния или алюминия повышают температурный уровень начала размягчения, а легкоплавкие (оксиды натрия и калия), напротив, понижают.

Тепловое расширение. Этим термином принято обозначать явление расширения размеров того или иного тела под воздействием высоких температур. Эту величину очень важно учитывать при изготовлении стеклоизделий с различными накладками по поверхности. Материалы для отделок следует подбирать так, чтобы величина их теплового расширения соответствовала тому же показателю стекломассы основного изделия.

Коэффициент теплового расширения стекол прямо зависит от химического состава исходной массы. Чем больше в стекломассе щелочных оксидов, тем выше показатель температурного расширения, и, наоборот, присутствие в стекле оксидов кремния, алюминия и бора снижает эту величину.

Термостойкостью определяется способность стекла не поддаваться коррозии и разрушению в результате резкой смены внешней температуры. Этот коэффициент зависит не только от химического состава массы, но и от размера изделия, а также от величины теплоотдачи на его поверхности.

Оптические свойства стекла

Преломление света — так в науке называют изменение направления светового луча при его прохождении через границу двух прозрачных сред. Величина, показывающая преломлние света стекла, всегда больше единицы.

Отражение света — это возвращение светового луча при его падении на поверхность двух сред, имеющих различные показатели преломления.

Дисперсия света — разложение светового луча в спектр при его преломлении. Величина дисперсии света стекла прямо зависит от химического состава материала. Наличие в стекломассе тяжелых оксидов увеличивает показатель дисперсии. Именно этим свойством и объясняется явление так называемой игры света в хрустальных изделиях.

Поглощением света определяют способность той или иной среды уменьшать интенсивность прохождения светового луча. Показатель поглощения света стекол невысок. Он увеличивается лишь при изготовлении стекла с применением различных красителей, а также особых способов обработки готовых изделий.

Рассеяние света — это отклонение световых лучей в различных направлениях. Показатель рассеяния света зависит от качества поверхности стекла. Так, проходя сквозь шероховатую поверхность, луч частично рассеивается, и потому такое стекло выглядит полупрозрачным. Это свойство, как правило, используют при изготовлении стеклянных абажуров для ламп и плафонов для светильников.

Химические свойства стекла

Среди химических свойств необходимо особо выделить химическую стойкость стекла и изделий из него.

Химической стойкостью в науке называют способность того или иного тела не поддаваться воздействию воды, растворов солей, газов и влаги атмосферы. Показатели химической стойкости зависят от качества стекломассы и воздействующего агента. Так, стекло, не подвергающееся коррозии при действии воды, может деформироваться при воздействии щелочных и солевых растворов.

Свойства стекла и области применения

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

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

Основные свойства стекла

Главными свойствами стекла любого вида являются:

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

В чём отличия К-стекла от И-стекла?

Современная оконная индустрия развивается очень быстро. Окна уже давно перестали быть конструкциями, единственным назначением которых есть пропуск света в помещение. На сегодняшний день на рынке представлены окна, способные сохранять тепло в помещении и сокращать расходы хозяев на электроэнергию. Они имеют специальные энергосберегающие флоат-стекла, которые и наделяют их этими свойствами.

Что же такое «энергосберегающие стекла»?

Энергосберегающие стекла или, как их еще называют, теплосберегающие или низкоэмиссионные стекла — это стекла, имеющие особенное напыление из цветных металлов или напыление из ПОМ (полупроводниковых оксидов металлов). Такие стекла способны отражать тепловое излучение и, тем самым, не выпускать теплоэнергию из помещения, равно как и не пропускать ее внутрь. В настоящее время для производства энергосберегающих окон используют стекла двух типов: К-стекла и И-стекла.

Особенности К-стекла

К-стеклом называют низкоэмисионные теплосберегающие стекла с твердым покрытием. Такие стекла ориентированы на сохранение тепла внутри помещения. Благодаря прозрачному металооксидному напылению они не пропускают тепловые волны, исходящие от отопительных приборов, но при этом отлично пропускают солнечный свет. Оконные конструкции с К-стеклами помогают улучшить теплообмен в помещении и предотвратить выпадение конденсата. Излучательная способность К-стекла (способность отражать тепловое излучение) равна примерно 0,2.

Особенности И-стекла

И-стекло по своим характеристикам превосходит К-стекло. Коэффициент его излучательной способности достигает 0,04 а, соответственно, оконные конструкции с таким стеклом дают больший энергосберегающий эффект.

Оно производится по иной технологии и является более прозрачным. Однако И-стекло менее прочно, поэтому при транспортировке и установке стеклопакетов с такими стеклами следует соблюдать осторожность.

Преимущества стекол с низкой эмиссией

Однокамерные оконные конструкции с энергосберегающими стеклами имеют больше преимуществ, нежели двухкамерные с обыкновенными:

• они сохраняют больше тепла;
• пропускают больше света;меньше весят;
• имеют практически такую же стоимость (…р. за 1м2).

Энергосберегающие стекла — отличный способ сохранить не только домашнее тепло, но и деньги.

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

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

Определение

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

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

История материала

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

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

Состав

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

Технология

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

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

Виды

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

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

Виды оконных стекол

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

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

Безопасные стекла

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

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

Автостекло

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

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

Современные разработки

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

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

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

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

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

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

Виды стекол и их характеристики

Виды стекол. Ниже приведена краткая характеристика некоторых из них. На первых этажах зданий можно использовать витражные стекла. В процессе производства на такое стекло наносят узоры, что способствует снижению  сквозной   видимости   или   даже   сводит   ее к нулю. Кроме того, такие стекла снижают проникновение в помещение солнечного света.

Закаленное стекло

Закаленное стекло обладают повышенной безопасностью. Если его случайно разбить, оно не образует острых кромок, а значит, и не причинит особого вреда оказавшемуся поблизости человеку. Чтобы стекло приобрело такое свойство, его сначала нарезают в соответствии с заданными размерами (после обработки сделать это будет уже невозможно) и обрабатывают кромки, а затем подвергают термической обработке — спеканию при температуре выше 800° С.
Особо прочной разновидностью каленого стекла является стемалит. Перед закалкой на одну его сторону наносят слой непрозрачной легкоплавкой керамической краски. Стемалит остается неповрежденным даже при падении на него тела массой 800 г с высоты 800 мм.

Триплекс

Триплекс состоит из трех слоев: 2 закаленных стекол с проложенной между ними защитной пленкой, которая способна удерживать образующиеся при механическом разрушении осколки.

Стекловолоконный лист, или стеавит, изготавливают из двух обычных стекол, между которыми прокладывают светорассеивающую стекловолоконную прокладку. По периметру стекла склеивают герме­тиком и покрывают кантом из водостойкой ленты. Стеавит помогает создать в помещении рассеянное освещение и снижает проникновение солнечных лучей внутрь него.

Армированное стекло

Повышенной прочностью обладают армированные стекла. В качестве усиливающего компонента в них используют металлическую сетку, которую помещают внутрь стекла. Оно способно выдержать удар предмета массой 225 г при его падении с высоты 2 м. Если же стекло все-таки разрушается при сильном механическом воздействии, то металлическая сетка удерживает образующиеся осколки.

Бронированное стекло

Бронированные стекла остаются не поврежден­ными даже при попадании в них пули. Для их производства применяют обычное стекло толщиной до 8 мм, которое покрывают изготовленной по особой технологии­ пленкой толщиной около 0,5 мм. Бронированные стекла характеризуются разной степенью защиты:

1. Стекла I степени защиты состоят из 4 стекол, каждое из которых имеет толщину 4 мм. Они защищают от пистолетной пули.
2. Стекла II степени защиты тол­щиной до 36 мм выдерживают автоматную очередь.
3. Стекла III и IV степеней защиты толщиной 44 мм спо­ собны защитить и от снайперской пули.

Противопожарное стекло

Противопожарные стекла толщиной 16 мм подразделяются на 2 вида. У первого между слоями обычных стекол помещен силикатный слой из кристаллизованной воды. При пожаре он поглощает тепло, а вода начинает испаряться и охлаждать стекло. У второго между слоями из обычных стекол залит прозрачный гель. В случае пожара он темнеет и превращается в пену. Противопожарное стекло, находясь в непосредственной близости от огня, в течение 30 минут нагревается не более чем до 200° С. Обычное стекло за такое же время нагрелось бы до 550° С, если бы было способно выдержать такую температуру и не разрушится гораздо раньше.

Энергосберегающее стекло

На поверхность энергосберегающих стекол на­ несен специальный состав, благодаря которому они беспрепятственно пропускают в помещение солнечное излучение, а тепловое, идущее из квартиры, задерживают, тогда как через обычные стекла теряется до 50% тепла. Таким образом, в помещении с энерго­ сберегающими стеклами зимой бывает теплее, а летом прохладнее, чем в таком же помещении с обычными стеклами.

Тонированное стекло

Тонированные стекла обеспечат одностороннюю видимость помещения, но только в том случае, если освещенность внутри него будет приглушеннее, чем снаружи. Кроме того, летом они отражают 80% солнечной энергии, пропуская лишь 10% ультрафиолета, а в холодное время года снижают теплопотери на 20- 40%. Изготавливают их путем нанесения на обычное стекло особой тонирующей пленки, которая крепится специальным клеем.

Вот далеко не полный перечень всех существу­ющих разновидностей стекла. Выбор того или иного варианта зависит от цели, которую ставит перед собой владелец квартиры: кому-то необходимо лишь огра­дить жилище от чрезмерного шума и проникновения пыли с улицы, для кого-то важнее защитить личное пространство от посторонних глаз или сохранить потери тепла в холодный период. Конечно же, далеко не последнюю роль играют личные предпочтения и материальные возможности.

Стекло как уникальный материал

Стекло как уникальный материал

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

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

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

Виды стекол и их применение

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

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

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

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

Требования к лабораторной посуде из стекла

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

Нужно лабораторную посуду купить в Москве?

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

 

что такое и как производится? Свойства стекла

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

Что значит это слово

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

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

Из чего делают стекло

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

Дополнительные примеси:

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

История производства стекла

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

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

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

Современное производство

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

Производство стекла по этапам:

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

Виды стекла

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

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

Применение стекла

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

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

Физические свойства

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

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

Интересные факты

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

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

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