Где используют стекло – Стекло. История и способ изготовления. Развитие и технологии на Поэтому.Ру

Содержание

Применение стекол

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

studfiles.net

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

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

Определение

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

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

История материала

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

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

Состав

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

Технология

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

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

Виды

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

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

Виды оконных стекол

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

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

Безопасные стекла

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

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

Автостекло

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

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

Современные разработки

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

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

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

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

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

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

www.syl.ru

Стекло. Свойства, состав, область применения

Введение.

Темой данной работы является: «Стекло. Свойства, состав и область применения». В рамках данной темы считаю необходимым изучить понятие «стекло», свойства и его состав, а также область применения.

Данную работу считаю необходимой разделить на две главы:

Глава 1. Стекло: состав и свойства.

Глава 2. Применение стекла.

Твердые тела могут иметь кристаллическую или аморфную структуру. Частный случай аморфного состояния — стеклообразное. Комиссия по терминологии АН СССР дала такое определение стеклу: «Стеклом называются все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава независимо от химического состава и температурной области затвердения и обладающее в результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратным».

С точки зрения современных понятий различают термины «стекло» и «стеклообразное состояние». Так, М.М. Шульц и О.В. Мазурин дают следующее определение «стеклообразного состояния»: «Вещество в стеклообразном состоянии (стеклообразным веществом) называется твердое некристаллическое вещество, образовавшееся в результате охлаждения жидкости со скоростью, достаточной для предотвращения кристаллизации во время охлаждения».

Стекло – материал, в основном состоящий из стеклообразного вещества. В составе стекла могут оказаться пузыри, мелкие кристаллики. В материале, в основном состоящем из стеклообразного вещества, может быть даже специально образовано очень большим числом мельчайших кристалликов, делающих материал непрозрачным или придающим ему ту или иную окраску. Такой материал называют «молочным» стеклом, окрашенным стеклом и т.д.

Глава 1.

Стекло: состав и свойства.

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

Элементарные стекла способны образовывать лишь небольшое число элементов – сера (S), селен (Se), мышьяк (As), фосфор (P), углерод (C). Стеклообразные серу и селен удается получить при быстром переохлаждении расплава; мышьяк – методом сублимации в вакууме; фосфор – при нагревании под давлением более 100 МПа; углерод – в результате длительного пиролиза органических смол.

Галогенидные стекла получают на основе стеклообразующего компонента BeF2. Многокомпонентные составы фторбериллатных стекол содержат также фториды алюминия, кальция, магния, стронция и бария. Фторбериллатные стекла находят практическое применение благодаря высокой стойкости к действию жестких излучений, включая рентгеновские и γ-лучи, агрессивных сред – фтор, фтористый водород.

Халькогенидные стекла получаю в бескислородных системах типа Ge-As-X, Ge-Sb-X, Ge-P-X, где X-S, Se, Te. Они прозрачны в ИК — области спектра, обладают полупроводниковой проводимостью электронного типа, обнаруживают внутренний фотоэффект.

Оксидные стекла. Наиболее легко образуют стекла оксиды SiO2, Ge O2, B2O3, As2O3. Большая группа оксидов – TeO2, TiO2, SeO2, MoO3, WO3, BiO3, Al2O3, Ga2O3, V2O3 – образует стекла при сплавлении с другими оксидами или смесями оксидов. Например, легко образуются стекла в системах CaO- Al2O- B2O3; CaO- Al2O; P2O5- V2O5; MemOn-P2O5- V2O5.

В зависимости от основных стеклообразующих компонентов (стеклообразователей) различают оксидные стекла: силикатные; алюмосиликатные; боросиликатные; бороалюмосиликатные; алюмосиликофосфатные; фософорванадатные; силикотитанатные; силикоцирконатные.

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

Важно отметить, что физико-химические свойства стекла зависят от входящих в него оксидов. В общем виде можно отметить влияние главных составляющих стекла.

Кремнезем SiO2 – главная составляющая всех силикатных стекол; в обычных стеклах его концентрация составляет 70…73% по массе. Он повышает вязкость и тугоплавкость стекломассы, улучшает химические и физические свойства стекла, повышает прочность, химическую и термическую стойкость, снижает плотность, температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), показатель светопреломления.

Оксид алюминия Al2O3 повышает тугоплавкость, вязкость и температуру размягчения, поверхностное натяжение расплава стекла, улучшает механические свойства, теплопроводность, химическую стойкость, снижает ТКЛР.

Оксид бора B2O3 снижает температуру плавления, вязкость, поверхностное натяжение и склонность расплава стекла к кристаллизации и ТКЛР, увеличивает термо- и химическую стойкость, улучшает химические свойства.

Оксиды щелочных металлов (Na2O, Li2O, K2O) играют роль плавлений, снижают температуру плавления стекольной шихты и вязкость расплава. В обычных стеклах концентрация их не превышает 14…15%. Они повышают плотность, ТКЛР, диэлектрическую проницаемость и снижают химическую стойкость, электросопротивление стекла.

Поташ K2CO3 придает стеклу чистоту, блеск, прозрачность, увеличивая его светопреломление, и применяется для производства лучших сортов стекла, в частности хрусталя – одного из видов стекла, используемого для высокохудожественных светильников.

Оксиды CaO, MgO, ZnO и PbO повышают механическую прочность, химическую стойкость, показатель светопреломления стекла и улучшает внешний вид стеклоизделий.

Физические свойства. Плотность – масса вещества в единице объема, кг/м3; d=M/V. Плотность зависит от химического состава. При повышении температуры от 20 до 1300оС плотность большинства стекол уменьшается на 6…12%, т.е. в среднем на каждые 100оС плотность уменьшается на 15 кг/м3.

Упругость – свойство материалов восстанавливать форму и объем после прекращения действия деформирующих сил. Коэффициент пропорциональности между напряжениями и деформациями называется модулем упругости. Упругость стекол в зависимости от их химического состава изменяется в пределах 48*103…12*104 МПа.

Механическая прочность характеризует свойство материалов сопротивляться разрушению при воздействии внешних нагрузок. Мерой прочности является предел прочности – максимальное напряжение, вызывающее разрушение материала под действием статической нагрузки или удара.

Твердость стекла зависит от химического состава. Стекла имеют различную твердость в пределах от 4000…10000 МПа. Наиболее твердыми являются кварцевое или малощелочное боросиликатное стекло (до 10…12% B2O3). С увеличением содержания щелочных оксидов твердость стекол снижается. Наиболее мягкие многосвинцовые стекла.

Хрупкость. В области низких температур (ниже tg – температуры стеклования) стекло наряду с алмазом и кварцем является идеально хрупким материалом, т.е. способно разрушаться под действием механических напряжений без заметной пластической деформации. Поскольку хрупкость четче всего проявляется при ударе, ее характеризуют прочностью на удар, которую определяют работой удара, отнесенной к единице объема разрушаемого образца, называемой удельной ударной вязкостью. Прочность стекла на удар зависит от многих факторов. Введение B2O3 (до 12%) повышает прочность на удар почти вдвое, введение MgO, Fe2O3, увеличение содержания SiO2 – на 5…20%. Для силикатных стекол ударная вязкость составляет 1,5…2 кН/м, что на 2порядка ниже, чем у металлов.

Теплоемкость стекол различного химического состава колеблется от 0,3 до 1,05 кДж/(кг*К). С повышением температуры до tg теплоемкость увеличивается незначительно, в интервале tg – tf быстро возрастает. С увеличением содержания PbO и BaO – уменьшается.

Теплопроводность характеризует способность вещества проводить тепло в градиентном температурном поле. Стекло малотеплопроводно. С повышением температуры теплопроводность увеличивается и при нагревании выше tg примерно удваивается.

Термическое расширение тел. Нагревание тела при постоянном объеме вызывает увеличение линейных размеров и объемов. Термическое расширение характеризуется объемным и линейным коэффициентами температурного расширения. Истинные значения определяют как дифференциальные величины, учитывающие приращение размеров тела при повышении температуры:

β = α=,

где V0 и l0 – начальные объем и длин тела.

На практике пользуются средними величинами, вычисленными в некотором интервале температур Δt = 0…100; 100…200оС и т.д.

Оптические свойства. Пропускание, поглощение, преломление, рассеяние и отражение света является результатом взаимодействия электромагнитного излучения с веществом.

Луч «белого» света разлагается стеклом на спектр, что носит название «дисперсии» света. Показатель преломления и дисперсию относят в определенным длинам волн.

Стекла с определенными заданными коэффициентами преломления и дисперсий называется оптическими. Они должны обладать особенно высокой прозрачностью.

Для строительного листового стекла (оконного, витринного) необходимо учитывать, что коэффициент светопропускания прямо зависит от отражающей способности поверхности стекла и от его поглощающей способности. Теоретически даже идеальное, непоглощающее свет стекло не может пропускать света более 92%, так как обе его поверхности отразят не менее 8% световых лучей.

Коэффициент отражения света от поверхности стекла может быть снижен (это просветление оптики) или увеличен путем нанесения тонкой пленки некоторых материалов, имеющих меньший коэффициент преломления, чем стекло.

Электрофизические свойства. Стекло относится к диэлектрикам, в которых проявляется преимущественно ионная проводимость. При температуре ниже 200оС объемная электропроводимость стекол незначительно: 10-11…10-12 Ом-1м-1, в связи с чем стеклянные изоляторы используются в высоковольтных линиях электропередач. С увеличением содержания щелочных оксидов электропроводность возрастает. Пленка SnO2 обусловливает поверхностную проводимость. Фосфорванадатные и халькогенидные стекла обладают полупроводниковой проводимостью 10-5Ом-1м-1. Важным свойством является диэлектрическая проницаемость, которая колеблется от 3,75 (кварцевое стекло) до 16,20 (свинцовое стекло).

Электрическая прочность стекла в однородном электрическом поле достигает высоких значений – 100…300 кВ/мм. В неоднородном электрическом поле с ростом температуры и увеличением толщины образца пробивное напряжение сильно снижается за счет теплового пробоя, вызванного диэлектрическими потерями.

Химическая стойкость стекол. По характеру действия на стекло реагенты можно разделить на две группы. К первой группе относятся вода, влажная атмосфера, растворы кислот (кроме фосфорной и плавиковой), нейтральные или кислые растворы солей, т.е. реагенты с рН ≤ 7; ко второй – реагенты с рН>7, т.е. растворы щелочей, карбонатов и т.п. По механизму воздействия сюда же относятся фосфорная и плавиковая кислоты.

Повышение температуры способствует разрушению стекла любым реагентом. С повышением температуры на каждые 10оС в области до 100 оС скорость растворения растет в 1,5…2 раза. В автоклавах в условиях повышенных температур и давлений удается полностью растворить большинство силикатных стекол.

Большое влияние на скорость химического разрушения стекол оказывает качество их отжига. Закаленные стекла разрушаются в 1,5…2 раза быстрее, чем стекла, хорошо отожженные.

Глава 2.

Применение стекла.

Строительное листовое стекло, стеклянные изделия различной номенклатуры и стекломатериалы широко применяются для остекления различных проемов, в ограждающих конструкциях, отделке и декорирования зданий, теплоизоляции и других изделий.

Виды стекол, их ассортимент и области применения приведем в таблице:

Стекла и изделия из них

Ассортимент стекла

Область применения

Листовое строительное

Стекло листовое

Остекление окон

Витринное неполированное

Остекление витрин, окон, дверей, фонарей верхнего света

Витринное полированное

Остекление витрин, окон, дверей, мебели

Мебельные

Изготовление мебели

Зеркальное

Изготовление зеркал

Листовое безопасное и упрочненное стекло

Армированное

Остекление фонарей, промышленных зданий, остекление помещений с повышенными требованиями безопасности

Закаленное строительное

Крупногабаритные панели, двери, перегородки, ограждения, полы, потолки

Безосколочное многослойное

Изготовление дверей, перегородок, смотровых окон

Листовое со специальными свойствами

Увиолевое-пропускающее ультрафиолетовые лучи

Остекление лечебных учреждений, детских садов, инкубаторов, парников, оранжерей

Поглощающее ультрафиолетовые лучи

Остекление перегородок архивных и других помещений с архивными книжными и художественными материалами

Теплозащитное (теплопоглощающее)

Для остекления зданий, сооружений, автомобильного транспорта

Теплоотражающее (с пленочным покрытием)

Остекление зданий в районах Крайнего Севера; остекление специальных зданий, использование в стеклопакетах

Стекло с низкоэмиссионным твердым покрытием

Устройства специального назначения

Токопроводящие

Бесцветные полупрозрачные зеркала

Архитектурная отделка зданий

Листовое цветное декоративное стекло

Окрашенное в массе

Для облицовки, как декоративное

Накладное

Для облицовки зданий в световых проемов, витражах

Марблит

Для облицовки внутренних стен, перегородок, жилых и общественных зданий; для отделки мебели

Стемалит

Для наружной и внутренней облицовки зданий и для изготовления многослойных навесных панелей

Узорчатое. Декоративное — «мороз» и «метелица»

Остекление дверей, перегородок, мебели; декоративная отделка интерьеров

Архитектурно-строительные и облицовочные изделия из стекла

Строительное профильное — стеклопрофилит

Для строительства стен, перегородок, промышленных и торговых зданий, выставочных залов, предприятий общественного питания и на транспорте

Стеклопакеты

Для остекления промышленных, жилых, гражданских зданий, холодильных установок

Стеклянные блоки, прессованные линзы, призмы

В вертикальных стенах, перегородках, фонарях, в стекложелезобетонных покрытиях

Облицовочные изделия из стекла

Для облицовки бетонных панелей

Плитки: облицовочные – способом проката: прессованные эмалированные

Для облицовки стеновых панелей и кирпичных стен

Стеклянные трубки

Для сооружения напорных, безнапорных и вакуумных трубопроводов для транспортирования агрессивных жидкостей и газов (за исключением плавиковой кислоты) пищевых продуктов, воды и др. при температурах от -50оС до 120 оС

Шлакоситаллы

Наружная облицовка цоколей, стеновых панелей зданий, внутренняя защитно-декоративная облицовка стен, перегородок; покрытие полов в промышленных зданиях и сооружениях; защита конструкций и оборудования от агрессивных сред

Теплоизоляционные и звукоизоляционные стекломатериалы

Пеностекло

В качестве тепло- и звукоизоляционного материала в строительстве, а также как декоративно-акустическое, фильтрующее, влагозащитное

Теплозвукоизоляционные материалы на основе супертонких штапельных стекловолокон (СВ):

АТМ – 1 (стекломаты)

Для тепловой и звуковой изоляции строительных конструкций и трубопроводов, газовых плит, холодильных аппаратов

Стекловата теплозвукоизоляционная

Для теплоизоляции строительных конструкций

АТМ (вата или маты)

В качестве утеплителя любой формы

Теплоизоляционный материал М-15

Для теплоизоляции элементов конструкций жилых и общественных зданий, а также в звукоизолирующих и звукопоглощающих конструкциях

Прокладки теплоизоляционные строительные

Для изоляции строительных конструкций

Художественное стекло в строительстве и архитектуре

Декоративное стекло в архитектурной отделке

Декоративные детали из стекла; хрустальные колонны метро; хрустальный фонтан; хрустальный иконостас

Архитектурные элементы из стекла: монументальная скульптура, витражное стекло, мозаичная живопись.

Осветительная арматура, светильники, люстры, бюсты из стекла, художественные изделия, витражи, портретные мозаики, картины из смальт, мозаичные картины станций метро.

Заключение.

Стекло – материал, в основном состоящий из стеклообразного вещества. Вещество в стеклообразном состоянии (стеклообразным веществом) называется твердое некристаллическое вещество, образовавшееся в результате охлаждения жидкости со скоростью, достаточной для предотвращения кристаллизации во время охлаждения. По типу неорганических соединений различают следующие классы стекол: элементарные, металлические, оксидные, галогенидные, халькогенидные, сульфатные, нитратные, карбонатные, фосфатные и др. Элементарные стекла способны образовывать лишь небольшое число элементов – сера (S), селен (Se), мышьяк (As), фосфор (P), углерод (C). Галогенидные стекла получают на основе стеклообразующего компонента BeF2.

Физические свойства. Плотность – масса вещества в единице объема, кг/м3; d=M/V. Упругость – свойство материалов восстанавливать форму и объем после прекращения действия деформирующих сил. Хрупкость. В области низких температур (ниже tg – температуры стеклования) стекло наряду с алмазом и кварцем является идеально хрупким материалом, т.е. способно разрушаться под действием механических напряжений без заметной пластической деформации.

Электрофизические свойства. Стекло относится к диэлектрикам, в которых проявляется преимущественно ионная проводимость.

Список использованных источников и литературы.

Литература.

1. Под ред. Несветаева Г.В. Строительные материалы: учебно-справочное пособие/ Г.В. Несветаева. – Изд. 3-е, перераб. и доп. – ростов н/Д: Феликс, 2007. – 620 с.

2. http://nasio.ru/5/

3. http://www.zavodstekla.ru/prosostav.htm

4.http://window.edu.ru/window/library?p_rid=21299

5.http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B5%D0%BA%D0%BB%D0%BE

6. http://www.silicat.net/index.php?option=com_content&task=view&id=47&Item…

material.osngrad.info

Стекло: структура, свойства, применение

СТЕКЛО: СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

СТЕКЛООБРАЗНОЕ И КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЯ

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

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

СТРУКТУРА СТЕКОЛ

Приведенное выше определение стекла, связанное с традиционным способом его производства и с общими сведениями о его структуре, привело к двум различным направлениям в развитии теории стеклообразного состояния. А.А. Лебедев предположил, что структуру стекла образуют субмикроскопические кристаллы — кристаллиты, расположенные друг относительно друг друга хаотическим образом [6]. Согласно кристаллитной гипотезе стекло является химически однородным.

Исследование стекол методом рентгеноструктурного анализа явилось качественным скачком в понимании природы стеклообразного состояния [6]. Согласно полученным данным было показано следующее: 1) кристаллиты содержат 1 — 2 элементарных ячейки, да и то искаженных, то есть терялся смысл самого понятия «кристаллит», 2) высказано предположение о химически неоднородном строении стекла. Исторически кристаллитная гипотеза сыграла большую роль в понимании природы стеклообразного состояния, но ее пригодность для описания большинства стеклообразных веществ оказалась невелика.

Наряду с кристаллитной гипотезой получили развитие представления шведского ученого В. Захариасена [6], который на основе успехов кристаллохимии силикатов высказал предположение, что структуру оксидных стекол образуют элемент-кислородные полиэдры, аналогичные таковым в кристаллах, но их сочленение не имеет строгого порядка и периодичности, как в кристаллах. Было установлено, что рентгенограммы кварцевого стекла лучше всего интерпретируются в рамках модели непрерывной беспорядочной сетки тетраэдров SiO4 . Атом кремния, окруженный четырьмя атомами кислорода, и отражает ближний порядок в структуре стекла. Для сравнения на рис. 1а, б схематично даны структура кристаллического кварца и структура стеклообразного кварца в виде беспорядочной сетки. Поскольку на рисунке представлена схема в двумерном изображении, каждый атом кремния окружен только тремя атомами кислорода. Понятно, что в реальном тетраэдре один атом кремния и три атома кислорода не могут находиться в одной плоскости. Поэтому схема дает несколько искаженную картину действительных представлений В. Захариасена. Тем не менее она правильно отражает основные идеи его подхода. Как показали многочисленные рентгеновские и нейтронографические (основанные на изучении рассеяния нейтронов стеклом) исследования, наличие неупорядоченной сетки подтверждается применительно к структуре однокомпонентных стекол, таких, как B2O3 , SiO2 , As2O3 , Si, B, и некоторых других. Исследования поведения стеклянных электродов в растворах электролитов также позволили высказать определенные суждения о ближнем порядке в стеклах. На базе экспериментального материала по изучению поведения электродов из разных стекол в растворах электролитов и его теоретического осмысления автором был предложен метод изучения элементов структуры стекла по типу комплексных ионов, таких, например, как [AlO4/2]1 — , [BO4/2]1 — [7].

mirznanii.com

Разновидность стекла и его применение.

В наше время существует множество видов стекла, но сегодня мы попробуем разобраться с такими видами как, оконное; белое стекло; цветное; армированное, узорчатое и немного больше узнать, где и как их применяют.

1. Оконное стекло применяется для остекления окон, теплиц, балконных дверей, витражей и оранжерей, так же из него делают стеклянные двери. В таком стекле отсутствует матовость, и нет радужных пятен, его поверхность не обрабатывают щелочью, они не имеют цвета и совершенно прозрачны. Можно допустить голубой или зеленый оттенок, но только в том случае, если это не повлияет на пропускание света. От способа изготовления, его обработки и, конечно же, размера, зависит его прочность. При покупке, обратите внимание на его торцы и поверхность, так как маленькие трещины, пузыри, царапины, неровные кромки и углы могут снизить его прочность почти до минимума. Толщина обычных оконных стекол от 2,5 до 4 мм., но для витражей и больших окон они совершенно не подойдут, так как могут не выстоять против нагрузки создаваемым ветром. При таких остеклениях используют, толщина около 10 мм.

2. Цветное стекло применяется при внутренней облицовке, для дверных, оконных и декоративных витражей. Изготавливается стеклянная столешница так же из цветного стекла. При художественном оформлении интерьеров и фасадов, также используют цветное стекло. В основном, его применяют в строительстве, окрашивают в массе. И если выбирать такое стекло, опираясь на стандарт, нужно обратить внимание на то, чтобы оно не имело пузырей. А мелкие царапины и не большие растянутые полосы, не особо испортят его качество в применении. Стекла имеющие цвет, больше чем прозрачные поглощают солнечную тепловую энергию, поэтому иногда их называют абсорбирующими.

3. Стекло армированное используют для остекления световых уличных фонарей, для различных видов в перегородках, для балконных конструкций и для окон. Для изготовления армированного стекла используют металлическую стальную сетку с ячейками. Иногда такую сетку покрывают защитным слоем алюминия. Сетка располагается полностью на всю поверхность листа. Но, к сожалению, армирование не может увеличить прочность. Единственный его плюс, это то, что стекло не разлетится на осколки, если вдруг его разобьют. Чтобы убедиться в качестве армированного изделия, нужно всего лишь сделать его разрез. При нарезе стекла оно должно не растрескиваться, а идеально отламываться. Часто, одну из сторон такого изделия делают рифленой или узорчатой. Армированное стекло может быть и цветным, делают его из стекломассы. Самые распространенные цвета, это голубой, зеленый, золотисто-желтый. Установить такие стекла дома, не имея в этом достаточного опыта, нелегко, поэтому часто люди покупают уже готовые застекленные рамы, либо делают их на заказ.

4. Узорчатые стекла используют для остекления окон и дверей, также для различных перегородок, как в промышленных и общественных, так и в жилых помещениях. Такие стекла не советую применять в помещениях, где много копоти и пыли. Данное стекло имеет рельефный рисунок, как на одной, так и на двух сторонах одновременно. Узорчатое стекло может быть цветным и бесцветным. При помощи этого декоративного материала получаются превосходные витражи (внутренние и наружные), перегородки в фойе и вестибюлях, отличные ширмы. Этот материал украшает залы в ресторанах и кафе. Рисунок и цвета узорчатого стекла всегда должно соответствовать утвержденным нормам. Они должны хорошо пропускать и правильно рассеивать свет в помещениях.

Если вам нужно, что-либо остеклить, и вы не знаете, какое именно стекло вам подойдет для этого, лучше всего обратиться к специалисту по этой части. В наше время, в каждом специализированном магазине, есть такие сотрудники, которые помогут вам и дадут совет при его использовании.

Подпишись на нас, чтобы ничего не пропустить:

vanilla.su

Виды и области применения стекла

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

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

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

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

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

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

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

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

mirznanii.com

Где используется стекло с огнеупорными свойствами?

В мире существует большое количество специальных марок стекла, которые применяются для особых целей. По своему составу, свойствам и техническим характеристикам они отличаются от стандартных моделей. Причем степень этого отличия порой доходит до того, что материал вообще не имеет ничего общего со стеклом, кроме названия.

В общем, чем более сложные условия эксплуатации будут у вещества, тем сложнее будет и его строение. Огнеупорное стекло используется в различных отраслях, где материалу приходится вступать в непосредственный контакт с открытым пламенем. Подобные изделия применяются в основном в бытовой жизни в каминах или печах.

Производство огнеупорного материала

Их можно изложить следующим образом:

1. Использование многослойной конструкции, в которой между стеклами заливается специальный полимер, равномерно распределяющий все тепло. Это один из наиболее эффективных методов, потому что нагрев происходит полностью равномерно, даже если источник тепла находится строго в одном месте. Стекла подобной конструкции могут выдерживать краткосрочное воздействие температуры до 760 градусов Цельсия, а нормальным рабочим состоянием для них будет 500 градусов. При этом они не боятся попадания воды на раскаленную поверхность, потому что полимер погасит и такое стрессовое воздействие.
2. Второй метод подразумевает использование однослойного стекла, на поверхность которого будет нанесен огнеупорный полимер. Принцип действия такой же, как и в предыдущем пункте, но эффективность значительно ниже. Этот материал годится только для температур до 120-150 градусов по Цельсию. Используется такое огнеупорное стекло для печи, в которой люди готовят пищу.
3. Нанесение на внутреннюю рабочую поверхность специального состава, который отражает все тепло назад в топку. Это позволяет значительно снизить степень нагревания стекла и уберечь его от трещин и перегревов. Но в этом случае нужно внимательно следить за состоянием изделия и регулярно очищать его от продуктов нагара и сажи. Если этого не делать, то защитный слой через несколько сеансов будет полностью закрыт и не сможет выполнять свои функции, что приведет к быстрому износу. Для очистки также нужно использовать только мягкие материалы, чтобы не повредить протекционный слой, так как восстановить его будет невозможно.
4. Покрытие стекла специальным гелем, который под воздействием температуры изменяет свои свойства, и образует защитный шар, оберегающий стекло. При этом материал утрачивает свою прозрачность. Но гель рассчитан на краткосрочное применение и в основном служит для пожаростойких стекол, которые могут выдержать несколько часов борьбы с огнем, а потом лопаются. Этого времени достаточно для эвакуации людей, чтобы они не пострадали от осколков.

Также отдельно стоит упомянуть огнеупорное жидкое стекло, которое в качестве добавки используется при изготовлении жаростойкого цемента и бетона. Благодаря уникальным свойствам вещество применяют и при производстве огнестойкой краски, обработке дерева и других материалов. На практике оно показывает прекрасные результаты.

Сферы использования стекла с огнеупорными свойствами

Огнестойкие материалы применяются в промышленной и бытовой жизни довольно часто. Что касается стекла, то для него можно выделить следующие отрасли:

• Дверцы для камина с огнеупорным стеклом. Наиболее часто встречающееся изделие. Люди довольно часто используют при оформлении частного дома камин, который будет играть декоративную роль, а не выступать в качестве основного отопителя. Но иногда его могут и зажигать, так что объект должен быть готов к эксплуатации. И без декоративной огнестойкой дверцы просто не обойтись.
• Огнеупорное стекло для плиты или варочной панели тоже нередко используется в современных домах. Подобное изделие является прекрасной альтернативой стандартной газовой печке, потому что занимает гораздо меньше места и позволяет пользователю осуществлять гибкие настройки. Готовить станет намного проще, а стеклянную поверхность можно будет легко отмыть после завершения кулинарных операций, в то время как с конфорками приходилось возиться очень долго.
• Огнеупорная посуда из стекла также нередко приобретается в хозяйство. Она пригодна для непосредственной готовки или разогревания пищи на огне или в микроволной печи. Основное преимущество перед металлом в том, что на внешней поверхности не отмается следов нагара, так что мыть посуду станет намного легче. А прозрачные боковые стенки позволят увидеть, что твориться с едой, не снимая крышки, так что процесс приготовления станет намного проще.

В промышленности огнестойкие стекла могут применяться для защиты рабочего персонала от контакта с огнем в тех отраслях, где используется тепловая энергия в технологическом процессе. Цена огнеупорного стекла будет зависеть от изделия и выбранной марки.

promplace.ru