Химический состав стекол

Вид стекла	Химический состав, %
SiO	Na O	CaO	B O	Al O	MgO	BaO	K O	Fe O
Посудное			7.45	-	0.5	-	-		0.05
Химико-лабораторное	68.4	9.4	8.5	2.7	3.9	-	-	7.1	-
Полированное (флоат-способ)		13,4	8,7	-	0,9	3,6	-	-	0.1; 0,3SO
Медицинское		8,5			4,5		-		-
Термостойкое	80,5		0,5			-	-		-
Радиационно-стойкое	48,2		0,15		0,65	-	29,5	7,5	-

Стекло – это такое состояние аморфного вещества, которое получается при охлаждении переохлажденного расплава. Отличие стекла от кристаллов состоит в отсутствии в нем периодичности строения, дальнего порядка в структуре.

Температурный интервал, в котором происходит процесс стеклования, называется интервалом стеклования и ограничен двумя температурами: со стороны высоких температур Т (температура размягчения), со стороны низких температур Т . Стекло обладает свойствами твердого тела с хрупким разрушением. Температура Т является границей пластического состояния и расплава. При температуре Т из стекломассы уже удается вытягивать тонкие нити.

Стекло приобретает твердость благодаря постепенному возрастанию вязкости при уменьшении температуры. Характеристические температуры Т и Т соответствуют определенным значениям вязкости (рис. 123).

Рис.123.Зависимость вязкости стекла от тем- пературы (пример). Физические состояния: -стеклообразное; -пластичное; -расплав.

Производство стекла состоит из подготовки сырых материалов и их смешивания в определенных соотношениях в однородную ших- ту. В качестве источника главного компонента промышленных стекол – кремнезема (SiO ) – используют кварцевые стекольные пески. Шихта подается в стекло- варенную печь, где ведется варка при температурах 1500…1600 С. На последней стадии температура снижается до 1000 С (Т ).

Формование изделий из стекломассы – расплава проводится в области пластичного состояния на стеклоформующих машинах механическими способами (прессованием, прокаткой, выдуванием и др.).

Для получения листового полированного стекла формование расплава стекла в ленту происходит на ровной поверхности расплавленного олова (флоат-способ). Перемещаясь вдоль ванны, лента стекла охлаждается от 1000 С до 600 С, затем проводится отжиг в туннельной печи длиной 120 метров.

Свойства стекла зависят от сочетания входящих в их состав компонентов. Наиболее характерное свойство стекла - прозрачность (свето- прозрачность оконного стекла 83…90%, а оптического стекла – до 99,95%). Стекло типично хрупкое тело, весьма чувствительное к механическим воздействиям, особенно ударным. Для повышения прочности стекло подвергают упрочнению (закалка, химическая и термохимическая обработка и др.), что ослабляет действие поверхностных микротрещин. Для устранения влияния микротрещин применяют стравливание поверхностного слоя. При стравливании дефектный слой растворяется плавиковой кислотой, а на обнажившийся бездефектный слой наносится защитная пленка, например из полимеров.

Плотность стекла 2200…8000 кг/м , микротвердость 4…10 ГН/м , модуль упругости 50…85 ГН/м . Предел прочности стекла при сжатии равен 0,5..2 ГН/м , при изгибе 30…90 ГН/м . Коэффициент теплопроводности стекла мало зависит от его химического состава и равен 0,7…4,3 Вт/(м К). Коэффициент преломления 1,4…2,2, диэлектрическая проницаемость 3,8…16,0.

Как материал стекло широко используется в различных областях. В соответствии с назначением известны разнообразные виды стекла: оконное, посудное, тарное, химико-лабораторное, термическое, жаростойкое, строи- тельное, оптическое, электровакуумное и многочисленные другие виды стекла технического. В пределах каждого вида стекла имеют самые разнообразные его сорта. В зависимости от условий службы каждого вида и сорта стеклу предъявляются определенные требования в отношении свойств, сформулированные в соответствующих стандартах и технических условиях.