Используемые в промышленности и быту силикатные стекла можно подразделить на следующие группы:

1 кальций-натрий-силикатные (обыкновенные). Они имеют достаточную химическую и термическую стойкость (до 95 о С), твердость (7-7,5 по шкале Мооса), прозрачность. Их состав определяется назначением, способом выработки и применяемым сырьем.

Приближенный состав: 70-76% оксида кремния, по 8-10% щелочных и щелочноземельных оксидов. Соотношение используемых оксидов определяет свойства и применение стекла. Так, при преобладании оксидов калия (калийны е стекла) оптические свойства стекла повышаются, стекло применяется для изготовления сортовой посуды. Стекла с превышением содержания оксидов натрия (натриевые ) используют для тары, строительства, технических целей.

2 хрустальное стекло имеет голубоватый оттенок, большую прозрачность, блеск. Высокое лучепреломление (“играет” на свету). Повышенную плотность. При ударе издают продолжительный мелодичный звук. В зависимости от состава различают хрусталь свинцовый и бессвинцовый.

Свинцовый хрусталь содержит повышенное содержание оксидов калия, цинка, свинца. По содержанию оксидов свинца различают:

стекло хрустальное, содержащее не менее 10% РbО;

малосвинцовый хрусталь – 18-24%;

свинцовый хрусталь –24-30%,

высокосвинцовый хрусталь – 30-38% РbО.

С увеличением содержания оксидов свинца повышаются оптические свойства и плотность, но снижаются твердость (1,5-2 по шкале Мооса), химическая и термическая стойкость.

Бессвинцовый хрусталь бывает бариевый (не менее 20% оксида бария), циркониевый (8-10% оксида циркония), лантановый (4% оксида лантана). Такой хрусталь не “играет”, имеет повышенную по сравнению со свинцовым хрусталем твердость и поэтому не украшается алмазной гранью.

Хрустальные стекла с повышенным содержанием оксидов свинца, лантана, бария, цинка и др. применяются в качестве оптических стекол. Основное требование к ним - высокая степень однородности, которая обеспечивается тщательным размешиванием массы в процессе варки и тщательным отжигом. Наиболее высококачественная оптика вырабатывается при использовании лантанов ого стекла, которое дает высокую четкость по всему полю изображения. Оптические стекла (кроны, флинты ) выпускаются разных марок, отличающихся показателем преломления и прозрачностью в разных спектрах.

жаростойкое стекло применяется в технических целях, а также для изготовления бытовой жаростойкой посуды.

Кварцевое стекло состоит из чистого кремнезема, его состав аналогичен горному хрусталю. Это стекло термостойкое (температура плавления кремнезема 1713 о С) огнеупорное, химически и радиационностойкое. Применяется для остекления космических аппаратов, деталей приборов, смотровых стекол, световодов волоконной оптики.

Боросиликатное стекло содержит до 12,5% борного ангидрида. Может быть прозрачным –“мерефи ” или непрозрачным – “пирекс ”. Используется для бытовой посуды – столовой, чайно-кофейной, хозяйственной, а также для технических целей.

Лабораторное стекло содержит 18% оксида алюминия и 4-6% борного ангидрида. Обладает высокими химической и термической стойкостью, прозрачностью, бесцветностью. Используется для изготовления всех видов лабораторной посуды.

Ситаллы –стекла кристаллической структуры, благодаря которой приобретают устойчивость к высоким (до 300 о С) температурам и резким перепадам температур. Получают их, вводя в состав стекломассы частичек металлов (центры кристаллизации). Для строительных целей применяют шлакоситаллы , для технических и бытовых изделий – литийсодержащие ситаллы.

Безопасное стекло при разрушении не дает острых осколков. К безопасному стеклу относят:

-натриевое алюмосиликатное закаленное стекло (“дюралекс ”), которое получают быстрым охлаждением струей воздуха нагретых до 600-650 о С изделий;

-триплекс (безопасное трехслойное) состоит из двух слоев силикатного стекла, склеенных бутифолем или целлулоидом в автоклавах под давлением.

многослойное защитное стекло - это склеенные между собой полимерными материалами в различных сочетаниях силикатные стекла, силикатные с органическим, поликарбонатом или упрочняющими пленками. Его подразделяют на ударостойкое , выдерживающее многократный удар свободно падающего тела; устойчивое к пробиванию (обухом и лезвием топора) и пулестойкое (бронестекло). Каждое из них вырабатывается нескольких марок в зависимости от характеристик.

Безопасные стекла применяют для остекления зданий, автотранспорта, в самолетах, танках, кораблях.

Выделяют пять функций стекла, согласно которым и классифицируют виды стекол. Это:

• · теплоизоляция в зимнее время
• · защита комнаты от перегрева в летнее время
• · звукоизоляция
• · обеспечение безопасности
• · эстетическая функция

В зависимости от того, какая функция стекол в интерьере для вас наиболее приоритетна, вы можете выбрать различные виды стекол.

Конечно, самые известные виды стекол - это листовое оконное и витринное стекло. Листовое оконное стекло используется для остекления окон и балконов. Оно прозрачно и бесцветно (допустим легкий голубоватый или зеленоватый оттенок). Витринное стекло толще оконного, также оно полированное. Обе поверхности полированного стекла тщательно шлифуют и полируют, за счет этого изображение не искажается, когда вы смотрите сквозь такое стекло.

Для теплоизоляции используют К-стекло. Это стекло высокого качества имеет прозрачное покрытие, которое хорошо пропускает солнечный свет, но не выпускает наружу тепло.

Также в интерьере часто используют такие виды стекол, как цветное стекло и узорчатое стекло. Листовое узорчатое стекло применяют, к примеру, для изготовления стеклянных дверей. Оно не абсолютно прозрачно благодаря рельефному узору. Такое стекло надежно защитит вас от посторонних глаз. Узор может располагаться на одной или обеих сторонах стекла. Узорчатое стекло. Те, кто считает, что гладкие стекла - это плоско и скучно, кому хочется чего-нибудь эдакого с завитками и загогулинами, могут выбрать узорчатые стекла. Их поверхность щедро украшена всевозможными орнаментами. Сейчас в Европе, например, самый писк - стекла с мелким-мелким геометрическим рисунком. Технология эта новая, и поэтому такие стекла стоят в четыре раза дороже обычных узорчатых. Обычные узорчатые стекла, получаются с помощью метода прокатки еще горячего стеклянного листа через рельефные валики. Но наши умельцы изобретают и свои способы обработки. Например, стекло мороз делают так - на стекло наносят силикатный клей, а затем кладут в печь. В результате получается очень похоже на те узоры, что зимой образуются на наших стеклах. Интересен и процесс рождения узорчатого стекла метелица. Под остывающую пластичную стеклянную массу пускают воздух, который, пробивая себе путь, оставляет на стекле рельефные волны. Брака здесь, конечно, уйма. Но зато красиво и нет ни одного стекла, похожего на другое. Обычные узорчатые стекла стоят в среднем 2 - 15 за 1 кв. м.

Цветное, или тонированное стекло может иметь разный цвет - зеленый, голубой, розовый... Для того чтобы получить цветное стекло, в процессе варки в него кладут специальные добавки. Также цветное стекло может быть двухслойным (бесцветный слой дополняется тонким цветным). Тонированное стекло хорошо использовать для витражей. Тонированное и зеркальное стекло, имеющее соответствующую пленку. На зеркальное наносится тончайшая пленка из серебра, цветное - может быть за счет пленки или за счет добавления какого-либо красителя в шихту. Очень популярны сейчас тонированные с легким оттенком коричневого, зеленого и т.д цветные с ярким насыщенным цветом стекла и те, что с зеркальным эффектом. Тонировать стекло, прошедшее отжиг, можно через любой промежуток времени хоть через год. Делают это так - стекло снова нагревают до 600-700 градусов, потом пульверизатором наносят раствор специальной пленкообразующей соли. В результате химических реакций на поверхности стекла образуются тонкие до 1 микрона прозрачные пленки оксидов металлов.

Эта пленка может быть токопроводящей, радиозащитной, теплопоглощающей голубая, теплоотражающей синяя, поглощающей УФ-лучи желтая, зеркальной пленка из оксида титана, солнцезащитной голубая - из закиси железа, декоративной зеленая и т.д. Есть пленки, которые обладают сразу несколькими свойствами.

Причем можно наносить пленки сразу после изготовления стекла и после этого направлять его на отжиг. Тонированные и зеркальные стекла, которые используются в строительстве, придают зданиям респектабельность и солидность.

Такие виды стекол, как марблит и стемалит - непрозрачны. Марблит, или стекломрамор имеет темный цвет (черный, темно-зеленый) и имитирует естественный камень (мрамор или гранит). Марблит может иметь гладкую, рифленую, кованую или мелкоузорчатую поверхность. Задняя сторона марблитовой плитки - рифленая, так легче сажать его на раствор. Чаще стекломрамор используется для облицовки нежилых помещений (магазинов, больниц и т.п.). Стемалит - это закаленное стекло, покрытое с одной стороны эмалевой краской. Благодаря термообработке стемалит хорошо сохраняет цвет, стоек к воздействию высоких температур и атмосферных явлений, поэтому тоже используется для облицовки.

Также для отделки помещений используют облицовочные коврово-мозаичные плитки. Изковрово-мозаичных плиток можно делать декоративные панно. Поверхность плиток может быть гладкой, рифленой, блестящей или матовой, цвет - практически любым.

Очень интересен такой вид стекла, как увиолевое стекло. Оно пропускает ультрафиолетовые волны в биологической области спектра, благодаря чему его можно использовать в детских садах, школах, больницах, поликлиниках и т.п.

В зависимости от особенностей стеклянных листов и используемого профиля различают такие виды стекол, как стеклоблоки, стеклопакеты, многослойное стекло, профилированное стекло, стеклянные полотна для дверей и стевит (стекловолокнистый лист). Профилированное стекло оснащено профилем швеллерного, ребристого или коробчатого типа (стекор). Стеклоблоки (стеклянные пустотные блоки) имеют герметически закрытую полость и свариваются из двух отпрессованных пластин. Они чем-то похожи на стеклопакеты, состоящие из листовых стекол, которые герметично склеены, спаянны или сварены. Чаще всего стеклопакеты используют в металлопластиковых окнах.

Многослойные стекла склеены из нескольких листовых стекол при помощи промежуточной пленки под воздействием высокого давления и температуры. Оно более безопасно, так как при разбивании за счет пленки не разлетается на куски, а также улучшает тепло- и звукоизоляцию. Стекловолоконный лист (стевит) изготавливается из двух листовых стекол с прокладкой из стекловолокна, соединенных герметиком. Для окантовки используется эластичная водостойкая лента. Стевит обладает светорассеивающим свойством.

Стеклянные полотна для дверей изготавливаются из закаленного стекла повышенной толщины. У них обработаны кромки, а также сделаны вырезы для удобства монтажа.

Энергосберегающее теплозащитное стекло

Оно сейчас расходится на ура во всем мире. И неспроста. Зимой энергосберегающие стекла сохраняют тепло, летом - прохладу. Подсчитано благодаря этим стеклам удается сократить расходы электроэнергии примерно на 30. И вообще снижение тепловых потерь чудодейственным образом отражается на климате всей Планеты - позволяет избежать глобального потепления. Так что, приобретая такие стекла, вы совершаете поступок вселенского масштаба. Я поняла, что технология изготовления таких стекол вообще тема для отдельного разговора. Поэтому мы поговорим об этом в следующий раз. А пока пойдем дальше.

Безопасные и прочные стекла.

Если бы наше привычное оконное стекло изобрели только сегодня, то его наверняка бы запретили использовать из-за несоответствия стандартам безопасности. Например, сейчас в общественных местах, где толчется много народа, стараются ставить безопасные стекла. Самое древнее среди них - армированное стекло, внутри которого проходит металлический скелет-сетка. Оно получается очень просто металлическую сетку вместе со стекломассой прокатывают между валками. Смотрится оно, не очень, но осколки не разлетятся в разные стороны. И хотя такое стекло, это уже прошлый век, оно все равно пользуется спросом недорого и безопаснее обычного. Стоит армированное стекло в среднем 4,5 - 20 за 1 кв. м.

Закаленное стекло более стойкое, чем армированное, и в 10 раз прочнее обычного. Закаливающие процедуры проводят таким образом горячее стекло сразу после изготовления быстро остужают холодным воздухом. В результате ему не страшны ни мороз, ни жара. Если по закаленному стеклу хорошенько двинуть, оно рассыплется на множество стеклянных осколков-крошек. Но так как нет острых краев, они практически безопасны. Видели, наверное, россыпи стеклянной крошки на месте автомобильной аварии Так вот, именно закаленные стекла применяют для остекления автомобилей, автобусов и прочего транспорта, входных дверей и перегородок. Неострые осколки получаются, как говорят специалисты, за счет снятия термических напряжений внутри стекла.

Но самое надежное и безопасное стекло все-таки триплекс. Технология его изготовления примерно следующая. Между двумя листами стекла укладывают полимерную пленку и помещают в автоклав. Пленка сделана из эластичного материала - бутафоля для самых дотошных читателей приведу название полностью - поливинилбутироль пластифицированный. При температуре выше 100 градусов пленка полимеризуется и, как клей, соединяет два листа. Прочность триплекса на удар в 12 раз превышает прочность обычного листового стекла. Если некто попытается разбить триплекс, бедняге придется нелегко.

Но в случае чего осколки не брызнут во все стороны они повиснут на промежуточной пленке, не причинив вреда. Если пленка цветная, то триплекс получается цветной. Кроме того, такая пленка поглощает тепло или свет. Смотрится такое многослойное стекло как монолит. Еще триплекс поглощает звук. Подсчитано, что в крупных городах нам по ушам бьет не менее 72 разновидностей уличного шума, врывающегося в окна. Стоит триплекс в среднем 30 - 40 за кв.м.

Из многослойного стекла, делают лестницы и даже полы. Стеклянный пол на смотровой площадке Останкинской телебашни тоже сделан из многослойного стекла или из прозрачного стеклокристаллического материала. Такой стеклокристаллический материал называется ситаллом.

Его получают из стекол специального состава методом направленной кристаллизации выдержка при определенных температурах для того, чтобы в стекле образовалась кристаллическая фаза. Есть и цветные ситаллы, они внешне напоминают мрамор. Свойства у ситалла просто уникальные прозрачный как стекло, ситалл имеет прочность металла. Он более химически- и износоустойчив. Но вернемся к многослойному стеклу.

Стекла класса А защита от вандализма дают трещину, только если по ним несколько раз хорошенько ударить кирпичом. Стоят такие стекла 30 - 120 за 1 кв.м. Если у вас стоят стекла, защищающие от проникновения класс защиты Б, для них нужно что-то посерьезнее кирпича, к примеру, кувалда. Подсчитано, что, пожалуй, с 70-го удара разбить такое стекло все-таки можно. Но пока злоумышленник будет колотить по стеклу, бдительные соседи, по идее, успеют вызвать милицию. Между прочим, владельцы дорогих особняков, не желающие уродовать окна решетками, ставят именно эти стекла. И правильно делают. Цена на эти стекла 160 - 300 за 1 кв.м. Класс защиты В - пуленепробиваемые стекла. Они стоят от 150 до 1250 за 1 кв.м.

Виды стекла

Вид стекла:Оконное, Посудное, Зеркальное, Парфюмерное,Бутылочное, Полухрусталь, Химико-лабораторное, Термостойкое типа, Опаловое, Термометрическое, Электровакуумное, Стеклянное волокно.

При детальном исследовании стекла изучаются, в зависимости от технических условий, следующие его физико- химические свойства: вязкость, поверхностное натяжение, внутренние напряжения, температура размягчения, удельный вес, предел прочности на сжатие, разрыв и изгиб, твёрдость, модуль упругости, газопроницаемость, термическое расширение, теплоёмкость, теплопроводность, электропроводность, диэлектрические потери, показатель преломления, спектральные характеристики в видимой и невидимой части спектра, химическая стойкость, кристаллизационная способность и другие. Прочность на разрыв зависит от толщины стекла и от термической его обработки. Наибольшей теплопроводностью отличается прозрачное кварцевое стекло.

Характеристика основных видов стекла

СТЕКЛО ОПТИЧЕСКОЕ -- прозрачное стекло любого химического состава, обладающее высокой степенью однородности. Содержат 46,4% РЬО, 47,0% Si0 и другие оксиды; кроны -- 72% SiO, щелочные и другие оксиды.

Оптическое стекло применяется для изготовления линз, призм, кювет и др. Стекло для оптических приборов изготовлялось уже в 18 веке, однако возникновения собственно производства оптического стекла относится к началу 19 века, когда швейцарским учёным П. Гинаном был изобретён способ механического размешивания стекломассы во время варки и охлаждения -- круговым движением глиняного стержня, вертикально погруженного в стекло. Этот приём, сохранившийся до настоящего времени, позволил получить стекло высокой степени однородности.

Производство оптического стекла получило дальнейшее развитие благодаря совместным работам немецких учёных Э. Аббе и Ф. О. Шотта, в результате которых в 1886 возник известный стекольный завод товарищества Шотт в Иене (Германия), впервые выпустивший огромное многообразие современных оптическиъх стекол.

До 1914 производство оптического стекла существовало только в Англии, Франции и Германии. В России начало производства оптического стекла относится к 1916. Оно достигло большого развития только после Великой Октябрьской социалистической революции благодаря работам советских учёных Д.С. Рождественского, И.В. Гребенщикова, Г.Ю. Жуковского, Н.Н. Качалова и др. Основное требование, предъявляемое к оптическому стеклу-- это высокая степень однородности. Отсутствие однородности вызывает отклонение лучей света от их правильного пути, что делает стекло негодным для его прямого назначения.

Однородность оптического стекла нарушается причинами химического и физического порядка. Химическая неоднородность обусловлена местными изменениями химического состава и устраняется размешиванием оптического стекла в процессе варки. Физическая неоднородность вызывается напряжениями, возникающими в процессе охлаждения оптического стекла, и устраняется тщательным отжигом. Оптическое стекло должно иметь определённые оптические свойства-- точные величины показателей преломления для лучей различных длин волн. Большой ассортимент оптического стекла с различными показателями преломления и средней дисперсией имеет огромное значение при расчёте и конструировании оптических систем для снижения их дефектов, в частности для уничтожения вредного влияния вторичного спектра и исправления качества изображения.

Оптические свойства стекла зависят от его химического состава. Разнообразным сочетанием окислов удаётся получить стекло с требуемыми значениями оптических постоянных. Некоторые сорта оптического стекла, например, не содержат кремнезёма (основного составляющего любого стекла), другие содержат обычно применяемые окислители, но в чрезвычайно больших количествах.

Прозрачность оптического стекла должна быть высокой, порядка 90--97% на 100 мм пути луча в стекле. Оптическое стекло должно быть химически устойчивым по отношению к действию влажной атмосферы и к действию слабых кислот, характеризующему «пятнимость» их, т. е. чувствительность к прикосновению рук.

Для производства оптического стекла применяются такие же сырьевые материалы, как и для других типов стекол. Однако требования к чистоте сырья весьма высоки. Особенно вредными примесями являются соединения железа и хрома, окрашивающие стекло и увеличивающие его светопоглощепие. Варка оптического стекла производится в одно-, двухгоршковых печах.

Важнейшая операция в производстве оптического стекла-- размешивание стекла в процессе варки и особенно в процессе охлаждения. Для разделки оптического стекла применяются три способа:

• 1) охлаждение стекла вместе с горшком с последующей разбивкой на куски и формовкой этих кусков в нагретом состоянии;
• 2) отливка стекломассы в железную форму;
• 3) прокатка в лист отлитой на стол стекломассы.

Оптические стекла выпускаются стекловаренными заводами в виде прямоугольных кусков различных размеров «плитки» и в виде заготовок -- «прессовки» (линзы, призмы). К оптическим стеклам можно отнести также и специально окрашенные цветные стекла, применяемые для изготовления точных светофильтров, которые в виде плоско-параллельных пластин часто применяются в оптических приборах и служат для изменения спектрального состава проходящего через них света. Эти цветные стекла изготовляются на заводах оптического стекла теми же приёмами, что и оптическое стекло.

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 металлическими 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.

Классификация стекол.

Стеклянные товары.

Стекло – однородное аморфное тело, которое получается при охлаждении стекломассы. Простой пример – берем кубик сахара, нагреваем его до жидкого состояния, а затем охлаждаем. Сахар теряет свою первоначальную кристаллическую структуру и становится аморфным веществом.

История стекла.

Впервые стекло возникло в Древнем Египте за 3 ... 4 тысячелетия до нашей эры. Однако стекла той эпохи даже по внешнему виду отличались от теперешних. Они были, как правило, малопрозрачны, содержали большое количество пузырей. Изготовляли из такого стекла главным образом украшения.

В конце VII в. производство стекла возникает в Венеции где к IX в. оно достигает высокого уровня. Известные венецианские стеклянные витражи и мозаики украшали церкви того периода, а различные художественные изделия из цветного стекла, мозаичное и филигранное стекло, зеркала являлись монополией венецианского стеклоделия. Затем это искусство проникло в другие страны Западной Европы и Ближнего Востока.

В конце XVII в. в Чехии было изобретено стекло, отличающееся чистотой, прозрачностью и твердостью и известное под названием "богемский хрусталь".

Стеклоделие в России возникло в IX - Х вв., т. е. намного раньше, чем в
Америке (XVII в.) и ранее, чем во многих других странах Западной Европы.

Первый стекольный завод в России был основан в 1638 г. под Москвой. На этом заводе изготовляли оконное стекло и другие стеклянные изделия. Большое развитие стеклоделие получило при Петре I. В этот период создаются стекольные заводы под Москвой, в Киеве и других городах. К 1760 г. в России уже насчитывалось более 25 стекольных заводов, расположенных в различных губерниях. Заводы эти вырабатывали главным образом оконное стекло, бутылки и хозяйственную посуду.

Основоположником научных основ стеклоделия в России является М.В. Ломоносов, который в 1752 г. построил под Петербургом фабрику и организовал на ней изготовление цветных стекол. М.В. Ломоносовым разработан метод горячей прессовки стекла.

Состав стекла.

Сырьевые материалы для производства стекла подразделяются на основные или стеклообразующие и вспомогательные.

С помощью основных материалов в состав стекла вводятся различные оксиды, которые при сплавлении образуют стекломассу. Свойства стекла зависят от входящих в него оксидов и их соотношения. Главный оксид - SiO2 - вводят в стекло через кварцевый песок. Песок должен быть свободен от примесей, особенно окрашивающих (оксиды железа, титана, хрома), которые вызывают голубоватые, желтоватые, зеленоватые оттенки стекла, снижают его прозрачность. С повышением содержания диоксида кремния в стекле улучшаются механическая и термическая прочность, химическая устойчивость, но повышается температура варки.

Оксид бора В2О3 облегчает варку, улучшает физико-химические свойства стекла.

Оксид алюминия А12О3 способствует повышению прочностных показателей и химической устойчивости стекла.

Щелочные оксиды Nа2О, К2О понижают температуру варки стекла, облегчают формование изделий, однако уменьшают прочность, термостойкость и химическую устойчивость.

Оксиды кальция, магния, цинка увеличивают химическую устойчивость и термостойкость изделий. Оксиды бария, свинца и цинка повышают плотность, улучшают оптические свойства и поэтому применяются в производстве хрусталя.

Вспомогательные материалы вводят для улучшения потребительских свойств стекла. По назначению их подразделяют на осветлители, обесцвечиватели, глушители, красители, восстановители и окислители.

Осветлители способствуют удалению из стекломассы газов, образующихся при разложении сырьевых материалов. Из-за газовых включений масса стекла становится непрозрачной. В качестве осветлителей применяют селитру, аммонийные соли, триоксид мышьяка. При нагревании осветлители разлагаются, в виде паров поднимаются вверх и увлекают за собой газообразные включения.

Обесцвечиватели погашают или ослабляют нежелательные цветные оттенки. Из-за небольших примесей оксидов железа стекло имеет зеленовато-голубоватый оттенок и, чтобы сделать этот оттенок незаметным применяются обесцвечиватели. Применяют 2 метода обесцвечивания-физический и химический. При физическом методе в состав стекломассы вводят дополнительный краситель, который нейтрализует действие основного. К физическим обесцвечивателям относятся соединения марганца, кобальта и др. Химические обесцвечиватели переводят окрашенные соединения в неокрашенные. К ним относится селитра, сурьма. Данные соединения переводят оксид 2-х валентного железа в оксид 3-х валентного железа, который имеет более слабую окраску.

Глушители (фториды и фосфаты) уменьшают прозрачность и обусловливают белую окраску стекла.

Красители придают стеклу нужный цвет. В качестве красителей используют оксиды или сульфиды тяжелых металлов. Окрашивание может происходить также за счет выделения в стекле коллоидных частиц свободных металлов (меди, золота, сурьмы).

В синий цвет стекло окрашивают закисью кобальта, в голубой - окисью меди, в зеленый - окисью хрома или ванадия, в фиолетовый - перекисью марганца, а в розовый - селеном и т.д.

Окислители и восстановители добавляют при варке цветных стекол для создания определенной pH среды. К ним относится селитра, углерод и т.д.

Ускорители варки способствуют ускорению варки стекла. К ним относятся фтористые соединения, алюминиевые соли и др.

Свойства стекла. Зависят от его состава.

Плотность обычного стекла 2500 кг/м3, наибольшую плотность имеют стекла с повышенным содержанием окиси свинца - до 6000 кг/м3. Зависит она в основном от наличия в составе стекла оксидов тяжелых металлов (свинца, бария, цинка) и влияет на массу изделий, оптические и термические свойства. С увеличением плотности возрастает показатель преломления света, блеск и игра света в гранях, однако термостойкость, прочность и твердость снижаются.

Оптические свойства стекла разнообразны. Стекла могут быть прозрачными (коэффициент пропускания 0,85 и более) и в разной степени заглушенными, бесцветными и окрашенными, с поверхностью блестящей и матовой. Основными оптическими свойствами стекла является: светопропускание (прозрачность), светопреломление, отражение, рассеивание и др. Обычные силикатные стекла хорошо пропускают всю видимую часть спектра и практически не пропускают ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Прозрачность большинства стекол составляет 84-90%. Изменяя химический состав стекла и его окраску, можно регулировать светопропускание стекла. Показатель преломления (отношение синуса угла падения к синусу угла отражения) для обычных стекол составляет 1,5, для хрусталя 1,9. В тоже время чем выше показатель преломления, тем выше коэффициент отражения.

Стекло обладает высокой прочностью на сжатие 700-1000 МПа и малой прочностью при растяжении - 35-85 МПа.

Твердость-это способность стекла сопротивляться проникновению в него другого тела. Зависит от состава. Кварцевые стекла, а также боросиликатные малощелочные стекла обладают большой твердостью. Хрустальные стекла в 2 раза мягче обыкновенных. Твердость обычных силикатных стекол 5-7 по шкале Мооса.
Хрупкость-способность стекла сопротивляться удару. Стекло плохо сопротивляется удару, т. е. оно хрупко. Присутствие в стекле борного ангидрида, окиси магния увеличивает сопротивление стекла удару.
Теплопроводность стекла невелика, поэтому стекло используют для защиты помещений зимой. Наибольшую теплопроводность имеет кварцевое стекло.

Термическая устойчивость стекол зависит от многих факторов: состава стекла, формы и размера изделия, характера поверхности и т.д. С помощью специальной термической обработки термическая стойкость стекла может быть увеличена в несколько раз.

Электропроводность стекла небольшая (стекло является диэлектриком). В тоже время электропроводность стекол изменяется с изменением температуры (расплавленное стекло проводит ток). Наибольшее влияние на электропроводность оказывает содержание в них окиси лития; чем больше ее в составе стекла, тем выше электропроводность. Понижают электропроводность окислы двухвалентных металлов (больше всего ВаО).
Стекло поддается механической обработке: его можно пилить циркулярными пилами с алмазной набивкой, обтачивать победитовыми резцами, резать алмазом, шлифовать, полировать. В пластичном состоянии, при температуре 800-1000°С, стекло поддается формованию.

Классификация стекол.

Стекла классифицируют в зависимости от состава. Название их зависит от содержания тех или иных оксидов. Различают следующие оксидные стекла:

силикатные – SiO 2 ;

алюмосиликатные - Аl 2 O 3 , SiO 2 ;

боросиликатные - В 2 O 3 , SiO 2 ;

бороалюмосиликатные - В 2 O 3 , Аl 2 O 3 , SiO 2 и другие.

Каждый вид стекла обладает определенными свойствами.

Силикатные стекла подразделяют на обыкновенные, хрустальные, жаростойкие. К обыкновенным относят известково-натриевые, известково-калиевые, известково-натриево-калиевые стекла.

Хрустальные стекла характеризуются повышенным блеском и сильным лучепреломлением. Различают хрусталь свинцовый и бессвинцовый. Свинцовый хрусталь имеет повышенную массу, хорошо декорируется. В зависимости от количества оксида свинца свинцовый хрусталь делят на

1. Хрустальное стекло, содержащее оксид свинца, бора или цинка в количестве не менее 10%.

2. Малосвинцовый хрусталь, содержащий 18-24% оксида свинца.

3. Свинцовый хрусталь, содержащий 24-30% оксида свинца.

4. Высокосвинцовый хрусталь, содержащий 30% и более оксида свинца.

Бессвинцовый хрусталь содержит в основном оксид бария (не менее 18%), что улучшает лучепреломление, повышает твердость и блеск стекла, но уменьшает прозрачность.

Жаростойкие стекла выдерживают резкие перепады температур. В их состав входят соединения бора (12-13%). Термическая стойкость такого стекла возрастает после закалки.
Химические свойства стекла.

Химическая устойчивость стекла определяет назначение и надежность изделий. Она весьма высока особенно по отношению к воде, органическим и минеральным кислотам (кроме плавиковой). Щелочи и карбонаты щелочей действуют более агрессивно. Плавиковая кислота растворяет стекло и поэтому используется для нанесения на стекло узоров, матирования и химической полировки изделий.

Формирование потребительских свойств стеклянных товаров происходит в процессе их производства.

Производство стеклянных товаров состоит из ряда стадий: подготовки сырья, составлению шихты, варки стекломассы, выработки стеклянных изделий, обработки и украшению изделий, сортировки, маркировки и упаковки изделий.

1. Подготовка сырья сводится к очистке кварцевого песка и других компонентов от нежелательных примесей, тонкому измельчению и просеиванию материалов.

2. Приготовление шихты, т. е. сухой смеси материалов, состоит в отвешивании компонентов согласно рецептуре и тщательном их перемешивании до полной однородности. Более прогрессивным методом является изготовление из шихты брикетов и гранул; при этом сохраняется однородность шихты, ускоряется варка. Кроме того для ускорения варки стекла в шихту добавляют 25-30% стеклянного боя. Стеклобой промывают, измельчают и пропускают через магнит.

3. Варку стекломассы из шихты осуществляют в ваннах и горшковых печах при максимальной температуре 1450-1550°С. В процессе варки происходят сложные физико-химические превращения и взаимодействия сырьевых материалов. С помощью осветлителей стекломассу освобождают от газовых включений, тщательно перемешивают до достижения однородности по составу и вязкости. При нарушениях режимов обработки сырья, приготовления шихты и варки образуются дефекты стекломассы (разберем позднее).

4. Формование изделий из вязкой стекломассы осуществляют разнообразными методами. Метод формования во многом определяет конфигурацию изделий, толщину стенки, приемы декорирования, окраску и поэтому является важным ассортиментным признаком и ценообразующим фактором.

Бытовые изделия изготовляют выдуванием, прессованием, прессовыдуванием, моллированием (гнутьем), литьем и т. д.

Выдувание - древнейший способ формования изделий из стекломассы. Выдувание может быть механизированное, вакуум-выдувное, ручное в формах и гутенское (свободное).

Ручное выдувание осуществляется с помощью стеклодувной трубки. Такое выдувание может производиться в формах и без формы. Выдуванием в формах получают изделия любых конфигураций и толщины стенки с гладкой и блестящей поверхностью. Вырабатывают бесцветные, окрашенные в массе и накладные изделия (двух- и многослойные).

Выдувание без формы или свободное выдувание (в торговле - гутенская формовка) осуществляют также посредством стеклодувной трубки, но изделия формуют и окончательно отделывают в основном на воздухе. Изделия характеризуются сложностью форм, плавными переходами частей, утолщенной стенкой.

Механизированным выдуванием на автоматах изготовляют бесцветные изделия простых очертаний, в основном стаканы.

Выдувные изделия имеют самые гладкие стенки, сильный блеск, большую прозрачность, самую разнообразную форму и толщину стенок. Они декорируются почти всеми возможными способами и считаются наиболее качественными.

Прессование являются наиболее массовыми и экономичными способами получения стеклянных изделий. Изделия формуются на автоматических и полуавтоматических прессах в специальных пресс-формах, где на них сразу наносится рисунок. Их характеризует большая толщина стенок (более 3 мм), большая масса, меньшая прозрачность и термостойкость, значительная толщина дна, видны следы от формы. Посуда, изготовленная прессованием, имеет простые формы с широким верхом.

Некоторое однообразие прессованных изделий стремятся преодолеть за счет создания легкого рельефного узора на поверхности (фактурный пресс), прессования без верхнего кольца, позволяющего получить разный у каждого изделия свободно сформированный край, сочетания прессования и гнутья (пресс-моллирование).

Прессовыдувание характеризуется тем, что формование изделий проходит в две стадии - сначала их формуют в пресс-форме, а затем - в горячем виде воздухом. Изделия имеют узкую горловину, толстые неровные стенки и следы от формы. Прессовыдуванием производят банки, бутылки, графины, флаконы; Изделия, полученные таким методом, отличаются от прессованных более сложной формой, а от выдувных-толстыми стенками, следами от формы и более грубым рисунком.

Литье. Стекломассу заливают в специальную форму, где она охлаждается и принимает очертания формы. Данный метод применяют для получения художественно-декоративных изделий.

Центробежное литье осуществляется во вращающихся металлических формах под действием центробежных сил. Изделия, полученные этим способом, имеют большую массу, а изделия крупных размеров дорабатывают вручную. Примером изделий, изготовленных центробежным литьем, могут служить аквариумы.

Другие методы формования менее распространены.

При неправильном формовании возможно возникновение различных дефектов.

5.Отжиг изделий. При формовании ввиду низкой теплопроводности стекла, резкого и неравномерного охлаждения в изделиях возникают остаточные напряжения, способные вызвать их самопроизвольное разрушение. Поэтому обязателен отжиг- термическая обработка, состоящая в нагревании изделий до 530-550 °С, выдерживании при этой температуре и последующем медленном охлаждении. При отжиге остаточные напряжения ослабляются до безопасной величины и равномерно распределяются по сечению изделий. От качества отжига зависит термическая стойкость стекла.

6. Обработка и декорирование. Первичная обработка заключаются в обработке края и дна изделий, притирке пробок к горлу графинов. Декоративная обработка - это нанесение на изделия украшений разного характера. Декор определяет эстетические свойства стеклянных изделий и является одним из главных ценообразующих факторов.

Разделки классифицируют по стадии нанесения (в горячем и холодном состоянии), видам, сложности.

Украшения, наносимые в горячем состоянии:

1. Цветное стекло получают при добавлении красителей в стекломассу.

2. Изделия с нацветом изготавливают из 1 слоя стекла и покрывают его 1 или 2 слоями интенсивно окрашенного стекла.

3. Украшение выдувных изделий в горячем состоянии осуществляют путем нанесения стеклянных налепов, лент, витых и путаных нитей. Разновидность –украшение филигранью или витьем имеет вид 2 или 3-х цветных спиралевидных нитей.

4. Украшение под мрамор или малахит получают в процессе варки молочного стекла с добавкой молотого, неразмешанного цветного стекла.

5. Разделка «кракле» («под мороз», «морозное стекло») - сеть мелких поверхностных трещин, образующихся при быстром охлаждении изделия в воде. Далее полуфабрикат помещают в печь, где трещины оплавляются.

6. Используют разделку «под валик», создающую оптический эффект за счет волнообразной внутренней поверхности, образующейся при выдувании заготовки в ребристой форме.

7. Украшения цветной насыпью. Разогретую заготовку прокатывают по измельченному цветному стеклу, которое приплавляется к поверхности.

8. Радужные пленки (ирризация) на поверхности изделий могут получаться при осаждении на горячем изделии солей хлористого олова, бария и др.; эти соли, разлагаясь, образуют прозрачные, блестящие ирризирующие пленки оксидов металлов (напоминают перламутр).

9. Украшения методом свободного выдувания -изделие приобретает своеобразную и неповторимую форму.

10. Люстры- нанесение на поверхность изделия растворов металлов. Далее изделие подвергают отжигу, растворитель испаряется, а пленка металла закрепляется на поверхности.

11. Прессованные изделия украшают в основном за счет рисунка от пресс- формы.

Украшение изделий в холодном состоянии осуществляют посредством механической обработки, химической обработки (травление) и поверхностным декорированием с использованием силикатных красок, препаратов золота, люстров.

К разделкам, наносимым механическим способом, относят матовую ленту, номерную шлифовку, алмазную грань, плоскую грань, гравировку, пескоструйную обработку.

1. Матовая лента - это полоска шириной 4-5 мм. К поверхности изделия при его вращении прижимают металлическую полоску, под которую подают песок с водой. При этом песчинки царапают стекло.

2. Номерная шлифовка - матовый поверхностный (неглубокий) рисунок из круглых, овальных шлифов или насечек. Наносится с помощью наждачных кругов.

3. Алмазная грань - это рисунок из глубоких двухгранных бороздок, которые, сочетаясь между собой, образуют кусты, сетки, многоугольные камни, простые и многолучевые звезды и другие элементы. Рисунок наносят на ручных или автоматических станках с помощью абразивного круга с различным профилем края. После нарезания рисунка его полируют до полной прозрачности. Алмазная грань особенно эффектна на хрустальных изделиях, где хорошо выявляются блеск и игра света в гранях.

4. Плоская грань - это полированные плоскости различной ширины вдоль контура изделий.

5. Гравировка - поверхностный матовый или реже светлый рисунок преимущественно растительного характера без больших углублений. Получается с помощью вращающихся медных дисков или УЗ.

6. Пескоструйная обработка - матовый рисунок различной формы, образующийся при обработке стекла песком, который под давлением подают в вырезы трафарета.

Разделки, наносимые травлением , подразделяют на травление простое (гелиоширное), сложное (пантографное), глубокое (художественное). Для получения рисунка изделия покрывают слоем защитной мастики, на которой иглами машин или вручную наносят узор, обнажая стекло. Затем посуду погружают в ванну с плавиковой кислотой, которая растворяют стекло по обнаженному узору на различную глубину.

Простое, или гелиоширное, травление - это углубленный прозрачный геометрический рисунок в виде прямых, кривых, ломаных линий.

Сложное, или пантографное, травление представляет собой линейный углубленный рисунок, но более сложного, часто растительного характера.

Глубокое, или художественное, травление - это рельефный рисунок в основном растительного сюжета на 2 или 3- слойном стекле. За счет разной глубины травления цветного стекла образуется узор разной интенсивности окраски.

Поверхностное декорирование может осуществляться силикатными красками, препаратами золота. К таким украшениям относится живопись, декалькомания (представляет собой многокрасочный рисунок без мазков кисти, наносимый с помощью переводных картинок), шелкография (однокрасочный рисунок, полученный трафаретным способом при помощи шелковой сетки) нанесение лент (шириной 4-10 мм), отводок (1-3 мм), усиков (до 1 мм), фотоизображений и др. Разрабатывают новые методы украшений - плазменное напыление металлов, стеклопорошков, фотохимическое гравирование и др.

Производственный процесс завершается приемочным контролем и маркировкой изделий.