Стъкло: какви са, видове, технология на производство, свойства, предназначение

Стъкло е материал, който е несравним в някои свойства. Досега естествените съставки се използват за неговото производство, рециклирането на увредения продукт може да се случи многократно без загуба на качество и почти без отпадъци.

дефиниция

Стъкло може да бъде в няколко агрегативни състояния на различни етапи от производството. И все пак, стъкло - от какво се състои и от какво е направено?

Според научната дефиниция, стъклото е всяко аморфно тяло, получено по метода на стопилка, което с увеличаване на вискозитета придобива свойствата на твърдо вещество. Освен това процесът на преход от едно състояние към друго е обратим.

Материална история

В ежедневието ежедневно използваме стъкло. Какво е и от какво е направено - това са рядко задавани въпроси в съвременността, материалът ни е толкова познат. Учените смятат, че стъкло за пръв път е получено случайно, за да се проследи появата на технологията е невъзможно. Първите продукти датират от около 2540 г. пр. Хр. В древната рецепта имаше три компонента - сода, пясък и двуалуминиев триоксид. По-късно те се научиха да подобряват свойствата на материала чрез добавяне на креда, доломит и други компоненти към основните съставки. Цялата композиция, от която се сварява стъклото, се нарича заряд.

Цветното стъкло започна да получава, използвайки естествени пигменти - оксиди хромов оксид никел, кобалтови добавки. Първият формован продукт е получен през 1 в. От римски майстори. Те изобретили листово стъкло. Технологията за производство на стъкло на листа е да издуха един огромен цилиндричен балон в човешкия растеж от гореща маса. Докато се охлади, тя се отрязва по дългия участък и се поставя върху палети за изравняване. Такава техника е обичайна в началото на 20-ти век. В Русия производството на стъкло е открито през 17-ти век и се намира в село Духанин, като само чужденци са били майстори по това време.

структура

Стъклото се използва за различни цели. Какво е стъкло, ние разбираме, и какви са неговите основни съставки? Съставът на оригиналните съставки за целия период на практиката на изработване на материала не се е променил. Трите основни компонента съставляват основата (такса) - силициев диоксид или кварцов пясък, сода (натриев оксид) и калциев оксид, известен като вар. Компонентите се смесват в определени пропорции и се разтопяват в пещ при температура от 300 до 2500 ° С. В зависимост от желаните свойства, към сместа се добавят поташ, борна анхидрид, счупено стъкло от предишно кипене или рециклирани суровини.

технология

За да се подобрят или отслабят свойствата на съединенията в процеса на топене, се добавят усилватели, шумозаглушители, багрила, обезцветяващи вещества и др. След кипене масата се охлажда бързо, като по този начин се избягва образуването на кристали. От всички съставки най-големият процент в рецептата е пясък - от 60 до 80%. Пясъкът действа като ядро, около което се образува стъклоподобен материал. Технологията на производството на стъкло остава непроменена от векове.

Варът е друг компонент, без който не се произвежда стъкло. Какво е калциев оксид в съставките? Този компонент придава на химическата стабилност на материала и подобрява блясъка. Стъклото може да се стопи само от пясък и сода, но без варовик се разтваря във вода. Третият играч в състава на сместа е метален оксид - натрий или калий (до 17%). В сместа се въвежда във формата сода или поташ. Тези компоненти намаляват точката на топене, позволявайки на отделните зърна напълно да се стопят и сливат в монолит.

видове

В зависимост от компонентите, използвани в състава на заряда, се използват отделни видове стъкло:

• Quartz. Изработен е от един компонент - силициев диоксид. Той има високи качества: устойчив на висока температура (до 1000 ° C) и термичен шок, предава спектъра на видимото и ултравиолетовото излъчване. Производството е свързано с високи енергийни разходи, тъй като силициевото стъкло (силикатно стъкло) е огнеупорна суровина и е трудно да се формира. Основните области на приложение са химическа и лабораторна стъклария, части от оптични системи, живачни лампи и др.
• Натриев силикат. Изработен е от два компонента, съставът на стъклото е кварцов пясък и сода (1: 3). Неговите свойства са широко използвани в промишлеността като компонент на всеки процес, но не се използват в други области, продуктите не са направени от него. Основният недостатък е, че е разтворим във вода.
• Lime. Най-често срещаният вид материал, от който се произвеждат повечето продукти, е плоско стъкло, стъклени съдове, огледална кърпа, съдове и много други.
• Водещият. В класическия състав на стъклото (заряда) се добавя пропорционално оловен оксид. Оловното стъкло има подобрени диелектрични свойства, което позволява да се използва като най-доброто изолационно съединение в телевизионните тръби, осцилоскопи, кондензатори и др. D. Кристал - един от видовете оловно стъкло.
• Borosilicate. Добавянето на борен оксид към състава на материала увеличава устойчивостта му към термичен шок до 5 пъти, като химичните свойства се подобряват значително. Боросиликатното стъкло се използва за производство на тръби и лабораторна и химическа стъклария, продукти за домашна употреба. Мащабен пример за употреба е огледало, създадено на базата на боросиликатно стъкло за най-големия телескоп в света.
• Други видове стъкло - алуминосиликат, борат, цвят и др.

Видове стъклени стъкла

Прозоречното стъкло е най-търсеният тип материал. Предава слънчева светлина, осигурява топлоизолация през зимата и лятото, предотвратява проникването на шум, естетически оформя прозореца и изпълнява много други функции. Днес има богат избор от видове стъкла, всеки от които отговаря на определени изисквания:

• Енергоспестяване. Вид стъкло, оцветено в маса или покрито със специален филм, което позволява проникването на слънчево лъчение с къси вълни в помещението, и дълги вълни от отоплителни уреди не се излъчват от помещението. Второто име е селективното стъкло. Към днешна дата са разработени няколко вида покрития. Най-обещаващи са K-стъкло (отлагане на метални оксиди на повърхността) и i-стъкло (вакуумно многослойно отлагане на сребро - диелектрик).
• Слънцезащитен крем. Намалява предаването на слънчева светлина в помещението. Разделени на два типа - отразяващи и абсорбиращи. Ефектът се постига или чрез оцветяване на стъклото в насипно състояние по време на готвене, или чрез нанасяне на специален филм върху повърхността.
• Декоративни. Стъкло за прозорци с допълнителни естетически характеристики - шарени, цветни и др.

Защитни очила

Едно от негативните качества на стъклото е неговата нестабилност, съществуват технологии за втвърдяване на материала. Най-често срещаните типове са:

• Подсилени. Листово стъкло, по време на което се вкарва метална мрежа в масата. Обхват на приложение - промишлени помещения, устройства за улично осветление, облицовка на асансьорни шахти и др.
• Ламиниран или триплекс . Две или повече чаши се закрепват заедно със специален филм или течност. Този вид материал значително намалява нивото на шума в помещенията. Също така, когато се използват допълнителни цветни филтри по време на ламинирането, той е в състояние да изпълнява функции за защита от слънцето. Триплексът има висока механична стабилност, при счупване на тъканта фрагментите остават прикрепени към филма, което го прави възможно най-безопасен за използване отпред, балкон, прозорец, остъкляване на вратите.
• Огнеустойчив . Най-често се произвеждат от ламинираща технология със специални филми, които при температури над 120 ° C променят физическите си свойства и, разширявайки се, стават тъпи, придавайки на стъклото твърдост.
• Защитни . Това е многослоен материал, състоящ се от няколко вида стъкло, закрепени с полимерен филм. Например, силикатно стъкло се свързва с поликарбонат и органично стъкло. Такъв прозрачен блок е устойчив на механични, химически, ударни повреди. Защитните видове стъкло са устойчиви на куршуми, удароустойчиви, устойчиви на проникване и други видове. Техническите изисквания към материала и класификацията на защитните стъкла се регулират от ГОСТ Р 51136.
• Закалено. Има високи якостни характеристики. Ефектът се осигурява от технологията за производство на стъкло - в специална тунелна пещ, листата се излагат за кратко на високи температури и бързо се охлаждат. При разбиване, закаленото стъкло се разбива на малки фрагменти, които не представляват заплаха за живота и здравето. Недостатък е невъзможността за механична обработка на закалено платно, с най-малкото въздействие, тя е унищожена. Повечето продукти от закалено стъкло първо се формоват, нарязват или обработват по друг начин и едва след това се охлаждат.

Автостъкло

Стъкло за автомобили има повишени якостни характеристики, които отговарят на изискванията за безопасност. Към днешна дата производството използва две технологии - ламиниране (триплекс) и втвърдяване (сталинит):

• Втвърдената се получава чрез термична обработка на обикновеното силикатно стъкло, загрява се в пещ до температура +600 ° С, последвано от бързо охлаждане. Придобива механична и термична якост, но със силни удари се срива, разпадайки се на малки, безопасни фрагменти, които нямат режещи и пронизващи ръбове. Руска маркировка - буквата "Z", европейската - "Т" или закалено.
• Ламинирани - това са две тънки листови стъкла, закрепени с полимерен филм под действието на температура и вакуум. Свойствата на стъклото са такива, че остават неразделни със силни ефекти, не се разпадат на фрагменти, ако се пръснат. Части остават залепени. В триплекс има допълнителни функции - тониращи цветни филтри в процеса на ламиниране, допълнителна изолация на кабината, ниска топлопроводимост и др.

Съвременни разработки

Двадесети век може да се нарече време на широко използване на стъкло. След разработването на технологията на механичните методи за производство на материали, тя се използва в различни области - като най-финото влакно в телекомуникациите, с не по-малък успех се използва от големи мултитонни блокове в строителните технологии.

Свойствата на стъклото са разнообразни, те все още се изучават в научни институти, а занаятчиите намират нови начини за прилагане и изобретяване на нови видове. През 1940 г. стъкларите представили на света пяна. Неговите качества са:

• Лекота - не потъва във вода, има клетъчна структура, специфичното тегло леко надвишава теглото на корка.
• Устойчивост на влага, дълготрайност.
• Екологичност (коксът се добавя към класическата партидна рецепта).
• Огнеупорен (не гори) и заглушава огъня.
• Материалът може да бъде нарязан на парчета, без да се нарушава качеството.

Обхватът на използване на стоманени изолационни материали за опасни производства, хладилни камери и др.

За слънчеви клетки използвайте стъкло с проводимо покритие от тънък слой метален оксид. Покритите панели работят при температури от около 350 ° С. В допълнение, такова стъкло се монтира в пилотската кабина, за да се избегне лед и да се запази топло в кабината.

Важно постижение на модерността е възможността за производство на стъклокерамика. Материалът се произвежда по конвенционална технология за стъкло, но на последния етап на охлаждане процесът се забавя и в масата на материала се получава кристализация. Катализаторите са специални добавки, които не влияят на външното състояние на стъклото, а образуват малки кристали. Материал без деформация издържа на високи температури и е по-устойчив на всякакви повреди. Използва се в производството на ракети, домакински уреди, лаборатории, части на двигателя и в много други области.