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

12.04.2019

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.

стъкло това, което е

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.

стъклени свойства

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.

стъклен състав

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.

технология за производство на стъкло

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.

видове стъкла

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.

стъкло за автомобили

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.

стъклопакет

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.