Стекло - один из популярных, востребованных материалов для разных сфер жизни. Его применяют в строительстве и отделочных работах, из него делают произведения прикладного и высокого искусства, применяют в космической отрасли. Это один из доступных, простых по составу материалов. Наиболее распространенный вид, с которым мы чаще всего сталкиваемся и пользуемся изделиями из него, – силикатное стекло.
Что это такое?
Древнейшим изделием из стекла считаются бусы, найденные при раскопках в Египте, ученые считают, что находке более пяти тысяч лет. С тех пор состав стекла мало изменился. Основным элементом материала является кварцевый песок (Si0 2) – силикат. К нему добавляют соду, поташ, известняк и еще несколько элементов.
В промышленности для получения стеклянной массы смешивают окислы основных веществ и плавят в печи. Температура плавления зависит от добавок, меняющих свойства стекла. Полученную массу формуют несколькими способами: делая листовое стекло, придавая различную форму (посуда, плафоны для люстр, стекло для часов и прочее), делая заготовки для последующей штучной обработки стеклодувами и многое другое.
В развитие стеклоделия весомый вклад внесли Ломоносов М. В., Китайгородский Н. И., интересовался практической стороной вопроса Менделеев Д. И. и др. Несложно дать определение материала "силикатное стекло". Что это такое? Материал, имеющий аморфно-кристаллическое строение структуры, получаемый расплавом смешанных окислов с последующим охлаждением.
Изготовление стекла
Основным элементом для производства стекла служит кварцевый песок, к которому добавляют не менее пяти ингредиентов в пропорциях. К основной рецептуре, в зависимости от дальнейших целей использования полученного материала, делают добавки: окислители, глушители, обесцвечиватели, красители, ускорители и так далее. В качестве красителей используются окислы металлов. Например, медь окрасит массу стекла в красный цвет, железо придаст голубой или желтый оттенок, окислы кобальта дадут синий цвет, а коллоидное серебро – желтый.
Подготовленную сухую смесь загружают в стекловаренную печь, где сырье плавится при температуре 1200-1600°С, по времени процесс занимает от 12 до 96 часов. Изготовление стекла завершается процессом быстрого охлаждения, только при этом условии стекломасса получит все требуемые качества: прозрачность, механическую стойкость и дополнительные свойства, закладываемые в процессе смешивания окислов.
Виды силикатного стекла
Выпуск материала относится к энергозатратным процессам, и занимается им силикатная промышленность. Производство стекла в индустрии происходит в печах тоннельного типа с беспрерывной поддержкой заданной температуры. С одного конца печи загружается сухая смесь, на выходе выгружается готовый материал.
В связи с широким применением в различных отраслях силикатное стекло можно разделить на виды:
- Кварцевое без примесей окислов натрия, калия – это бесщелочное стекло. Обладает высокой стойкостью к нагреву и отменными электрическими свойствами. Из недостатков - трудно поддается обработке.
- Натриевое, калиевое, натриево-калиевое – щелочное стекло. Наиболее распространенный вид материала, пригодный для повсеместного применения. Из него делают стекло для аквариума, оконное, посуду и прочее.
- Щелочное с высоким содержанием окислов тяжелых металлов. Например, добавка свинца необходима для получения хрусталя, оптического стекла.
Многоцелевое использование
Силикатное стекло обладает рядом свойств, позволяющих использовать его в широком диапазоне. Каждое из его качеств может быть усилено, в связи с чем открываются дополнительные возможности. Например, стекло, покрытое амальгамой, служит зеркалом, а также может использоваться в качестве солнечной батареи при определенных условиях.
Гигиенические и практические свойства стеклянной посуды неоспоримы. Материал не обладает пористостью, а значит, в нем не размножаются болезнетворные бактерии, легко моется, устойчив к воздействию любых пищевых продуктов. Жаропрочная посуда из него многозадачна: можно запекать при высокой температуре в духовом шкафу или ставить в морозильную камеру без всякого ущерба.
Многослойность и толщина
Материал имеет различную толщину, что определяет его возможности. Листовой, толщиной 2 мм, подходит для окон. Стекло для аквариума используется не менее 5 мм, в зависимости от объема воды, заливаемой в емкость. Однако аквариумисты все больше приходят к мысли, что использование акрилового аналога гораздо удобнее, особенно если требуется емкость на 500 литров и более.
Использование ламинированного материала (триплекса) расширяет возможности: склеенное с помощью полимерной пленки полотно практически несокрушимо, оно безопасно, поскольку не рассыпается. Разбить молотком два силикатных стекла толщиной по 10 мм с пленочной прослойкой практически невозможно. Из триплекса делают прозрачные мосты, облицовку фасадов зданий, ограждения бассейнов и прочее.
Свойства
Использование материалов на силикатной основе находит свое место в строительстве. Их применяют не только для изготовления окон, но и как дополнительную защиту и связующее вещество. Так, жидким стеклом обрабатывают блоки фундамента, что делает их устойчивыми к влаге, грибку, колебаниям температур и пр.
Гнутый светопрозрачный или матовый материал используется в повседневной жизни, из него изготавливаются дверцы мебели, душевые кабины, фасады зданий и так далее.
Силикатное стекло свойства имеет следующие:
- Прозрачность.
- Светоотражение.
- Экологичность.
- Жаростойкость.
- Устойчивость к агрессивной химической среде.
- Устойчивость к природной агрессивной среде.
- Долговечность.
- Низкая теплопроводность.
Дополнительные качества, такие как устойчивость к нагрузкам и механическим повреждениям, придают материалу методом закаливания. Суть процесса состоит в быстром нагревании и таком же быстром охлаждении за короткий промежуток времени. Прочность повышается в 4-5 раз. Из него делают стекло для часов, полотна дверей, мебель, внутрикомнатные перегородки.
Производство изделий
Посуда из силикатного стекла и хозяйственные изделия производятся несколькими основными способами:
- Прессовка. Вязкая масса выливается в неподвижную пресс-форму, после чего с помощью подвижной части формы (пуансона) задаются определенные параметры. Пресс-форма на внутренней поверхности может иметь рисунок, который в процессе штамповки переносится на внешнюю часть изделия.
- Выдувание. Различается на механическое и ручное. Толщина стенок изделия варьируется от 1 мм до 10 мм. Этим способом изготавливаются вазы, бутылки, фужеры, стаканы. Ручное выдувание – это искусство. Мастера-стеклодувы создают уникальные произведения с помощью соединения прозрачной и цветной массы, включают в тело работы металл, натуральное сырье, золото и прочее. Идентичных изделий ручного дутья не встречается.
- Литье. В основном используется для изготовления фигурок, статуэток. В промышленности методом литья изготавливаются оптические стекла.
- Многоступенчатое сочленение. Используются части, произведенные по двум технологиям: выдувание и прессование. Например, емкость бокала выдувается, а ножка прессуется, готовые части соединяются.
Декоративная обработка
Силикатное стекло - благодатный материал для множества видов декорирования. Различают горячее и холодное оформление.
К горячему относятся:
- Окрашивание в массе оксидами металлов.
- Смешивание массы разного цвета с дальнейшим приданием формы (венецианское стекло с разводами).
- Кракелирование. Массу формуют в изделие, резко охлаждают, в результате чего появляются поверхностные трещины, для закрепления изделие оплавляют.
- Фьюзинг.
- Формовка горячим способом шнуров, нитей с последующей присадкой на изделие.
- Формирование дополнительной формы края в процессе дутья. Достигается применением инструментов.
Холодные формы декора:
- Механические: шлифовка, гравировка, алмазная грань, пескоструй.
- Химические: травление плавиковой кислотой.
- Накладные: живопись, нанесение рисунка деколью, шелкотрафаретная печать, металлизация, плазменное напыление, роспись люстровыми красками.
Другие виды стекла
Современные технологии позволили придать силикатному стеклу дополнительные качества. Из них наиболее интересными и востребованными являются:
Смарт-стекло: вид материала, меняющий свои свойства под воздействием внешних условий. Например, под воздействием электрического тока изделие становится матовым, при разъединении цепи возвращается в прозрачное состояние.
Стекловолокно (стеклоткань): получают методом вытягивания материала в тонкие (измеряются в микронах) нити. Из них создают достаточно гибкий материал. Используется для производства оптоволокна, изолирующих материалов и пр.
Осветленное стекло: обычное силикатное стекло имеет зеленоватый или сероватый оттенок, хорошо заметный, если смотреть на срез. Как следствие, полотно оказывается немного окрашенным. Чтобы избежать этого эффекта, в процессе изготовления добавляют осветлители, нейтрализующие нежелательный цвет. Отличается от обычного материала повышенной светопропускной способностью, передачей красок без изменения цвета.
Вопрос: Что такое натрий-кальций-силикатное стекло?? ? Насколько оно экологически чистое? Спасибо.
Vitaly Osipenkov
Натрий-кальций-силикатное стекло - стекло, основными компонентами которого являются двуокись кремния, оксиды натрия и кальция.
Стекло натрий-кальций силикатное строительное, техническое, светотехническое, тарное и специальное бытовое.
домонгол
Главная
Библиотека
Виды стеклоизделий
Новости
ГОСТ Стекла
Статьи
Архитектурно-строительное стекло Автомобильное стекло Сырье и оборудование
Общие вопросы
Выставки
Печатные издания
Учебные заведения
Фотогалерея Глоссарий
Торговая площадка
Каталог компаний
Конференции
Библиотека
Виды стеклоизделий
Новости
ГОСТ Стекла
Статьи
Выставки
Печатные издания
Учебные заведения
Фотогалерея
Глоссарий
Главная > Библиотека >
Виды стеклоизделий.
Листовое стекло
Листовое стекло является базовым продуктом стекольной промышленности - это бесцветное, прозрачное натрий-кальций-силикатное стекло, изготавливаемое методами флоат или вертикального вытягивания без какой-либо дополнительной обработки поверхностей, имеющее вид плоских прямоугольных листов, толщина которых мала по отношению к длине и ширине. Обычно используют стекла с толщинами от 1.9 до 19 мм.
Сенсорное стекло
Представляет собой специальное многослойное стекло, состоящее из электроактивного покрытия (типпит) и адаптированной электронно-аналитической системы AEAS (Adapted electronic analyzing system).
Цветное стекло
Тонированное стекло представляет собой прозрачное бесцветное или окрашенное в массе (бронзовое, серое, зеленое, синее) флоат-стекло. Тонированное стекло сочетается с большинством конструкционных материалов, применяемых при строительстве фасадов. При выборе тонированных стекол следует обратить внимание на такие параметры.. .
Кварцевое стекло
Кварцевом стекле оксид кремния находится в аморфной форме и поэтому он не растрескивается при резком перепаде температур, как кристаллический кварц, имеет чрезвычайно низкий коэффициент температурного расширения и теплопроводности. В отличие от обычного стекла, которое состоит из смеси различных компонент, кварцевое стекло состоит только из оксида кремния, а количество примесей других химических элементов чрезвычайно мало.
Рефлекторное стекло
Рефлекторное стекло представляет собой отражающее солнцезащитное стекло с двойным эффектом. Стекло выглядит серебристым, а если смотреть сквозь него - бронзовым. Коэффициент отражения - 4%. Его можно использовать в качестве одного стекла и стекла в многослойных окнах или в стеклопакетах.
Самоочищающееся стекло
Самоочищающееся стекло - обычное закаленное стекло со специальным фотокаталитическим покрытием. Секрет стекла состоит в его специальном покрытии, которое имеет двухступенчатое действие - разложение и смывание органической грязи. Используя фотокаталитический процесс, покрытие вступает в реакцию с ультрафиолетовыми лучами естественного дневного освещения для разложения и разрушения органической грязи.
Низкоэмиссионное стекло
Теплосберегающим (энергосберегающим) называется полированное стекло, имеющее специальное низкоэмиссионное покрытие из оксидов металлов, позволяющее сохранять тепло в помещении. Покрытие свободно пропускает солнечную коротковолновую энергию в помещение, в то же время отражает длинноволновое тепловое излучение, например от нагревательных приборов, внутрь помещения, не давая ему уйти наружу.
Пескоструйная обработка
Пескоструйная обработка производится распылением песка под большим давлением по поверхности стекла. Это дает стеклу прозрачную поверхность, которая является обычно более глубокой чем при гравировки. В течение обрабоки, прозрачными, остаются области закрытые от воздействия песка. Глубина и степень прозрачности поверхности, регулируется давлением и типом используемого песка.
Зеркальное стекло
Зеркальное тонированное стекло выпускается с покрытиями на основе металлов, их оксидов и нитридов. Зеркальное стекло имеет широкую гамму цветов и степень отражения, и может выпускаеться в следующем ассортименте: бирюзовое, голубое, зелёное, золотое, синее, стальное, титановое. Зеркаль
ГОСТ EN 572-1-2016
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СТЕКЛО НАТРИЙ-КАЛЬЦИЙ-СИЛИКАТНОЕ
Основные характеристики
Soda lime silicate glass. General characteristics
МКС 81.040.30
Дата введения 2018-03-01
Предисловие
Предисловие
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Институт стекла", Техническим комитетом по стандартизации ТК 41 "Стекло" на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 31 августа 2016 г. N 90-П)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Сокращенное наименование национального органа по стандартизации |
|
Армения | Минэкономики Республики Армения |
|
Беларусь | Госстандарт Республики Беларусь |
|
Казахстан | Госстандарт Республики Казахстан |
|
Киргизия | Кыргызстандарт |
|
Молдова | Молдова-Стандарт |
|
Россия | Росстандарт |
|
Таджикистан | Таджикстандарт |
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 апреля 2017 г. N 307-ст межгосударственный стандарт ГОСТ EN 572-1-2016 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 марта 2018 г.
5 Настоящий стандарт идентичен европейскому стандарту EN 572-1:2012* "Стекло в строительстве. Базовые изделия из натрий-кальций-силикатного стекла. Часть 1. Определения и основные физические и механические свойства" ("Glass in building - Basic soda lime silicate glass products - Part 1: Definitions and general physical and mechanical properties", IDT).
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей . - Примечание изготовителя базы данных. ,
Европейский стандарт разработан Техническим комитетом CEN/TC 129 "Стекло в строительстве" Европейского комитета по стандартизации (CEN).
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного европейского стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ 1.5 (подраздел 3.6).
Пункт 6.2 дополнен сноской, содержащей справочную информацию по прочности стекла.
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных европейских и международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
7 Некоторые положения европейского стандарта, указанного в пункте 5, могут являться объектом патентных прав. Европейский комитет по стандартизации (CEN) не несет ответственности за идентификацию подобных патентных прав
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на базовые изделия из натрий-кальций-силикатного стекла и устанавливает их химический состав и основные физические и механические характеристики.
Размеры и отклонения размеров, описание пороков, требования к качеству и условные обозначения базовых изделий не включены в настоящий стандарт и приведены в других частях EN 572, устанавливающих требования к изделиям конкретного вида:
- EN 572-2 - флоат-стекло;
- EN 572-3 - полированное армированное стекло;
- EN 572-4 - тянутое листовое стекло;
- EN 572-5 - узорчатое стекло;
- EN 572-6 - армированное узорчатое стекло;
- EN 572-7 - армированное или неармированное профильное стекло;
- EN 572-8 - поставляемые и конечные размеры;
- EN 572-9 - оценка соответствия/стандарт на продукцию.
2 Нормативные ссылки
Для применения настоящего стандарта необходимы следующие ссылочные документы*. Для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного документа (включая все его изменения).
_______________
* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. - Примечание изготовителя базы данных.
EN 410 Glass in building - Determination of luminous and solar characteristics of glazing (Стекло в строительстве. Определение световых и солнечных характеристик остекления)
EN 572-2 Glass in building - Basic soda lime silicate glass products - Part 2: Float glass (Стекло в строительстве. Базовые изделия из натрий-кальций-силикатного стекла. Часть 2. Флоат-стекло)
EN 572-3 Glass in building - Basic soda lime silicate glass products - Part 3: Polished wired glass (Стекло в строительстве. Базовые изделия из натрий-кальций-силикатного стекла. Часть 3. Полированное армированное стекло)
EN 572-4 Glass in building - Basic soda lime silicate glass products - Part 4: Drawn sheet glass (Стекло в строительстве. Базовые изделия из натрий-кальций-силикатного стекла. Часть 4. Тянутое листовое стекло)
EN 572-5 Glass in building - Basic soda lime silicate glass products - Part 5: Patterned glass (Стекло в строительстве. Базовые изделия из натрий-кальций-силикатного стекла. Часть 5. Узорчатое стекло)
EN 572-6 Glass in building - Basic soda lime silicate glass products - Part 6: Wired patterned glass (Стекло в строительстве. Базовые изделия из натрий-кальций-силикатного стекла. Часть 6. Армированное узорчатое стекло)
EN 572-7 Glass in building - Basic soda lime silicate glass products - Part 7: Wired or unwired channel shaped glass (Стекло в строительстве. Базовые изделия из натрий-кальций-силикатного стекла. Часть 7. Армированное или неармированное профильное стекло)
EN 572-8 Glass in building - Basic soda lime silicate glass products - Part 8: Supplied and final cut sizes (Стекло в строительстве. Базовые изделия из натрий-кальций-силикатного стекла. Часть 8. Поставляемые и конечные размеры)
EN 572-9 Glass in building - Basic soda lime silicate glass products - Part 9: Evaluation of conformity/Product standard (Стекло в строительстве. Базовые изделия из натрий-кальций-силикатного стекла. Часть 9. Оценка соответствия/стандарт на продукцию)
ISO 9385 Glass and glass-ceramics - Knoop hardness test (Стекло и стеклокерамика. Определение твердости по Кнупу)
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 флоат-стекло
(float glass): Плоское прозрачное бесцветное или окрашенное в массе натрий-кальций-силикатное стекло, имеющее параллельные полированные поверхности, изготовленное методом термического формования на расплаве металла.
Примечание 1 - Эквиваленты термина: на французском языке - "glace", на немецком языке - "Floatglas".
3.2 тянутое листовое стекло
(drawn sheet glass): Плоское прозрачное бесцветное или окрашенное в массе натрий-кальций-силикатное стекло, изготовленное методом вертикального вытягивания, имеющее равномерную толщину и огненно-полированные поверхности.
Примечание 1 - Тянутое листовое стекло подразделяют на три вида: "под старину", "для реставрации" и "с минимальным количеством пороков".
3.3 узорчатое стекло
(patterned glass): Плоское просвечивающее бесцветное или окрашенное в массе натрий-кальций-силикатное стекло, изготовленное методом непрерывного проката.
3.4 армированное узорчатое стекло
(wired patterned glass): Плоское просвечивающее бесцветное или окрашенное в массе натрий-кальций-силикатное стекло, изготовленное методом непрерывного проката, внутри которого расположена сварная стальная сетка, вплавленная в стекло в процессе его производства.
Примечание 1 - Поверхности стекла могут быть узорчатыми или коваными.
Примечание 2 - В немецком языке для армированного узорчатого стекла с коваными поверхностями используют термин "Drahtglas" ("армированное стекло").
3.5 полированное армированное стекло
(polished wired glass): Плоское прозрачное бесцветное натрий-кальций-силикатное стекло, имеющее параллельные полированные поверхности, изготовленное из армированного узорчатого стекла путем механического шлифования и полирования поверхностей.
3.6 армированное или неармированное профильное стекло
(wired or unwired channel-shaped glass): Просвечивающее бесцветное или окрашенное в массе натрий-кальций-силикатное стекло, армированное или неармированное, изготовленное методом непрерывного проката, которому в процессе производства придана U
-образная форма.
4 Общие положения
Настоящий стандарт применяют совместно с EN 572, части 2-9.
5 Химический состав
5.1 Основные компоненты
Базовые изделия, на которые распространяется действие настоящего стандарта, изготавливают из натрий-кальций-силикатного стекла.
Массовое содержание основных компонентов натрий-кальций-силикатного стекла, на которое распространяется действие настоящего стандарта, %, составляет:
Диоксид кремния (SiO) | |
Оксид кальция (CaO) | |
Оксид натрия (NaO) | |
Оксид магния (MgO) | |
Оксид алюминия (AlO) | |
Прочие компоненты |
Помимо указанных основных компонентов стекло может содержать небольшие количества других веществ.
5.2 Стекло, окрашенное в массе
Окрашенное в массе стекло получают добавлением в стекломассу специальных веществ (красителей).
6 Физические и механические характеристики
6.1 Основные характеристики
Общепринятые значения физических и механических характеристик базовых изделий из натрий-кальций-силикатного стекла, за исключением прочности на изгиб , приведены в таблице 1. Приведенные значения, характерные для обычного отожженного стекла без дополнительной обработки, не являются обязательными требованиями, которым стекло должно строго соответствовать, а являются общепринятыми значениями для использования в расчетах, не требующих высокой точности.
Таблица 1 - Основные характеристики базовых изделий из натрий-кальций-силикатного стекла
Наименование характеристики | Обозначение | Значение |
Плотность (при 18°С) | 2500 кг/м |
|
Число твердости по Кнупу | HK
0,1/20 | |
Модуль Юнга (модуль упругости) | ||
Коэффициент Пуассона | ||
Удельная теплоемкость | 720 Дж/(кг·К) |
|
Температурный коэффициент линейного расширения (в интервале температур от 20°С до 300°С) | ||
Термостойкость | ||
Коэффициент теплопроводности | ||
Показатель преломления (на длине волны 589,3 нм) | ||
Коэффициент эмиссии (откорректированный) | ||
По ISO 9385. |
||
6.2 Прочность на изгиб "функция"(g,kk)
Значение прочности на изгиб справедливо для кратковременной квазистатической нагрузки (например, ветровой нагрузки) с 5%-ной вероятностью разрушения на нижней границе 95%-ного доверительного интервала.
Значение прочности на изгиб натрий-кальций-силикатного стекла составляет 45 МПа*.
________________
* Указанное значение не предназначено для расчетов. Справочные значения прочности на изгиб изделий из натрий-кальций-силикатного стекла, рекомендуемые для расчетов прочности при проектировании остекления, приведены в ГОСТ 33561 и стандартах на изделия из стекла конкретных видов.
Примечание - Методы определения прочности на изгиб стекла приведены в EN 1288 (части 1-5), см. -. Методы расчета листовых стекол приведены в prEN 13474 (см. ).
6.3 Определение бесцветного стекла
6.3.1 Общие положения
Натрий-кальций-силикатное стекло относят к бесцветному стеклу, если оно не является окрашенным в массе и коэффициент пропускания света базового стекла, не измененный возможным наличием покрытия или рельефа поверхности (например, узорчатое стекло), соответствует 6.3.2, 6.3.3.
Перед измерением коэффициента пропускания света с целью определения возможности отнесения стекла к бесцветному стеклу в необходимых случаях стекло подвергают следующей предварительной обработке:
- покрытия на ровных поверхностях удаляют без изменения толщины базового стекла;
- рельефные поверхности с покрытием или без покрытия выравнивают путем шлифования и полирования, при этом толщина стекла будет изменена.
Коэффициент пропускания света следует измерять на стекле с полированными поверхностями.
Примечание - Значения коэффициента пропускания света, приведенные в 6.3.2 и 6.3.3, не предназначены для расчетов. Эти значения не учитывают влияния покрытий и рельефа поверхности и применяются только для отнесения стекла к бесцветному стеклу. Значения коэффициента пропускания света для расчетов можно получить у изготовителя стекла или определить по EN 410.
6.3.2 Бесцветное прозрачное стекло
Прозрачное стекло относят к бесцветному стеклу, если оно не является окрашенным в массе и его коэффициент пропускания света
- округленный до 0,01,
не менее значения, указанного в таблице 2 для соответствующей номинальной толщины стекла.
Примечание - Предельные значения, указанные в таблице 2, применимы при условии, что измеренная толщина стекла находится в пределах допускаемых отклонений номинальной толщины данного стекла.
Таблица 2 - Коэффициент пропускания света для отнесения прозрачного стекла к бесцветному стеклу
Номинальная толщина стекла, мм | |
6.3.3 Бесцветное просвечивающее стекло
Просвечивающее стекло относят к бесцветному стеклу, если оно не является окрашенным в массе и его коэффициент пропускания света
- после необходимой предварительной обработки стекла,
- измеренный в соответствии с EN 410 и
- округленный до 0,01,
не менее значения, указанного в таблице 3 для измеренной толщины образца стекла.
Примечание - Предельное значение будет изменяться в зависимости от точной толщины образца стекла после предварительной обработки.
Таблица 3 - Коэффициент пропускания света для отнесения просвечивающего стекла к бесцветному стеклу
Толщина образца стекла, мм | Коэффициент пропускания света, не менее |
6.4 Стабильность физических и химических характеристик
Физические и химические характеристики базовых изделий из натрий-кальций-силикатного стекла не меняются в течение длительного периода времени по следующим причинам:
a) так как стекло не является светочувствительным материалом, спектральные свойства (пропускание света и солнечной энергии) базовых изделий из стекла не меняются под действием солнечного излучения;
b) поверхность стекла, применяемого в строительстве, практически не чувствительна к воздействию окружающей среды.
Примечание - Несмотря на то, что поверхность стекла, установленного в остеклении зданий, практически не чувствительна к воздействию воды, следует защищать поверхность стекла до его монтажа. Ненадлежащее хранение может привести к попаданию воды/влаги между листами стекла. Такое локализованное воздействие окружающей среды может вызвать повреждение поверхности стекла (см. ).
6.5 Характеристики для оценки качества изделий
6.5.1 Оптические искажения
Оптические искажения характеризуются наличием или отсутствием искажений формы видимого сквозь стекло объекта и контролируются только для изделий из прозрачного стекла.
Основными причинами, вызывающими оптические искажения, являются неровности поверхности и оптическая неоднородность массы стекла.
Для оценки оптических искажений используют методы, основанные на визуальном контроле.
6.5.2 Внешний вид
Внешний вид изделий оценивают с помощью нескольких показателей.
Основными показателями, ухудшающими внешний вид изделия, являются локальные пороки (пузыри, камни и т.д.), линейные пороки (потертости, царапины, морщины, отпечатки и т.д.), смещение узора и смещение проволоки.
Локальные пороки оценивают путем определения их количества и размеров.
Линейные пороки оценивают визуально.
Смещение узора и проволоки оценивают по результатам измерений соответствующих отклонений.
Приложение ДА (справочное). Сведения о соответствии ссылочных европейских и международных стандартов межгосударственным стандартам
Приложение ДА
(справочное)
Таблица ДА.1
Обозначение ссылочного европейского/международного стандарта | Степень соответствия | Обозначение и наименование соответствующего межгосударственного стандарта |
ГОСТ EN 410-2014 "Стекло и изделия из него. Методы определения оптических характеристик. Определение световых и солнечных характеристик" |
||
*EN 572-5EN 572-7 "Стекло листовое, окрашенное в массе. Общие технические условия" "Стекло и изделия из него. Метод определения твердости" |
||
* Соответствующий межгосударственный стандарт отсутствует. До его принятия рекомендуется использовать перевод на русский язык данного европейского стандарта. |
||
Библиография
Glass in building - Determination of the bending strength of glass - Part 1: Fundamentals of testing glass |
||
Glass in building - Determination of the bending strength of glass - Part 2: Coaxial ring test on flat specimens with large test surface areas |
||
Glass in building - Determination of the bending strength of glass - Part 3: Test with specimen supported at two points (four point bending) |
||
Glass in building - Determination of the bending strength of glass - Part 4: Testing of channel shaped glass |
||
Glass in building - Determination of the bending strength of glass - Part 5: Coaxial ring test on flat specimens with small test surface areas |
||
PrEN 13474 (all parts) | Glass in building - Design of glass panes - Determination of the load resistance of glass panes by calculation and testing |
|
Evaluation of the relevant parameters allowing to prevent the weathering of float glass during storage, Franco Geotti-Bianchini, Martina Preo, Rivista della Stazione Sperimentale del Vetro n.3-1999, pages 127-146 |
||
УДК 666.151:006.354 | МКС 81.040.30 | |
Ключевые слова: натрий-кальций-силикатное стекло, химический состав, характеристики, бесцветное стекло |
||
Электронный текст документа
подготовлен АО "Кодекс" и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2017
Стекло как материал имеет многовековую историю. В развитие науки и практики стеклоделия значительный вклад внесли российские ученые: М. В. Ломоносов, Д. И. Менделеев, Н. И. Китайгородский и др. Стекло как материал широко используется для изготовления посуды. Такое его применение обусловлено высокими эстетическими свойствами, безвредностью, гигиеничностью и т. п.
Стекло - материал аморфно-кристаллической структуры, полученный путем переохлаждения расплава, состоящего из различных окислов.
В состав любого стекла входит как минимум пять окислов. В зависимости от состава (основного его компонента) различают стекла силикатные (SiO a), боратные (В 2 0 3), фосфатные (Р 2 0 5) и комбинированные (боросиликатные и др.). Окислы, формирующие структуру и свойства стекол, получили название стеклообразующих веществ. В производстве бытовых хозяйственных товаров наибольшее распространение получили силикатные стекла и стекла на базе их комбинаций.
В качестве стеклообразующих окислов в силикатных стеклах используются: Si0 2 , который вводится в виде кварцевого песка, Na 2 C0 3 - вводится в виде соды, К 2 СО3 - в виде поташа, СаС0 3 - в виде известняка или мела, вводится также стеклянный бой и другие компоненты. Качество кварцевого песка, отсутствие вредных примесей в нем (окиси и закиси железа и др.) оказывают существенное влияние на бесцветность и прозрачность стекла (примером может служить Богемское стекло).
Кроме стеклообразующих веществ в состав стекол могут входить следующие компоненты: обесцвечиватели, осветлители, красители, глушители, окислители и восстановители, ускорители варки стекломассы. Данные компоненты оказывают влияние на эстетические свойства, функциональное назначение, технологические показатели стеклоизделий.
Согласно действующей нормативно-технической документации основные виды стекол, используемые для производства изделий хозяйственного назначения, подразделяют на три группы: обычные стекла; хрусталь и специальные стекла.
К обычным стеклам относят натрий-кальций-силикатное (известково-натриевое) и калий-кальций-силикатное стекло (известково-калиевое). Стекла данной группы характеризуются прозрачностью, прочностью, невысокой себестоимостью.
Наиболее дешевым представителем стекол данной группы является натрий-кальций-силикатное, которому присущи в разной степени выраженности цветовые оттенки (зеленоватые, желтоватые, сероватые и др.). Вырабатывают из данного стекла посуду хозяйственного назначения (банки, бутылки) и дешевую, обычно бесцветную, столовую посуду повседневного ассортимента.
Калий-кальций-силикатное стекло благодаря вводимому оксиду калия обладает большей бесцветностью, что позволяет улучшить изделия с точки зрения эстетических свойств, как бесцветные, так и окрашенные (достигается большая чистота цвета). Данное стекло несколько дороже, его используют в основном для производства столовой посуды.
Группа хрусталей объединяет стекла, в состав которых входят оксиды свинца (Рb0 2). Окись свинца способствует повышению плотности стекла, улучшает оптические показатели: прозрачность, "белизну" (бесцветность), повышается коэффициент преломления (блеск, игра света). Однако данные виды стекол имеют большую себестоимость, меньшую твердость, химическую стойкость и безвредность. Данная группа объединяет три вида стекол: хрустальное стекло (малосвинцовый хрусталь); свинцовый хрусталь и высокосвинцовый хрусталь.
В хрустальном стекле содержится минимальное количество оксида свинца (согласно ГОСТ 24315-80 общее количество оксидов свинца и калия не должно быть менее 10%), поэтому оно занимает промежуточное положение между обычным стеклом и свинцовым хрусталем по показателям оптических свойств и себестоимости. Изделия из хрустального стекла получают методом прессования, при этом нанося рисунок от формы, ручной декоративной обработке их не подвергают. Ассортимент изделий представлен столовой посудой (кружки, салатники, селедочницы, вазы для сервировки стола, пепельницы и т. п.).
Свинцовый хрусталь содержит оксида свинца не менее 24%. Данный вид хрусталя превосходит рассмотренный ранее по оптическим показателям и плотности, изделия из него при ударе издают высокий продолжительный звук ("малиновый звон"). Применяют свинцовый хрусталь при производстве столовой посуды праздничного ассортимента (рюмок, бокалов, фужеров, стаканов, ваз для сервировки стола); декоративно-утилитарных изделий (ваз для цветов, сувенирных кружек, пепельниц); декоративных изделий. Изделия вырабатывают выдуванием, прессованием, многостадийной выработкой, практически во всех случаях подвергают ручной доработке (украшают "алмазной гранью" и др.), повышающей уровень эстетической выразительности. На донышке таких изделий приклеиваются кольеретки с серебряным тиснением.
Высокосвинцовый хрусталь (содержание оксида свинца не менее 32%) характеризуется максимальной себестоимостью и высоким потенциалом для формирования эстетических свойств изделий. Из него вырабатывают дорогую посуду, кубки, декоративные призовые изделия, скульптуру малых форм и т. д.). На донышке таких изделий приклеиваются кольеретки с золотым тиснением.
Ранее отечественной промышленностью выпускались изделия из хрусталя на основе оксидов бария, оксидов цинка, в настоящее время их производство ограничено.
Третья группа стекол - специальные стекла - представлена боросиликатным (жаростойким) стеклом и стеклоподобными материалами - ситаллами. Данные виды стекол характеризуются специфическими свойствами: повышенными показателями термостойкости и механической прочности (что в первую очередь присуще ситаллам).
Боросиликатные стекла выдерживают температуру до 500°С, устойчивы к термоударам, что определяет их применение в производстве кухонной посуды: кастрюли, жаровни, сковороды, формы для выпечки и т. д. Внешне данный вид стекла легко узнаваем по следующим показателям: пониженной прозрачности, зеленовато-желтой окраске (импортные изделия могут окрашиваться и в теплые цвета: оранжево-розовый; розово-красный и др.); массивности изделий (большая толщина стенок определяется способом выработки - прессованием).
Ситаллы - стеклоподобные материалы, обладающие кристаллической структурой (активизируют процесс кристаллообразования литий, титан и магний, вводимые в состав алюмосиликатных стекол), максимальной механической прочностью (превосходят обычное стекло в десятки раз); высокой термостойкостью. Данные материалы также характеризуются низкой прозрачностью, чаше всего имеют белый цвет, посуде из них присущи признаки прессованных изделий.
На потребительские свойства и качество изделий из стекла оказывает влияние технологический цикл производства, в котором принято выделять следующие этапы: подготовку исходного сырья; варку стекломассы; формование изделий; термическую обработку (отжиг либо закалку) и декорирование.
Для производства бытовых хозяйственных товаров из стекла применяют пять основных способов формования: прессование, выдувание, прессовыдувание; многостадийную выработку (сочленение), литье.
Прессование - самый технологичный способ производства стеклотоваров данного назначения. Процесс сводится к образованию изделия из расплавленной стекломассы, помещенной на дно матрицы, в зазоре между матрицей (неподвижной частью формы) и пуансоном (подвижной частью формы). В процессе формования на поверхность матрицы могут наноситься рельефные рисунки и маркировочные атрибуты, которые при прессовании передаются изделию.
Однако данный способ не всегда подчеркивает все преимущества стекла: "воздушность", блеск, высокую степень прозрачности. Изделия, полученные данным способом формования, характеризуются массивностью, большой толщиной стенок, меньшей термостойкостью (для изделий из обычного стекла), простотой формы, их верхний внутренний диаметр всегда больше нижнего, из-за процесса изнашивания форм теряется гладкость и снижается блеск.
Выдувание - способ формования, позволяющий в большей степени использовать потенциальные возможности стекла. Процесс выдувания может производиться механизированным методом и ручным. Отличается продукция данного способа выработки высокой гладкостью поверхности; значительным диапазоном толщины стенок (от очень малой - не более 1 мм, до очень большой - 10 мм и более); возможностью получения различных видов украшений (как простых, так и сложных).
Изделия, полученные механизированным выдуванием, характеризуются несложной формой, имеющей ось симметрии, обладают утолщенным дном. Примером таких изделий служат тонкостенные стаканы для чая, изделия на ножке (рюмки, бокалы, фужеры).
Ручной метод выдувания является более трудоемким, он может осуществляться свободно и с использованием форм. Разновидностью ручного свободного выдувания является гутенская работа (гутная техника). Изделия данного способа выработки характеризуются сложными видами декорирования и формируют ассортимент художественно-декоративных изделий.
Прессовыдувание осуществляют в два этапа: вначале прессуют заготовку изделия, а затем заготовка в горячем состоянии окончательно выдувается в форме. Изделиям данного способа выработки присущи особенности как прессованных, так и выдувных изделий, но их отличительной чертой является наличие горловины, часто заметны следы ("швы") от разъема составных форм.
Многостадийная выработка применяется в производстве полых изделий на ножке, при этом полую часть выдувают, ножку прессуют, затем обе части соединяют.
Литьем в формы изготовляют декоративные изделия (скульптуру), оптические стекла (расплавленное стекло заливают в подготовленную форму).
Важным этапом производства стеклоизделий является декорирование - нанесение дополнительных украшений.
К украшениям в горячем состоянии относят:
Окраску в массе - в состав стекломассы вводят краситель с целью придания определенного цвета (по своей природе красители могут быть молекулярными и коллоидными);
Нацвет - применяют для поверхностной окраски выдувных изделий, дополнительно подчеркивается (шлифовкой, алмазной гранью и т. п.) бесцветность основного стекла;
Оптический рисунок - изделие производят в два этапа: на первом этапе формуют в рельефной форме, а на втором - в гладкой;
Украшение "валиком" напоминают оптический рисунок, но рельефной остается лицевая поверхность;
Воздушные пузыри, нити, ленты - в состав стекломассы (или отдельных элементов изделия) вводят газообразующие включения;
Цветные пятна, украшения под мрамор, малахит и т. п. - неравномерно смешиваются различные по цвету стекломассы;
Кракле - изделие после формования резко охлаждают, образовавшиеся поверхностные трещины впоследствии оплавляют;
Украшение насыпью (крошкой) - изделие в горячем состоянии прокатывают по стеклянной крошке;
Украшения стеклонитями, лентами, шнурами из стекла;
Прилепы, декоративные загибы краев, фигурные края получают с помощью специального инструмента в процессе свободного выдувания изделий.
Украшения в холодном состоянии принято подразделять на три подгруппы:
Механические способы украшения;
Химические украшения;
Накладные (поверхностные) пленочные украшения.
К механическим способам украшений относятся следующие:
Шлифовка - снятие поверхности стекла с помощью абразива с образованием определенного рисунка; различают шлифовку с полировкой и без нее;
Гравировка - обработка поверхности стекла узкими граверными абразивными кругами (лазером, ультразвуком) с целью получения рисунка; в отличие от шлифовки рисунок более тонкий, рельефный, матовый (не полируется);
Алмазная грань - рисунок образуют двухгранные бороздки, полученные на стекле с помощью абразива, могут дополнительно полироваться;
Пескоструйная, гидроабразивная обработка - образование рисунка за счет выкрашивания поверхности стекла абразивами, подающимися мощной воздушной либо водной струей (обычно через трафарет).
Украшения, полученные химическим путем, в настоящее время отечественной промышленностью используются ограниченно ввиду значительной себестоимости. Данные способы декорирования основаны на разрушении поверхностного слоя стекла плавиковой кислотой (HF). К этим видам украшений относят гильоширное, пантографное и глубокое художественное травление (последнее обычно присуще изделиям с нацветом).
Накладные (поверхностные) пленочные украшения широко используются для декорирования изделий из обычного стекла, ситаллов, они представлены следующими видами:
Живопись - украшения красками или препаратами золота, наносимые с помощью кисти; рисунки могут быть как тематическими, так и в виде полос (до 1 мм - усик; от 1 до 3 мм - отводка; от 4 до 10 мм - лента);
Деколь (декалькомания) - украшения, наносимые с помощью переводных картинок;
Шелкография (шелкотрафаретная печать) - чаще одноцветный рисунок, напоминающий "тонкий" трафаретный рисунок;
Трафарет - одноцветный или многоцветный простой рисунок красками, наносимый с помощью одного или нескольких трафаретов соответственно (возможно наложение красок, отсутствие четкости контура);
Металлизация, ирризация, плазменное напыление - нанесение на поверхность стекла окиснометаллических, металлических и других пленок с образованием определенного рисунка;
Украшение люстровыми красками - при нанесении и последующем обжиге красок на поверхности образуется тонкая пленка со специфическим эффектом (золотой люстр, ирризирующий люстр и т. п.).
Ассортимент стеклянных товаров достаточно динамичен и изменяется в связи с постоянным развитием науки, состоянием технологии производства, характером потребительского спроса, сменой стилевых направлений.
Ассортимент изделий бытового назначения классифицируют по назначению и условиям эксплуатации, составу и окраске стекла, методу формования и характеру термической обработки, видам (наименованиям), размерам, фасонам изделий, методам и сложности декорирования, комплектности.
По назначению бытовые товары подразделяют на посуду и декоративные изделия для сервировки стола и украшения интерьера, хозяйственную посуду для хранения пищевых продуктов и домашнего консервирования, кухонную посуду для приготовления пищи, ламповые изделия (столовые лампы, ламповые резервуары, ламповые стекла) и зеркала.
По составу стекла различают посуду из натрий – кальций - силикатного, специального бытового и хрустального стекла.
Столовую посуду изготовляют из натрий – кальций - силикатного стекла, хрусталя различных видов, а также из глушеного боросиликатного стекла; хозяйственную посуду - из натрий – кальций - силикатного стекла с добавками, повышающими химическую и термическую устойчивость; кухонную - из специального бытового стекла и ситаллов.
По окраске различают посуду из стекла бесцветного, цветного (окрашенного в массе) и накладного (двухи многослойного). Названия цветным стеклам дают по цветовому тону (желтые, зеленые, розовые и т.д.), по природе красителя (кобальтовые, марганцевые), по аналогии с драгоценными камнями: рубины (красные), топазы (желтовато-коричневые), сапфиры (светло-синие), смарагды (светло-зеленые).
По способу формования различают посуду ручного, свободного, машинного выдувания, прессованную, прессовыдувную, многостадийного формования, моллированную, центробежной выработки.
По способу термической обработки различают посуду неупрочненную, т. е. отожженную, и упрочненную закалкой.
Подавляющую массу изделий из сортового стекла и все хрустальные изделия выпускают отожженными.
Закалка состоит в нагревании изделий до 700 °С и последующем быстром и равномерном охлаждении обдуванием воздухом. При этом в стекле возникают высокие, равномерно распределенные остаточные напряжения, повышающие прочность к удару в 5 - 8 раз, а термостойкость - в 2 - 3 раза. Упрочняют закалкой некоторые виды прессованной столовой посуды и кухонную посуду из жаростойкого боросиликатного стекла.
Виды стеклянной посуды
Существует около тридцати наименований посуды для сервировки стола; это стаканы, бокальчики, рюмки, бокалы, фужеры, кувшины, графины, сахарницы, масленки, вазы для сервировки стола (для фруктов, варенья, печенья, крема, конфет, салатники), менажницы и др.
Декоративные изделия - это стеклянная скульптура, вазы для цветов, туалетные приборы, бокалы в форме рога, блюда и др.
Каждый вид изделий выпускают нескольких разновидностей (артикулов), отличающихся размером и фасоном.
По размерам посуду подразделяют на мелкую, среднюю, крупную, особо крупную. Размер изделий характеризуется диаметром, длиной или высотой, а размер полых изделий - вместимостью.
По фасону изделия подразделяют с учетом формы корпуса (шар, овал, конус и др.), наличия прилепных (ручка, ножка, держатель крышки) и съемных (пробка, крышка) деталей, характера края (ровный, вырезной) и дна изделий. Посуду выпускают с дном обычной толщины, утолщенным, а также на поддоне (выступ или уступ в нижней части изделия).
Ножка изделий может быть разной высоты, формы (прямая или фигурная) и обработки (граненая и ровная). Выдувные вазы для цветов в зависимости от сложности формы подразделяют на три группы.
Фасон наряду с эстетическими особенностями стекломассы и разделкой во многом определяет художественную выразительность изделий. Он подвержен изменениям в соответствии с требованиями стиля. В настоящее время посуда праздничного и подарочного характера отличается сложным силуэтом, тщательной обработкой и сложной формой деталей. Посуда повседневного обихода имеет более простые и цельные формы.
По способу украшения различают посуду гладкую и декорированную. Декорированную посуду в зависимости от характера, сложности и художественных достоинств разделок делят на групповую и внегрупповую. Разделки групповой выдувной посуды из сортового бесцветного стекла подразделяют на 1-7-ю группы, из цветного стекла - на 3-8-ю, из накладного стекла - на 4-8-ю группы. Разделки хрустальных изделий относят к 4-10-й группам сложности.
В группу объединяют рисунки одинаковой сложности, но различного сюжета. Их обозначают трехзначными номерами, в которых цифра сотен указывает на номер группы.
Внегрупповые изделия характеризуются оригинальностью форм, сложными, часто комбинированными рисунками высокой художественной ценности. Они индивидуальны для продукции каждого завода. Многие изделия с индексом «Н» и реализуемые по договорным ценам относят к внегрупповым.
Разделки прессованных изделий на группы сложности не подразделяют.
Современные тенденции в декоре стеклянной посуды - расширение гаммы цветных стекол, комбинация в накладе цветного и слабо заглушенного стекла, контрастные сочетания в рисунке элементов алмазной грани, матовой гравировки, люстра, широкое использование рисунков деколи и шелкографии различного сюжета, живописных разделок красками и золотом, часто в комбинации с матированием. По-прежнему популярны гутные разделки и изделия.
По комплектности различают штучные изделия, наборы (включают изделия одного вида - набор стаканов и т.д.), приборы (содержат изделия разных видов одного назначения) - для воды, варенья, крюшона, туалетные и др. Изделия комплектов характеризуются единством художественно-конструктивного решения.
Ассортимент посуды для сервировки стола чрезвычайно разнообразен и группируется с учетом всех названных ранее признаков. Основные виды изделий: стаканы, кружки, чашки, бокалы, фужеры, рюмки, бокальчики, графины, кувшины, молочники, вазы для сервировки стола (для фруктов, печенья, конфет, варенья, крема, салата, менажницы), масленки, сахарницы, сухарницы и др.
Декоративные изделия представлены скульптурой, вазами для цветов, туалетными приборами, бокалами в форме рога и др.
Хозяйственную посуду вырабатывают ручным или механизированным методом из бесцветного и полубелого стекла. Ассортимент включает термосы и другие изделия для хранения пищи - крынки, банки для солений и варенья, бочонки, бутылки для хранения жидкостей. Термосы подразделяют по назначению на термосы для жидкостей и пищи (с широким горлом), по вместимости колбы, конструкции и материалу оболочки (металлические, пластмассовые, комбинированные).
Кухонная посуда из жаростойкого стекла и ситаллов представлена кастрюлями различной вместимости, формами для запекания, жаровнями, сковородами. Из ситалла вырабатывают наборы кастрюль и комплект «Малыш». Посуду из жаростойкого стекла подвергают закалке и не декорируют. Ситалловая посуда белого цвета с гладкой блестящей поверхностью дополнительно украшается рисунками деколи.
Виды стекла
Кварцевое стекло
Кварцевое стекло получают плавлением кремнезёмистого сырья высокой чистоты. Кварцевое стекло состоит из диоксида кремния SiO 2 и является самым термостойким стеклом: коэффициент его линейного расширения в пределах 0 - 1000 °С составляет всего 6х10 -7 . Поэтому раскаленное кварцевое стекло, опущенное в холодную воду, не растрескивается.
Температура размягчения кварцевого стекла, при которой достигается динамическая вязкость 10 7 Пуаз (10 Пахс) равна 1250 °С . При отсутствии значительных перепадов давления кварцевые изделия можно применять до этой температуры. Полное же плавление кварцевого стекла, когда из него можно изготавливать изделия, наступает при 1500-1600 °С.
Известно два сорта кварцевого стекла: прозрачный кварц и молочно-матовый . Мутность последнего вызвана обилием мельчайших пузырьков воздуха, которые при плавке стекла не могут быть удалены из-за высокой вязкости расплава. Изделия из мутного кварцевого стекла обладают почти такими же свойствами, как и изделия из прозрачного кварца, за исключением оптических свойств и большей газовой проницаемости.
Поверхность кварцевого стекла обладает незначительной адсорбционной способностью к различным газам и влаге, но имеет наибольшую газопроницаемость среди всех стекол при повышенной температуре. Например, через кварцевую трубку со стенками толщиной в 1 мм и поверхностью 100 см 2 при 750 °С за один час проникает 0,1 см 3 Н 2 , если перепад давлений составляет 1 атм (0,1 МПа).
Кварцевое стекло следует тщательно предохранять от всяких загрязнений, даже таких как жирные следы от рук. Перед нагреванием кварцевого стекла имеющиеся на нем непрозрачные пятна снимают при помощи разбавленной фтороводородной кислоты, а жировые - этанолом или ацетоном.
Кварцевое стекло устойчиво в среде всех кислот , кроме HF и Н 3 РO 4 . На него не действуют до 1200 °С С1 2 и НСl, до 250 °С сухой F 2 . Нейтральные водные растворы NaF и SiF 4 разрушают кварцевое стекло при нагревании. Оно совершенно непригодно для работ с водными растворами и расплавами гидроксидов щелочных металлов.
Кварцевое стекло при высокой температуре сохраняет свои электроизоляционные свойства. Его удельное электрическое сопротивление при 1000 °С равно 10 6 Омхсм.
Обычное стекло
К обычным стеклам относятся известково-натриевое, известково-калиевое, известково-натриево-калиевое.
Известково-натриевое (содовое ), или натрий-кальций-магний-силикатное, стекло применяют для выработки оконных стекол, стеклотары, столовой посуды.
Известково-калиевое (поташное ), или калий-кальций-магний-силикатное, стекло обладает более высокой термостойкостью, повышенным блеском и прозрачностью; используется для выработки высококачественной посуды.
Известково-натриево-калиевое (содово-поташное ), или натрий-калий-кальций-магний-силикатное, стекло имеет повышенную химическую стойкость, благодаря смешению окислов натрия и калия; наиболее распространено в производстве посуды.
Боросиликатное стекло
Стекла с высоким содержанием SiO 2 , низким - щелочного металла и значительным - оксида бора B 2 O 3 называются боросиликатными. Борный ангидрид действует как флюс для кремнезема, так что содержание щелочного металла в шихте может быть резко уменьшено без чрезмерного повышения температуры расплавления. В 1915 фирма Корнинг гласс уоркс начала производить первые боросиликатные стекла под торговым названием Пирекс . Стекло марки Пирекс является боросиликатным стеклом с содержанием не менее 80% SiO 2 , 12-13% В 2 O 3 , 3-4% Na 2 О и 1-2% Аl 2 О 3 . Оно известно под разными названиями: Корнинг (США), Дюран 50, Йенское стекло G 2 0 (Германия), Гизиль , Монекс (Англия), ТС (Россия), Совирель (Франция), Симакс (Чехия).
В зависимости от конкретного состава стойкость к термоудару таких стекол в 2-5 раз выше, чем у известковых или свинцовых; они обычно намного превосходят другие стекла по химической стойкости и имеют свойства, полезные для применения в электротехнике.
Температура размягчения стекла «пирекс» до динамической вязкости в 10 11 пуаз (10 10 Пас) составляет 580-590 °С. Тем не менее стекло пригодно для работ при температурах до 800 °С, но без избыточного давления. При использовании вакуума температуру изделий из стекла «пирекс» не следует поднимать выше 650 °С. В отличие от кварцевого стекло «пирекс» до 600 °С практически непроницаемо для Н 2 , Не, O 2 и N 2 . Фтороводородная и нагретая фосфорная кислоты, так же как и водные растворы (даже 5%-ные) КОН и NaOH, а тем более их расплавы, разрушают стекло «пирекс».
Хрустальное стекло
Хрустальные стекла (хрусталь) — высокосортные стекла, обладающие особым блеском и способностью сильно преломлять свет. Различают свинцовосодержащие и бессвинцовые хрустальные стекла.
Свинцовосодержащие хрустальные стекла — свинцово-калиевые стекла, вырабатывают с добавлением окислов свинца, бора и цинка. Характеризуются повышенным весом, красивой игрой света, мелодичным звуком при ударе; применяют для производства высококачественной посуды и декоративных изделий. Наибольшее применение имеет хрусталь с содержанием от 18 до 24% окислов свинца и 14—16,5% окиси калия (легкий).
К бессвинцовым хрустальным стеклам относятся баритовое, лантановое и др.
Баритовое стекло содержит повышенное количество окиси бария. Обладает лучшим блеском, более высокой светопреломляемостью и удельным весом по сравнению с обычными стеклами, применяют как оптическое и специальное стекло.
Лантановое стекло содержит окись лантана La 2 О 3 и лантаниды (соединения лантана с алюминием, медью и др.). La 2 О 3 повышает светопреломление. Отличается высоким качеством; применяется как оптическое .
Свойства стекла
Плотность стекла зависит от его химического состава. Плотность — отношение массы стекла при данной температуре к его объему, зависит от состава стекла (чем больше содержание тяжелых металлов, тем стекло плотнее), от характера термической обработки и колеблется в пределах от 2 до 6 (г/см 3). Плотность — постоянная величина, зная ее, можно судить о составе стекла. Наименьшей плотностью обладает кварцевое стекло — от 2 до 2,1 (г/см 3), боросиликатное стекло имеет плотность 2,23 г/см 3 , наибольшей — оптические стекла с высоким содержанием окислов свинца — до 6 (г/см 3). Плотность известково-натриевого стекла составляет около 2,5 г/см 3 , хрустального — 3 (г/см 3) и выше. Табличным значением плотности стекла является диапазон от 2,4 до 2,8 г/см 3 .
Прочность . Прочностью называется способность материала сопротивляться внутренним напряжениям, возникающим в результате действия внешних нагрузок. Прочность характеризуется пределом прочности. Предел прочности на сжатие для различных видов стекла колеблется от 50 до 200 кгс/мм 2 . На прочность стекла оказывает влияние его химический состав. Так, окислы СаО и B 2 O 3 значительно повышают прочность, РbО и Al 2 O 3 в меньшей степени, MgO, ZnO и Fe 2 O 3 почти не изменяют ее. Из механических свойств стекол прочность на растяжение является одним из важнейших. Объясняется это тем, что стекло работает на растяжение хуже, чем на сжатие. Обычно прочность стекла на растяжение составляет 3,5—10 кгс/мм 2 , т. е. в 15—20 раз меньше, чем на сжатие. Химический состав влияет на прочность стекла при растяжении примерно так же, как и на прочность при сжатии.
Твердость стекла, как и многие другие свойства, зависит от примесей. По шкале Мооса она составляет 6-7 ед, что находится между твёрдостью апатита и кварца. Твердость различных видов стекла зависит от его химического состава. Наибольшую твердость имеет стекло с повышенным содержанием кремнезема — кварцевое и боросиликатное . Увеличение содержания щелочных окислов и окислов свинца снижает твердость; наименьшей твердостью обладает свинцовый хрусталь.
Хрупкость — свойство стекла разрушаться под действием ударной нагрузки без пластической деформации. Сопротивление стекла удару зависит не только от его толщины, но и от формы изделия, наименее устойчивы к удару изделия плоской формы. Для повышения прочности к удару в состав стекла вводят окислы магния, алюминия и борный ангидрид. Неоднородность стекломассы, наличие дефектов (камней, кристаллизации и других) резко повышают хрупкость. Сопротивление стекла удару увеличивается при его отжиге. В области относительно низких температур (ниже температуры плавления) стекло разрушается от механического воздействия без заметной пластической деформации и, таким образом, относится к идеально хрупким материалам (наряду с алмазом и кварцем). Данное свойство может быть отражено удельной ударной вязкостью. Как и в предыдущих случаях, изменение химического состава позволяет регулировать и это свойство: например, введение брома повышает прочность на удар почти вдвое. Для силикатных стекол ударная вязкость составляет от 1,5 до 2 кН/м, что в 100 раз уступает железу. На хрупкость, стекол влияют однородность, конфигурация и толщина изделий: чем меньше посторонних включений в стекле, чем более оно однородно, тем выше его хрупкость. Хрупкость стекол практически не зависит от состава. При увеличении в составе стекол B 2 O 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , MgO хрупкость незначительно понижается.
Прозрачность - одно из важнейших оптических свойств стекла. Определяется отношением количества прошедших через стекло лучей ко всему световому потоку. Зависит от состава стекла, обработки его поверхности, толщины и других показателей. При наличии примесей окиси железа прозрачность уменьшается.
Термостойкость стекла характеризуется его способностью выдерживать, не разрушаясь, резкие изменения температуры и является важным показателем качества стекла. Зависит от теплопроводности, коэффициента термического расширения и толщины стекла, формы и размеров изделия, обработки поверхности, состава стекла, дефектов. Термостойкость тем выше, чем выше теплопроводность и ниже коэффициент термического расширения и теплоемкость стекла. Толстостенное стекло менее термостойко, чем тонкое. Наиболее термостойко стекло с повышенным содержанием кремнезема, титана и бора. Низкую термостойкость имеет стекло с высоким содержанием окислов натрия, кальция и свинца. Хрусталь менее термостоек, чем обычное стекло. Термостойкость обыкновенного стекла колеблется в пределах 90—250 °С, а кварцевого : 800—1000°С. Отжиг в специальных печах повышает термостойкость в 2,5—3 раза.
Теплопроводность — это способность материала, в данном случае стекла, проводить тепло без перемещения вещества этого материала. У стекла коэффициент теплопроводности равен 1-1,15 Вт/мК.
Тепловое расширение — это увеличение линейных размеров тела при его нагревании. Коэффициент линейного теплового расширения стекол колеблется от 5·10 -7 до 200·10 -7 . Самый низкий коэффициент линейного расширения имеет кварцевое стекло — 5,8·10 -7 . Величина коэффициента термического расширения стекла в значительной степени зависит от его химического состава. Наиболее сильно на термическое расширение стекол влияют щелочные окислы: чем больше содержание их в стекле, тем больше коэффициент термического расширения. Тугоплавкие окислы типа SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, а также B 2 O 3 , как правило, понижают коэффициент термического расширения.
Упругость — способность тела возвращаться к своей первоначальной форме после устранения усилий, вызвавших деформацию тела.
Упругость характеризуется модулем упругости. Модуль упругости — величина, равная отношению напряжения к вызванной им упругой относительной деформации. Различают модуль упругости при осевом растяжении — сжатии (модуль Юнга, или модуль нормальной упругости) и модуль сдвига, характеризующий сопротивление тела сдвигу или сколу и равный отношению касательного напряжения к углу сдвига.
В зависимости от химического состава модуль нормальной упругости стекол колеблется в пределах 4,8х10 4 ...8,3х10 4 , модуль сдвига —2х10 4 —4,5х10 4 МПа. У кварцевого стекла модуль упругости составляет 71,4х10 3 Мпа. Модули упругости и сдвига несколько повышаются при замене SiO 2 на СаО, B 2 O 3 , Al 2 O 3 , MgO, ВаО, ZnO, PbO.
Свойства стекла производства Corning
| Код стекла | 0080 | 7740 | 7800 | 7913 | 0211 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Тип | Силикатное | Боро-силикатное | Боро-силикатное | 96% Силиката | Цинково-титановое | |
| Цвет | Прозрачное | Прозрачное | Прозрачное | Прозрачное | Прозрачное | |
| Термическое расширение (умножать на 10-7 см/см/°С) | 0-300 °С | 93,5 | 32,5 | 55 | 7,5 | 73,8 |
| 25 °С, до темп. застывания | 105 | 35 | 53 | 5,52 | - | |
| Верхний предел рабочей темп. для отожженого стекла (для механических свойств) | Норм. эксплуатация, °С | 110 | 230 | 200 | 900 | - |
| Экстрем. эксплуатация, °С | 460 | 490 | 460 | 1200 | - | |
| Верхний предел рабочей темп. для закаленного стекла (для механических свойств) | Норм. Эксплуатация, °С | 220 | 260 | - | - | - |
| Экстрем. эксплуатация, °С | 250 | 290 | - | - | - | |
| 6,4 мм толщиной, °С | 50 | 130 | - | - | - | |
| 12,7 мм толщиной, °С | 35 | 90 | - | - | - | |
| Термостойкость, °С | 16 | 54 | 33 | 220 | - | |
| Плотность, г/см3 | 2,47 | 2,23 | 2,34 | 2,18 | 2,57 | |
| Коэффициент оптической чувствительности по напряжениям, (нм/см)/(кг/мм2) | 277 | 394 | 319 | - | 361 |
