Склад скла - студопедія

Скло - однорідне аморфне тіло, яке виходить при охолодженні скломаси. Простий приклад - беремо кубик цукру, нагріваємо його до рідкого стану, а потім охолоджуємо. Цукор втрачає свою первісну кристалічну структуру і стає аморфним речовиною.

Вперше скло виникло в Стародавньому Єгипті за 3 4 тисячоліття до нашої ери. Однак скла тієї епохи навіть за зовнішнім виглядом відрізнялися від теперішніх. Вони були, зазвичай, малопрозора, містили велику кількість бульбашок. Виготовляли з такого скла головним чином прикраси.

В кінці VII ст. виробництво скла виникає в Венеції де до IX ст. воно досягає найвищого рівня. Відомі венеціанські скляні вітражі і мозаїки прикрашали церкви того періоду, а різні художні вироби з кольорового скла, мозаїчне і філігранне скло, дзеркала були монополією венеціанського стеклоделия. Потім це мистецтво проникло в інші країни Західної Європи і Близького Сходу.

В кінці XVII ст. в Чехії було винайдено скло, яке відрізняється чистотою, прозорістю і твердістю і відоме під назвою "богемський кришталь".

Склоробство вУкаіни виникло в IX - Х ст. т. е. набагато раніше, ніж в
Америці (XVII ст.) І зараз, ніж у багатьох інших країнах Західної Європи.

Перший скляний завод вУкаіни був заснований в 1638 р під Москвою. На цьому заводі виготовляли віконне скло та інші скляні вироби. Велике розвиток стеклоделие отримало за Петра I. У цей період створюються скляні заводи під Москвою, в Києві і інших містах. До 1760 р вУкаіни вже налічувалося понад 25 скляних заводів, розташованих в різних губерніях. Заводи ці виробляли головним чином віконне скло, пляшки і господарську посуд.

Основоположником наукових основ виробництва скла вУкаіни є М.В. Ломоносов, який в 1752 р побудував під Харковом фабрику і організував на ній виготовлення кольорового скла. М.В. Ломоносовим розроблений метод гарячого пресування скла.

Сировинні матеріали для виробництва скла поділяються на основні або стеклообразующие і допоміжні.

За допомогою основних матеріалів до складу скла вводяться різні оксиди, які при сплаву утворюють стекломассу. Властивості скла залежать від назв оксидів і їх співвідношення. Головний оксид - SiO2 - вводять у скло через кварцовий пісок. Пісок повинен бути вільний від домішок, особливо фарбувальних (оксиди заліза, титана, хрому), які викликають блакитні, жовтуваті, зеленуваті відтінки скла, знижують його прозорість. З підвищенням вмісту діоксиду кремнію у склі поліпшуються механічна і термічна міцність, хімічна стійкість, але підвищується температура варіння.

Оксид бору В2О3 полегшує вариво, покращує фізико-хімічні властивості скла.

Оксид алюмінію А12О3 сприяє підвищенню показників міцності і хімічної стійкості скла.

Лужні оксиди Nа2О, К2О знижують температуру варіння скла, полегшують формування виробів, однак зменшують міцність, термостійкість і хімічну стійкість.

Оксиди кальцію, магнію, цинку збільшують хімічну стійкість і термостійкість виробів. Оксиди барію, свинцю і цинку підвищують щільність, покращують оптичні властивості і тому застосовуються у виробництві кришталю.

Допоміжні матеріали вводять для поліпшення споживчих властивостей скла. За призначенням їх поділяють на освітлювачі, обесцвечиватели, глушники, барвники, відновники і окислювачі.

Освітлювачі сприяють видаленню із скломаси газів, що утворюються при розкладанні сировинних матеріалів. Через газові включень маса скла стає непрозорою. Як освітлювачів застосовують селітру, амонійні солі, триоксид миш'яку. При нагріванні освітлювачі розкладаються, у вигляді пари піднімаються вгору і захоплюють за собою газоподібні включення.

Обесцвечівателі погашають або послаблюють небажані кольорові відтінки. Через невеликі домішок оксидів заліза скло має зеленувато-блакитний відтінок і, щоб зробити цей відтінок непомітним застосовуються обесцвечиватели. Застосовують 2 методи знебарвлення-фізичний і хімічний. При фізичному методі до складу скломаси вводять додатковий барвник, який нейтралізує дію основного. До фізичних обесцвечівателі відносяться з'єднання марганцю, кобальту та ін. Хімічні обесцвечиватели переводять забарвлені сполуки в нефарбовані. До них відноситься селітра, сурма. Дані сполуки переводять оксид 2-х валентного заліза в оксид 3-х валентного заліза, який має більш слабке забарвлення.

Глушники (фториди і фосфати) зменшують прозорість і обумовлюють біле забарвлення скла.

Барвники надають склу потрібний колір. Як барвники використовують оксиди або сульфіди важких металів. Фарбування може відбуватися навіть за рахунок виділення в склі колоїдних частинок вільних металів (міді, золота, сурми).

У синій колір скло фарбують закисом кобальту, в блакитний - окисом міді, в зелений - окисом хрому або ванадію, в фіолетовий - перекисом марганцю, а в рожевий - селеном і т.д.

Окислювачі і відновники додають при варінні кольорового скла для створення певної pH середовища. До них відноситься селітра, вуглець і т.д.

Прискорювачі варіння сприяють прискоренню варіння скла. До них відносяться фтористі з'єднання, алюмінієві солі і ін.

Властивості скла. Залежать від його складу.

Оптичні властивості скла різноманітні. Скло можуть бути прозорими (коефіцієнт пропускання 0,85 і більше) і в різному ступені заглушених, безбарвними і забарвленими, з поверхнею блискучою і матовою. Основними оптичними властивостями скла є: світлопропускання (прозорість), світлозаломлення, відображення, розсіювання і ін. Звичайні силікатні скла добре пропускають всю видиму частину спектра і практично не пропускають ультрафіолетові та інфрачервоні промені. Прозорість більшості стекол становить 84-90%. Змінюючи хімічний склад скла і його забарвлення, можна регулювати світлопропускання скла. Показник заломлення (відношення синуса кута падіння до синусу кута відбиття) для звичайних стекол становить 1,5, для кришталю 1,9. У той же час чим вище показник заломлення, тим вище коефіцієнт відбиття.

Скло має високу міцність на стиск 700-1000 МПа і малою міцністю при розтягуванні - 35-85 МПа.

Твердість-це здатність скла пручатися проникненню в нього іншого тіла. Залежить від складу. Кварцові скла, а також боросилікатниє малощелочние скла мають високу стійкість. Кришталеві скла в 2 рази м'якше звичайних. Твердість звичайних силікатних стекол 5-7 за шкалою Мооса.
Крихкість-здатність скла пручатися удару. Скло погано чинить опір удару, т. Е. Воно крихке. Присутність в склі борного ангідриду, окису магнію збільшує опір скла удару.
Теплопровідність скла невелика, тому скло використовують для захисту приміщень взимку. Найбільшу теплопровідність має кварцове скло.

Термічна стійкість стекол залежить від багатьох факторів: складу скла, форми і розміру виробу, характеру поверхні і т.д. За допомогою спеціальної термічної обробки термічна стійкість скла може бути збільшена в декілька разів.