45. Стекло: особенности строения и свойства. Понятие о стеклообразном состоянии вещества. Сырьевые материалы для производства стекла. Основы технологии производства стекла.

В природе вещества существуют в одном из четырех агрегат­ных состояний: плазменном, газообразном, жидком и твердом. Твердое состояние имеет две формы — кристаллическую и аморфную. Частный случай аморфного состояния — стекло­образное. Кристаллические тела имеют правильную геометри­ческую решетку, которая образована частицами (ионами или атомами), расположенными в строго повторяющемся порядке. У стекловидных веществ, в отличие от кристаллических тел, нет такой решетки. Составляющие стекло частицы расположены геометрически правильно только в относительной близости друг от друга, а при некотором удалении этот порядок нарушается. Таким образом, в стекле отсутствует правильный порядок в рас­положении элементарных геометрических ячеек. Стекловидное состояние занимает как бы промежуточное положение между кристаллическим и жидким. Четкость форм изделий из стекла делает его сходным с твердыми кристаллическими телами; по асимметричности структуры и изотропности оно сходно с жид­костями. Стеклом называют аморфные тела, получаемые путем пере­охлаждения расплава независимо от их состава и температурной области твердения. Стекла обладают в результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратимым. Это определение стекла отражает наи­более типичные его свойства. По происхождению стекла разделяют на природные и искус­ственные. К природным относят стекла, образованные в процессе деятельности вулканов например обсидиано­вое. К искусственным относят все стекла, создаваемые в резуль­тате труда человека. Искусственные стекла бывают органические и неорганические. Подавляющее большинство искусственных промышленных стекол относится к неорганическим. Современные промышленные стекла содержат не менее 5-7 компонентов, а специальные технические — более 10. В за­висимости от стеклообразующего оксида, на основе которого получено то или иное стекло, происходит и его название. Так, наи­более распространено силикатное стекло, Основные сырьевые компоненты для производства материа­лов из стекла — кварцевый песок, сода, мел, доломит, известняк. При этом в стекломассу вводятся кислотные, щелочные и щелоч­ноземельные оксиды, от которых непосредственно зависят все основные эксплуатационно-технические свойства стекла. Большое влияние на свойства строительных стекол оказывают вспомогательные компоненты — осветлители, обесцвечиватели, красители, глушители, окислители, восстановители. Осветлители вводят в шихту для освобождения стекломассы от видимых пузырей, т. е. для ее осветления. Этим ускоряется про­цесс стекловарения. Действие осветлителей заключается в том, что при нагревании они разлагаются с выделением большого ко­личества газообразных продуктов. Улетучиваясь из стекломассы, они способствуют удалению из нее и других газов (пузырей). Обесцвечиватели вводят в стекломассу, чтобы устранить не­желательные сине-зеленые или желто-зеленые оттенки, которые стекломасса приобретает из-за примесей железа в сырьевых материалах. Стекло обесцвечивают химическим и физическим способами. Красители служат для окрашивания стекла в тот или иной цвет. Обычно в качестве красителей используют соединения металлов. По механизму их действия различают молекулярные и коллоидные красители. Молекулярные красители, введенные в стекломассу, растворяются в ней. Окраска таких стекол не из­меняется при повторной тепловой обработке. К коллоидным относятся те красители, которые при введении их в стекломассу равномерно распределяются в ней в виде мельчайших коллоидных частиц, например, соединения золота, меди, селена, серебра. Большинство светопрозрачных стекол варят в окислительной среде. Это делают в основном для перевода оксида железа двух­валентного FeO, содержащегося в сырье и придающего стеклу зеленоватый оттенок, в оксид Fe₂O_r Вместе с тем существует группа стекол (цветные), для варки которых требуется вос­становительная среда. Для регулирования этих условий варки в стекломассу вводят окислители или восстановители. Описание технологического процесса. Варка стекла—процесс многостадийного превращения шихты в жидкую стекломассу. При нагревании стекольной шихты про­исходят сложные физические, химические и физико-химические процессы. При этом выделяют следующие стадии стекловарения: силикатообразование при температуре 1100-1150 °С, стеклообразование (1150-1250 °С), осветление (дегазация), гомогенизация (1450-1600 °С) и студка (1200-1300 °С), т.е. охлаждение. На этом этапе производится подготовка стекломассы к формованию. Варка стекла производится в печах различного типа. Формование стекла производится следующими способами: прессование, прокат, вытягивание, на расплаве металла (флоат-способ). Последние два способа широко распространены в сте­кольной промышленности при производстве листового стекла. Способ вертикального вытягивания состоит в транспорти­ровании снизу вверх с помощью валков машины ленты стекло­массы после студки. Лента выдавливается из стекломассы погруженным в нее специальным приспособлением (шамотной лодочкой).Флоат-способ — это новейший и наиболее прогрессивный способ производства листового стекла. Он отличается макси­мальной производительностью и высоким качеством вырабаты­ваемой продукции. Флоат-способом получают стекло с огненно-полированной поверхностью, не уступающее по качеству стеклу, обработанно­му механическим способом. При этом его себестоимость в 2раза меньше, чем полированного стекла. В связи с большой произ­водительностью, более низкой себестоимостью и высоким ка­чеством стекла флоат-способ вытесняет способы полированного стекла на конвейерных линиях механической обработки, поэтому его применяют и в производстве оконного стекла. Особенность флоат-способа заключается в том, что фор­мование происходит на поверхности расплавленного металла (олова). Отжиг стекла — прогресс охлаждения стеклоизделий, устраняющий остаточные напряжения в стекле. В результате снижаются полученные при формовании внутренние температур­ные напряжения, возникающие вследствие более высокой ско­рости остывания наружных слоев стекла по сравнению с внутрен­ними. Наружные слои стремятся к сжатию, а внутренние, более нагретые, препятствуют этому.

Отделку лицевой поверхности стекла производят механи­ческим, химическим способами и путем нанесения различных покрытий.

46.Листовое стекло в зависимости от толщины подразделяют на 6 марок(от 2 до 6) и в зав-ти от светопропускания и наличия дефектов – на 3 сорта. Это основной вид для строительных работ.

Листовое стекло бывает:

- оконное стекло, разделяют в зависимости от толщины марка от 2-6 мм, в зависимости от наличия дефектов на сорта. светопропуск 85%.

- витринное 6-10 мм, меньше дефектов.

- армированное 12,5, 25 – стандартное квадратное. Более термостойкое безопасное.

- солнце- и теплозащитное. Получают, добавляя стекломассу, добавки (хром, кобальт), кто. снижает светопропускание и придает определенный оттенок.

- увиолевое. Получают из шихты с минимальным содержанием примесей. В результате повышается светопропускаемость, пропускание ультрафиолетовых лучей не менее 25%. Применяется в детских учреждениях, садах.

- закаленное. Стекло очень прочное на сжатие, растяжение и изгиб. R_изг=122,5 МПа. Является безопасным.

- многослойное. получают склейкой нескольких листов стекла; например триплекс ( 2 стекла и поливинил бутиральная пленка). Безопасное стекло, используется для автомашин. К нему относится ударопрочное и пуленепробиваемое (получают склейкой закаленных стекол)

- рентгенустойчивое. Для повышения средней плотности вводят оксид свинца 9до 80%) ρ_ср=6200кг/м³. При этом оптические показания не уменьшаются. Вводят литий, кадмий, бор для уменьшения ионного излучения.

- термостойкое или (боросиликатное). Выдерживает без повреждений и трещин перепады температур до 200˚С.

- с электропроводящим и светопропускающим покрытием. Наносится на магнетронных установках. Применяется техническое серебро или алюминий d=0,5 мм.Т.к. покрытие является токопроводящим, то при подаче на него напряжения 2-4 В оно предотвращает от запотевания и выполняет функцию греющих видов стекла.

Перспективные виды: 2 осн напр-я 1)получение стекла, кот снизит теплопотери. Селективное стекло – позволяет избирательно пропускать УФ излучение и в тоже время отражают инфракр лучи, исходящие наружу от нагретых тел. Меньшие затраты на отопление, предотвращает запотевание, обеспеч. температурный комфорт.Такие покрытия бывают твердые и мягкие., отличающиеся стоитостью и технологие.Твёрдые – менее эффект, но технологически его легче получить, дороже, неогранич срок хранения. У них не существует проблем с адгезией герметика.

Мягкие - более эффект, дешевле, но только в составе стеклопакетах.. Перспективы применения мягкого покрытия более широкие, т.к. при закалке эффективные сопротивления теплопередаче сохраняется, а негативные характеристики уменьшаются. У таких стекол нет запотевания и они обладают повышенныи тепратурным комфортом.

Аэрозольные и наливные покрытия. Можно наносить на уже существующие покрытия.

Стеклопакеты С тепловым зеркало. R=1,2

Вакуумные стеклопакеты.выполняются с выкупным слоем, толщиной 0,1-0,2 мм и по всему периметру стекла устанавливаются прозрачные проставки (R=1,7…2,3 – теплопередача)

Электро хромныепозволяют изменять светопропускание (от 4-100%).

Стекла-тепловые коллекторы аккумулируют тепловую энергию.

Стеклопакет со специальными гелиями.

2)самоочищающееся стекло

– эффект лотоса: плёнка,наносимая на стекло имеет стр-ру в виде чёткой решётки с ячейками меньше молекул воды;

-фотокаталитические: нанесение специальной пленки, в основе которой полимерные соединения иоксиды металлов, кот. обеспечивают при действии ульрафиолетового излучения некоторую подвижность структуры, что позволяет вытеснять загрязнение наружу.

-применение годрофобных материалов.

47. Облицовочное стекло выпускается прозрачным или окрашенным в массе (глушенное стекло) С целью применения для отделки: атмосферостойкие, твердые, прочные, невозгоарающие, водонепроницаемые, светостойкие, разнообразных цветов, форм, характеристики поверхности.

Стемалит. Для облицовочных панелей, кот получают из плоского стекла, у кот внутр сторона окрашена эмалью ,после – термообработка: лучше закрепляется отдел.слой , повыш-ся прочность и тв-ть. Примен:для отделки общест зданий. Эмалирован.стекл.плитки (ковровомозаичные плитки). Изготавливают в основном из отходов листового стекла, поэтому они имеют небольшие размеры, с одной стороны их окрашивают эмалью, их не закаливают, поэтому покрытие не очень устойчивое.

Стекломрамор, маргиблит, сигран, авантюрированное стекло. В основном изделия из глушеного стекла, реже стеклокристаллические материалы, которые получают вводя в шихту определенные пегменты, позволяющие изделиям имитировать ценные горные породы.

Стеклокрошка Получают из окрашенной или прозрачной шихты, а также из отходов стекла, для отделки бетонных фасадов.

Смальта – куски глушенного в массе цв.стекла непр формы, размером до 20 мм, толщина до 1см . Составляют мозаичные панно.

Марблит-мат-л из глушенной цветной стекломассы в виде плоских прямоугольных или квадратных плит с полированной лицевой и рифлёной внутренней пов-тью.виды-стекломрамор и декор.марблит – имитируют прир камень с высокими декоративн.св-вами Стеклокристаллит, стеклокремнезит, стеклокерамит: Это двухслойные материалы, лицевой слой в основном окрашенный стеклянный грануляр, получаемый сплавлением, а затем окрашивается, тыльная сторона – грубошероховатая для увеличения сцепления. В стеклокремнезем добавляют песчаные составляющие и керамические. Применеие:наружн и внутр.облицовка

Витражи. – декоративное стекло, прозрачное или глушенное, которое закрепляется в металлическом каркасе.

Рельефное или узорчатое стекло. Получают на основе листового стекла, нанося рельеф или узор специальными способами. Сохраняется освещенность, но ограничивается видимость.

Зеркала-получают на основе листового стекла (закаленного). Это полированное стекло, на кот с обратной стороны наносят тонкий слой алюминия или серебра, который защищен слоем прозрачной эмали или лака.