3. Стеклянные товары (общие сведения)

Стекло (С) – это вещество аморфно-кристаллитной структуры, получаемое путём переохлаждения расплава, состоящего из различных оксидов, и независимо от хим. состава и температурной области затвердевания обладающее при постепенном повышении вязкости мех-ми св-ми тв-х тел. Переход из жидкого состояния в стеклообразное является обратимым.

Главный потребитель С в наст. время – строит-ая индустрия. Больше половины всего вырабатываемого С приходится на оконное для остекления зданий и транспортных средств. С используют в качестве стенового и отделочного материала в виде пустотелых кирпичей, блоков из пеностекла, а также облицовочных плиток. Примерно треть производимого С идет на изготовление сосудов различного типа и назначения. Это прежде всего стеклянная тара – бутылки и банки. В большом количестве С расходуется на изготовление столовой посуды. Стекло пока незаменимо для производства химической посуды. В довольно большом количестве из стекла изготавливают вату, волокно и ткани для тепловой и электрической изоляции.

Относительная дешевизна стеклянных строительных материалов обусловливается широким распространением, а, следовательно, доступностью и дешевизной сырья. С хорошо поддается механической обработке. С шлифуют и полируют, применяя обычные абразивные порошки, С можно сварить из одного кварцевого песка, химическая формула которого SiO₂. Однако для этого нужна очень высокая температура (выше 1700 ° C). Получение таких температур в печах промышленного типа связано с большими трудностями. Обычные печи, в которых используются твердое, жидкое или газообразное топливо, для этого не годятся. Для плавления кварцевого песка применяют электр. печи специи. устройства или горелки, в кот. сжигается водород в токе кислорода. Расплавленный кварцевый песок представляет собой столь густую и вязкую массу, что из нее трудно удалить воздушные пузырьки и придать изделиям нужную форму.

4. Основные компоненты стекла

В стекловарении используют только самые чистые разновидности кварцевого песка, в кот. общее количество загрязнений не превышает 2...3%. Особенно нежелательно присутствие железа, которое даже в ничтожных количествах окрашивает стекло в зеленоватый цвет. Если к песку добавить соду, то удается сварить стекло при более низкой температуре (на 200...300 ° ). Такой расплав будет иметь менее вязкий (пузырьки легче удаляются при варке, а изделия легче формуются). Такое С растворимо в воде, а изделия из него подвергаются разрушению под влиянием атмосферных воздействий. Для придания С нерастворимости в воде в него вводят третий компонент – известь, известняк, мел. С, исходными компонентами шихты которого является кварцевый песок, сода и известь, называют натрий-кальциевым. Оно составляет около 90% получаемого в мире стекла. В результате в состав стекла входят оксиды SiO₂, Na₂O и CaО. Они образуют сложные соединения – силикаты, которые являются натриевыми и кальциевыми солями кремниевой кислоты. В С вместо Na₂O с успехом можно вводить K₂О, а CaО может быть заменен MgO, PbO, ZnO, BaO. Часть кремнезема можно заменить на оксид бора или оксид фосфора (введением соединений борной или фосфорной кислот). В каждом С сод-ся немного глинозема Al₂O₃, попадающего из стенок стекловаренного сосуда. Каждый из перечисленных оксидов обеспечивает С спец-е св-ва. Варьируя этими оксидами и их кол-вом, пол-ют С с заданными свойствами. Сода – сырье относительно дорогое и имеющее огромный спрос со стороны различных отраслей народного хоз-ва. Поэтому в качестве источника Na₂O при варке стекла используют также природный минерал Na₂SO₄. При варке С первым плавится оксид щелочного металла, после чего в этом расплаве начинают растворяться зерна кварца и известняка, вступая в химическое взаимодействие. Поэтому чем больше в стекле оксидов щелочных металлов, тем при меньших температурах оно плавится. В настоящее время варка стекла проводится при температуре 1400...1500 ° C в течение нескольких часов.