Отримання та обробка скла

Скло - речовина і матеріал, один з найдавніших і, завдяки різноманітності своїх властивостей, - універсальний в практиці людини.

Отримання скла

Основною сировиною для виготовлення скла є кварцовий пісок, вапняк, сода і сульфат натрію. Високоякісні скляні білі піски містять трохи домішок, зокрема оксиду заліза, що додає склу зеленувате забарвлення. У скляну шихту вводять соду, сульфат натрію, поташ, які знижують температуру варіння скла і прискорюють процес склоутворення. При варінні суміші чистого піску SiО2 і соди Na2CО3 утворюється напівпрозора стеклообразном маса Na2SiO3, розчиняється у воді («розчинне скло»). Завдяки введенню в шихту СаО у вигляді вапняку СаСО3 або доломіту скло стає нерозчинним у воді.

Варка будівельного силікатного скла виробляється в скловарних печах при температурі до 1500 ° С. В процесі скловаріння, починаючи з температур 800-900 ° С протікає стадія сілікатообразованія. До кінця наступної стадії склоутворення (1150-1200 ° С) маса стає прозорою, але в ній ще міститься багато газових бульбашок. Дегазація закінчується при 1400-1500 ° С, до її кінця стекломасса звільняється від газових включень, звили і стає однорідною. Для досягнення необхідної для формування робочої в'язкості температуру маси знижують на 200-300 ° С. В'язкість скломаси залежить від хімічного складу: оксиди SiО2, Al2О3, Zrо2 підвищують в'язкість, Na2О, СаО, Li2О, навпаки, знижують її.

Перехід від рідкого стану в стеклообразное є оборотним. При тривалому перебуванні на повітрі і нагріванні деяких стекол звичайна для них аморфна структура може переходити в кристалічну, це явище називають расстекловиваніем («заруханіем»).

Будівельне силікатне скло має наступний зразковий хімічний склад,%, по масі:

SiО2 - 71 - 73; Na2О-13-15; СаО -8-10,5; MgO-I-4; Al2О3 -0,5 -1; Fе2O3-0, l; К2О до 1; SО3 -0,3 - 0,7.

В процесі виготовлення в скло вводять сполуки, що додають йому спеціальні властивості. Глинозем Аl2О3, що вводиться в шихту у вигляді каоліну і польового шпату, підвищує механічну міцність, а також термічну і хімічну стійкість скла. При заміні частини діоксиду кремнію борним ангідридом В2О3 підвищується швидкість скловаріння, покращується освітлення і зменшується схильність до кристалізації. Оксид свинцю PbO, що вводиться, головним чином, при виготовленні оптичного скла і кришталю, підвищує показник світлопереломлювання. Оксид цинку ZnO знижує температурний коефіцієнт лінійного розширення скла, завдяки чому підвищується його термічна стійкість.

Допоміжні сировинні матеріали ділять за своїм призначенням на наступні групи: освітлювачі - речовини, що сприяють видаленню з скломаси газових бульбашок (сульфат натрію, плавиковий шпат); обесцвечівателі - речовини, знебарвлюючі скляну масу; глушники - речовини, що роблять скло непрозорим.

У 20 в. були розроблені різні способи витягування нескінченної стрічки скла. Товщина скла регулювалася шляхом зміни швидкості витягування. При виготовленні вітринних і дзеркальних стекол тягнені і прокатне скло піддавали шліфуванню і поліруванню. Тільки в 1960 р. вдалося виготовити скло, яке полірується в процесі формування стрічки скла на плоскій поверхні розплавленого олова. Якість поверхні такого скла не поступається полірованому.