6.5. Скло

Склом називають аморфні тіла, які отриманні шляхом переохолодження розплаву, і які в результаті поступового збільшення в’язкості набувають механічних властивостей твердого тіла.

Стекла розподіляються на природні та штучні. Штучні стекла можуть бути органічні та неорганічні. Органічне скло

— це пластмасовий матеріал. Його отримують у вигляді пла- стифікованого і непластифікованого поліметалкрилата, який утворюється при блочній полімеризації метилметакрилата в формах з листового силікатного скла.

Неорганічні стекла отримують з неорганічних матеріалів.

Склад скла може бути виражений формулою Ме₂ОRО · 6SiO₂, де група Me₂O представляє окcиди лужних металів (Nа₂О, К₂О, Lі₂О), RО — оксиди лужноземельних металів (СаО, ВаО), а також оксиди свинцю, цинку тощо.

У залежності від склоутворюючого окислу, на основі яко- го виготовляють скло, розрізняють силікатні (на основі SiO₂), боратні (на основі В₂О₃), боросилікатні (на основі В₂О₃ і SiO₂)

^{і фосфатні (на основі Р}₂^О₅^{) стекла.}

^{Будова скла подібна до рідини. У ньому молекули розта-}

шовані хаотично, ніби «заморожені» в рідкому розчині. Але в силікатних стеклах є просторова сітка — кристалічний кар- кас, утворений кремнеземом.

Часткове або повне заміщення кремнезему склоутворю- ючого каркасу оксидами бору та алюмінію призводить до утворення структурної сітки алюміносилікатного або боро- силікатного скла. Зміною складу склоутворюючого компонен- ту, тобто заміною одних окислів іншими, отримують стекла з різними фізико-механічними властивостями.

Сировиною для виготовлення скла служить кварцовий пісок, борна кислота, бура, крейда, вапняк, мармур, доломіт, сода, сірчано-кислий натрій та поташ. З них отримують скло-

^{утворюючі матеріали — оксиди SiO}₂^{, В}₂^О₃^{, Р}₂^О₅^{, оксиди луж-}

ноземельних металів. Серед допоміжних матеріалів розріз-

128

няють просвітлювачі, окислювачі, фарбники, відновлювачі,

глушники.

Рис. 45.

Просвітлювач уводять у розплав для видалення газових включень, які утворюються при варінні скляної маси. Найбільш поширеними просвітлювачами є триоксид миш’я- ку, натрієва селітра та ін. Вони вступають в реакцію з газами і не дають їм утворювати бульбашки. Якщо не додати в розп- лав просвітлювачів, то скло буде непрозорим, матиме молоч- ний колір. Світлові промені, падаючи на бульбашку, будуть розсіюватись, заломлюватись.

Окислювачі забезпечують безкольоровість скла. Серед головних окислювачів є натрієва селітра та піропозит.

Для отримання кольорового скла використовують фарб-

ники — оксиди селену, хрому, кадмію тощо.

При виготовленні ювелірних виробів використовуються благородні метали, наприклад, золото.

Відновлювачі добавляють для відновлення оксидів, які застосовуються як фарбники. Ними служить вугілля з дере- вини, тирса, кокс, магній, алюміній, олово та ін.

При отриманні непрозорого кристалічного скла з висо- кодисперсною структурою використовують глушники. Ними можуть бути криоліт, плавиковий шпат, оксиди цинку, цирко- нію, титану, олова та ін.

Крім шихтових матеріалів до скломаси додають бите скло.

Перед плавкою скломасу ретельно готують до плавки: висушують, просіюють, подрібнюють, перемішують. Від якості скломаси та строгого дотримання співвідношення ком-

129

понентів значною мірою залежить якість скла.

Варять скло переважно в спеціальних відбивних печах, які складаються з топки та ванни. Топка від ванни печі відділе- на вертикальною стінкою майже до склепіння. У топці зго- рає паливо (газ або мазут).

Полум’я, нагріті гази, дим огинають вертикальну стіну і йдуть понад склепінням печі до витяжної труби. При цьому склепіння нагрівається до температури близько 1500 —

1600 °С. Тепло від склепіння печі спрямовується на склома- су, яка знаходиться у ванні печі. Скломаса розм’якає і пла- виться, перетворюючись у в’язку масу. На виході печі розплав- лена маса підстужується до температури близько 1200 °С. З неї отримують вироби різними способами.

Віконне скло отримують витягуванням. На розплавлену скляну масу кладеться шамотний човник з прорізом, який відповідає товщині та ширині листа скла. Скляна маса про- ходить через щілину в човнику, виходить над нею і захоп- люється спеціальними пристроями, які тягнуть лист скла за допомогою роликів догори. На певній висоті лист скла відріз- ається.

При витягуванні лист скла охолоджується повітрям. Не- рівномірність охолодження спричинює виникнення значних внутрішніх напруг. Для їх усунення листи скла відпалюють

— нагрівають до температури 500 — 600 °С і повільно охо-

лоджують.

Вітринне скло (товсте) отримують прокаткою. Розплав- лена скляна маса подається на систему поряд розташованих валиків, де перетворюється в лист скла товщиною10 — 15 мм. Після застигання таке скло непрозоре, тому його піддають шліфуванню з обох сторін. Шліфують спеціальними чавун- ними дисками із застосуванням шліфувальних паст. Після шліфування дефектують, обрізують спеціальними склорізами.

Узорчасте та армоване скло теж отримують прокаткою. При виробництві узорчастого скла верхній прокатний вал має відповідний візерунок. Армують скло стальною сіткою.

При виготовленні з скла посуду, будівельних склоблоків використовують метод пресування.

Багато виробів із скла виготовляють видуванням стисну-

тим повітрям або за допомогою вакуумних машин.

130

Для підвищення міцності скло гартують: нагрівають до температури 520 — 620 °С, швидко охолоджують обдуван- ням стиснутим повітрям.

Оздоблюють скляні вироби хімічною та механічною об- робкою. Перша полягає в нанесені на поверхню скла мато- вих рисунків з допомогою плавикової кислоти; друга — в обробці скла абразивними матеріалами.

Широкого застосування набуло кварцеве скло. Воно скла-

дається практично з одного SiO₂ і має багато переваг над зви- чайним склом. Так, воно пропускає ультрафіолетові промені; має вищу температуру плавлення; має нижчий коефіцієнт

теплового розширення; термо- й хімічно стійке.

З непрозорого кварцового скла виготовляють тиглі, чаш- ки, труби, ємкості для кислотостійкої та термостійкої апара- тури.

Прозоре кварцеве скло використовують у хімічній про- мисловості, світлотехніці, у вакуумній освітлювальній техніці тощо.

Оптичне кварцеве скло випускають прозорим в ультра-

фіолетовій, інфрачервоній та видимій областях спектра.

Світлотехнічне скло має властивість розсіювати світло, змінювати світловий потік, вибірково поглинати окремі ділян- ки світла тощо. З нього виготовляють світлофільтри, фари та освітлювально-сигнальні вироби для транспортних засобів, світильники.

Листове скло буває полірованим (для швидкохідних транспортних засобів); неполірованим (для тихохідних транс- портних засобів); загартованим (для вікон тракторів, сільсько- господарських машин); загартованим емальованим (фарбуєть- ся з одного боку емалевою термообробленою фарбою з ме- тою закріплення емальованого шару); безосколочним типу триплекс (троїста композиція, яка складається з двох стекол, з’єднаних в’язкою прозорою полімерною плівкою і викорис- товується для виготовлення стекол автомашин).

З якісного скла з спеціальними добавками, серед яких значна кількість свинцю, виготовляють кришталь. Добавки в кришталю підвищують коефіцієнт заломлення світла, що дає можливість досягти повного внутрішнього відбивання світла утвореними на поверхні виробу гранями.

131