GeoSELECT.ru



Химия / Реферат: Стекло (Химия)

Космонавтика
Уфология
Авиация
Административное право
Арбитражный процесс
Архитектура
Астрология
Астрономия
Аудит
Банковское дело
Безопасность жизнедеятельности
Биология
Биржевое дело
Ботаника
Бухгалтерский учет
Валютные отношения
Ветеринария
Военная кафедра
География
Геодезия
Геология
Геополитика
Государство и право
Гражданское право и процесс
Делопроизводство
Деньги и кредит
Естествознание
Журналистика
Зоология
Инвестиции
Иностранные языки
Информатика
Искусство и культура
Исторические личности
История
Кибернетика
Коммуникации и связь
Компьютеры
Косметология
Криминалистика
Криминология
Криптология
Кулинария
Культурология
Литература
Литература : зарубежная
Литература : русская
Логика
Логистика
Маркетинг
Масс-медиа и реклама
Математика
Международное публичное право
Международное частное право
Международные отношения
Менеджмент
Металлургия
Мифология
Москвоведение
Музыка
Муниципальное право
Налоги
Начертательная геометрия
Оккультизм
Педагогика
Полиграфия
Политология
Право
Предпринимательство
Программирование
Психология
Радиоэлектроника
Религия
Риторика
Сельское хозяйство
Социология
Спорт
Статистика
Страхование
Строительство
Схемотехника
Таможенная система
Теория государства и права
Теория организации
Теплотехника
Технология
Товароведение
Транспорт
Трудовое право
Туризм
Уголовное право и процесс
Управление
Физика
Физкультура
Философия
Финансы
Фотография
Химия
Хозяйственное право
Цифровые устройства
Экологическое право
   

Реферат: Стекло (Химия)



Реферат по химии.

«Стекло»



Москва 2001


Введение.

Основной разновидностью аморфного состояния веществ в природе
является стеклообразное состояние. Это твердое, однородное, хрупкое, в той
или иной степени прозрачное тело с раковистым изломом. По своей структуре
стеклообразное состояние занимает промежуточное положение между
кристаллическими веществами и жидкими. С давних пор стекло и
стеклоподобные материалы нашли применение в нашей жизни. В данной
исследовательской работе будет рассматриваться получение стеклообразующих
систем на основе Bi и их применения для изготовления флюсов.
В большой степени строение и свойства стеклообразных систем относятся
ко флюсам так как сами флюсы это легкоплавкие стекла служащие
полуфабрикатами в керамической промышленности. Они, как правило,
применяются для изготовления надглазурных керамических красок для фарфора,
фаянса, стекла. Температуры плавления и физико-химические свойства красок
весьма разнообразны.
Так как сам краситель представляет собой смесь флюса и пигмента,
причем основную массу занимает флюс ( от 85 до 99% в зависимости от
необходимой интенсивности и оттенка получаемой краски), а после обжига
краска представляет собой цветную пленку стекла можно сказать, что готовый
продукт будет в большей степени иметь практически все свойства которыми
обладает стеклообразный флюс.
Общие сведения о керамических флюсах.
Флюсы для керамических целей представляют собой легкоплавкие
свинцовые, борносвинцовые, щелочные борносвинцовые и другие стекла.
Обычно по химическому составу и температуре флюсы подразделяются на
три группы. По физическим свойствам флюсы являются типичными телами,
однако в них искусственно можно вызывать кристаллизацию.
Для каждого пигмента необходимо подобрать такой флюс, который бы
соответствовал ее свойствам и не действовал разрушающе на краситель.
Состав флюса также должен быть согласован с составом глазури так, чтобы
коэффициенты термического расширения их были весьма близки, иначе после
обжига краска будет отслаиваться или давать трещины.
Основными материалами для получения флюсов являются: кварц, полевой
шпат, пегматиты, каолин, мел, барит, бура, борная кислота, сода, поташ,
сода и.т.п.
Для получения кислотоупорных красителей в настоящее время применяют
флюсы, содержащие 0,1-0,15 моль % Al2O3.
Материалы входящие в состав флюсов подвергают тщательной сортировке,
очистке, промывке и сушке. Учитывая высокую прочность некоторых материалов
их перед размолом подвергают обжигу, а затем резкому охлаждению.
Дальнеший этап изготовления связан с плавкой смеси, помолом и
дальнейшим изготовлением красителя.

Стеклообразное состояние.

Все вещества, находящиеся в стеклообразном состоянии обладают
несколькими общими физико-химическими характеристиками. Типичные
стеклообразные тела:
1. изотопы, т.е. свойства их одинаковы во всех направлениях;
2.при нагревании не плавятся, как кристаллы, а постепенно
размягчаются, переходя из хрупкого в тягучее, высоковязкое и, наконец, в
капельножидкое состояние, причем не только вязкость, но и другие свойства
их изменяются непрерывно
3.расплавляются и отвердевают обратимо. То есть выдерживают
неоднократный разогрев до расплавленного состояния, а после охлаждения по
одинаковым режимам, вновь приобретают первоначальные свойства ( если не
произойдет кристаллизация или ликвация.
Обратимость прессов и свойств указывает на то, что стеклообразующие
расплавы и затвердевшее стекло являются истинными растворами, ибо
обратимость знак истинного раствора. Определение стекла как
переохлажденной жидкости вытекает из способа получения стекла. Для
перевода кристаллического тела в стеклообразное состояние его необходимо
расплавить и затем переохладить снова.
Переход вещества из жидкого состояния в твердое при понижении
температуры может происходить двумя путями: вещество кристаллизуется либо
застывает в виде стекла. По первому пути могут следовать почти все
вещества. Однако путь кристаллизации обычен только для тех веществ,
которые будучи в жидком состоянии, обладают малой вязкостью и вязкость
которых возрастает сравнительно медленно, вплоть до момента
кристаллизации. К таким веществам безусловно можно отнести и оксид
висмута, который в чистом состоянии практически не образует стекол,
поэтому создание стеклообразующих систем на его основе долгое время было
трудной задачей.
Сопоставление понятий “свойство-состав” стеклообразных систем
показывает, что большинство свойств в первом приближении можно разделить
на две группы - простые и сложные. К первой группе относятся свойства,
находящиеся в сравнительно несложной зависимости от молярного состава и
поэтому поддающиеся количественному расчету, например: молярный объем,
показатель преломления, средняя дисперсия, термический коэффициент
линейного расширения, диэлектрическая проницаемость, модуль упругости,
удельная теплоемкость, коэффициент теплопроводности.
Ко второй группе относятся свойства гораздо более чувствительные к
изменению состава. Зависимость их от состава сложна и часто не поддается
количественным обобщениям. Таковы: вязкость, электропроводность, скорость
диффузии ионов, диэлектрические потери, химическая стойкость,
светопропускание, твердость, поверхностное натяжение, кристаллизационная
способность и др. Расчет этих свойств возможен лишь в частных случаях.
На свойства первой группы различные компоненты оказывают соизмеримое
воздействие, которое можно выразить теми или иными критериями одного
порядка.
Свойства второй группы в решающей мере зависят от концентрации
щелочей или от концентрации каких либо других избранных компонентов.
К особой группе свойств следует отнести прочностные характеристики
стекол. Влияние состава на прочность стеклянных изделий, исключая
стеклянное волокно, обычно трудно выявимо, так как более важную роль
играют другие факторы, обусловленные внешними воздействиями.

Перечислим важнейшие свойства стекла, многие из которых будут важны
при разработке и синтезе флюса.

1). Свойства размягченного и расплавленного стекла:

Вязкость: свойство жидкостей оказывать сопротивление перемещению
одной части жидкости другой.

Плавкость: практическая величина, характеризующая скорость
размягчения стекла и растекания вязкого расплава по твердой поверхности при
различных температурах. Плавкость представляет собой сложную функцию
вязкости, поверхностной энергии на границах фаз, кристаллизационной
способности, температуры начала кристаллизации и плотности состава.

Смачивающая способность: способность расплава по отношению к
различным твердым поверхностям смаивать их, и характеризуется краевым углом
смачивания и краевым углом растекания и оттекания.

2). Молярный объем и плотность.

Молярный объем стекла равен отношению молекулярного состава стекла к
его плотности. Так ака молекулярный вес стекла зависит от способа
исчисления состава стекла, то и молярный объем является величиной
условной.

3). Оптические свойства стекла.

Показатель преломления и дисперсия: способность стекла преломлять
падающий на него свет принято характеризовать посредством показателя
преломления для желтого луча, испускаемого накаленными парами натрия ,
либо светящимся гейслеровской трубке гелием. Разница между этими
величинами ничтожна, так как длины волн весьма близки.
Дисперсия это отношение показателя преломления, уменьшенного на
единицу, к средней дисперсии.


Для производства керамических красителей очень важен показатель
преломления. От него зависит насколько сильно будет отражать видимый свет
цветная пленка стеклообразного вещества находящаяся на поверхности
керамического изделия, от этого будет зависить и то, как декоративно это
изделие будет выглядеть.

Магнитные, магнитооптические, электрооптические, электрические
свойства имеют больше отношение к техническим и оптическим стеклам, а
поэтому будут опущены в данной работе.

3) Механические свойства.
Упругость: свойство твердого тела восстанавливать свою первоначальную
форму после прекращения действия нагрузки. Упругость характеризуют такие
величины как модуль нормальной упругости, называемый также модулем Юнга,
который определяет величину напряжений, возникающих в упругом
деформированном теле под влиянием нагрузки при растяжении (сжатии).
[pic]
Следовательно, чем выше модуль упругости, тем большее усилие требуется
для того, чтобы вызвать данную деформацию или, другими словами, тем выше
напряжения, возникающие в теле при данной деформации.
Внутреннее трение: Стеклообразные системы, как и другие тела, обладают
способностью поглощать механические, в частности, звуковые и ультразвуковые
колебания. Затухание колебаний зависит от состава неоднородностей в стекле,
и обьясняется внутренним трением. Внутреннее трение силикатного стекла
обусловлено собсвенными колебаниями
Si-O каркаса и тех или иных структурных элементов и ионов между стабильными
положениями равновесия.

5) Термические свойства.
Термические свойства силикатных систем являются важнейшими свойствами
как при изучении так и приизготовлении керамических и стеклянных изделий.
Главными из термических свойств стекла и стеклоподобных систем можно
назвать - термическое расширение стекла, теплопроводность и термостойкость.
Термическое расширение: оценивается истинным (T, либо средними ((T
коэффициентами расширения (к. т. р.).

Истинный (T равен тангесу угла наклона касательной, проведенной к
экспериментальной кривой в точке соответствующей данной температуре.
На практике обычно пользуются средними коэффициентами ((T, измеренными
в интервалах 20 - 100о, 20 - 400о, 20 - Tоt.

Удельная теплоемкость: - истинная CT и средняя C(T определяются
количеством тепла Q, требуемым для нагревания единицы массы стекла на 1оС.
Мерой термостойкости служит разность температур (T, которую
выдерживает образец при температурном толчке без разрушений.
Главное влияние на термостойкость стекла оказывает коэффициент
термического расширения (.

6) Химическая устиойчивость

Высокая химическая устойчивость по отношению к различным агрессивным
средам - одно из очень важных свойсттв стекол. Однако, если рассматрмвать
весь диапозон возможных стеклообразных систем, то их химическая
устойчивость может различаться на несколько порядков - от предельно
устойчивого кварцевого стекла до растворимого (жидкого) стекла.
Следует подчеркнуть сложность прцесса разрушения стекла в агрессивных
жидкостях. Различают два основных вида явлений - растворение и
выщелачивание.
При растворении компоненты стекла переходят в раствор в тех же
соотношениях, в каких они находятся в стекле. Многие стеклообразные
стекольные системы растворяются с той или иной скоростью в плавиковой
кислоте и в концентрированных горячих растворах щелочей.
Процесс выщелачивания характеризует механизм взаимодействия стекла с
водой и кислотами, исключая плавиковую. При выщелачивании в расвор
переходят преймущественно избранные компоненты - главным образом, оксиды
щелочных и щелочноземельных металлов, в результате чего на поверхности
стекла образуется зещитная пленка, которая по своему составу максимально
приближена к стеклообразователю.
Переход от выщелачивания к растворению возможен и при взаимодействии
стекла с водой или с HCl, H2SO4, HNO3 и. т. п. в том случае, если стекло
чрезмерно обогащено щелочами.
О химической устойчивости стекла чаще всего судяд по потере массы
образца после обработки в агрессивной среде в течении заданного промежутка
времени. Потери выражаются в мг/см2. Более показателен метод избирательного
определения компонентов, перешедших в раствор. При этом потери выражают
числом молей каждого из оксидов, перешедших в раствор с единицы поверхности
стекла.
Для характеристики химической устойчивости стекла в растворах в
условиях высоких температур и давлений необходимо кроме потерь веса
определять глубину разрушенного слоя и характер разрушенной поверхности



Общая классификация неорганических стекол по химическому составу.

Стеклообразное состояние присуще обширному классу неорганических
веществ, от отдельных элементов до сложных многокомпонентных систем.
Стекло, как искусственный продукт может включать в свой состав почти все
элементы периодической системы.
Неорганические стекла подразделяются на несколько типов: элементарные,
оксидные, галогенидные, халькогенидные исмешанные.

Элементарные (одноатомные) стекла.
Элементарными называются стекла, состоящие из атомов одного элемента.
В стеклоподобном состоянии можно получить серу, селен, мышьяк, фосфор.
Имеются сведения о возможности остеклования теллура и кислорода.
При быстром охлаждении до комнатной температуры расплавленная сера
дает каучукоподобный прозрачный продукт, нерастворимый в сероуглероде.
Продукт отвердевает лишь при температуре -11оС. Показатель преломления
полученного стекла равен 1,998.
Расплавленный селен в условиях быстрого охлаждения образует
темноокрашенное стекло с показателем преломления 2,99.
Для получения мышьяка и фосфора в виде стекла требуются более сложные
приемы.
Ниже 100оС пары мышьяка конденсируются в чистом водороде, образуя
аморфный порошок. Между 130 и 250о получается остеклованная пленка, имеющая
металлический блеск.
Другими методами можно получить стеклоподобные системы из фосфора,
углерода и некоторых других веществ.

Оксидные стекла.
Все разнообразие составов известных стекол, практически применяемых
или имеющих перспективу применения и описанных в литературе разделяются на
определенные классы и группы.
При определеии класса учитывается природа стеклообразующего оксида,
входящего в состав стекла в качестве главного компонента. Классическими
стеклообразователями являются оксид бора, оксид кремния, оксид германия,
оксид фосфора. Многие другие оксиды переходят в состояние стекла лишь в
условиях скоростного охлаждения в малых пробах (оксид мышьяка, оксид
сурьмы, оксид теллура, оксид ванадия), либо сами по себе практически не
стеклуются (оксид алюминия, оксид галлия, оксид висмута, оксид титана,
оксид молибдена, оксид вольфрама), однако, в комбинациях с определенными
компонентами в двойных и более сложных системах их скрытные и зачаточные
стеклообразующие свойства резко усиливаются, и они могут служить основой
для синтеза самостоятельных классов стекол. Таким образом, различаются
классы силикатных, боратных, фосфатных, германатных, теллуритных,
алюминатных и других стекол. Каждый из классов, в свою очередь, разделяется
на группы в зависимости от природы сопутствующих оксидов, входящих в состав
стекла.
Большое распространение имеют стекла, содержащие одновременно два или
три стеклообразователя.
Каждая из групп силикатных, боратных, фосфатных и т.д. стекол может
включать несколько десятков и даже сотен стекол, существенно различающихся
по природе и количеству входящих в них оксидов металлов.

Силикатные стекла:
Главнейшее значение в практике принадлежит классу силикатных стекол. С
ними не могут сравниться по распространенности в быту и в технике никакие
другие классы стекол. Решаюшие преимущества силикатных стекол обусловлены
их дешевизной, экономической доступностью, высокой химической устойчивостью
в наиболее распространенных химических реагентах и газовых средах, высокой
твердостью, сравнительной простотой промышленного производства. Однако, во
многих джвойных силикатных системах при плавлении происходят процессы
ликвации, то есть наблюдается жидкостная несмешиваемость. Вследствии
ликвации резко ограничены области стеклообразования в системах со многими
оксидами.

Боратные стекла:
Стеклообразный борный ангидрит легко получается путем простого
плавления борной кислоты при 1200-1300оС. Благодаря отличным
электроизоляционным качествам и сравнительной легкоплавкости боратные
стекла широко применяются в электротехнике. Некоторые боратные стекла
представляют интерес для оптотехники.
Стекла на основе других стеклообразователей также применяются в
различных областях промышленности и быта. Однако по своей природе составные
компоненты стекол представляют собой вещества со строго определенными
физико-химическими свойствами. Каждый из этих элементов вносит в общее
свойство стекла строго определенный вклад. Для синтеза стеклообразующей
системы с определенными свойствами иногда приходится применять компоненты,
которые не подходят на роль стеклообразователя с классической позиции.
Однако обладают многими свойствами необходимыми для синтеза планируемого
материала. Одним из таких веществ является висмут.



При создании реферата были использованы книги: «Детская Энциклопедия
Академии педагогических наук РСФСР»; «Компьютерная Энциклопедия Кирилла и
Мефодия».







Реферат на тему: Стекло

Этапы развития стеклоделия.
Естественное стекло известно человеку с древнейших времён. Наконечники
стрел, ножи и т. п., изготовленные первобытным человеком из природного
вулканического стекло (обсидиана), были найдены в самых различных местах
земного шара.
Возникновение стеклоделия связано, по-видимому, с развитием гончарного
производства. Получение стекла сперва было, вероятно, случайным. Примером
такой возможности является образование стекла в результате расплавления
золы при пожаре зернохранилищ. Производство стекла в Древнем Египте
началось около 3000 лет до н. э. Из стекла делались различные украшения,
амулеты. Цилиндр из светло-голубого стекла прекрасного качества, найденный
в Тель-Асмаре, близ Багдада (современный Ирак), сделан в середине 3-го
тысячелетия до н. э.; плотность этого стекла 2,463, показатель преломления
1,515, в нём нет неоднородностей и посторонних включений. Найденная при
раскопках знаменитая ваза с начертанным на ней именем ассирийского царя
Саргопа II (722— 705 до н. э.), находящаяся в Британском музее (Лондон),
сделана из полупрозрачного зеленоватого С.
Во времена Птолемеев (4—1 вв. до II. э.) в Египте существовало
относительно развитое стекольное производство. Египет оставался центром
стеклоделия вплоть до нашей эры; его стеклянные изделия вывозились во
многие другие страны. Стеклоделие было развито также в странах Ближнего
Востока, в частности в Сирии и Финикии, а также в Причерноморье. Кроме
рядовой продукции, здесь изготовлялись богатые уникальные изделия,
украшенные эмалью и золотом. С древних времён стекло было известно в Китае,
где в 5—3 вв. до н. э. стеклянные изделия появляются уже в довольно большом
количестве [в т. ч. бусы с «глазовидным» узором и специфическим химическим
составом С. (примесь бария)]. Первые письменные свидетельства об
изготовлении стекла в Китае относятся к концу 3 в. В источниках 5 в.
говорится об умении китайцев изготовлять С. пяти цветов.
Примерно за 1200 лет до и. э. уже была известна техника прессования
стекла в открытых формах. Этим способом изготовлялись вазы, чаши, блюда,
кубки, цветные мозаичные украшения. Особенно распространённым было голубое
и бирюзовое стекло, окрашенное медью. Зелёное стекло получали окрашиванием
медью и железом. Синее стекло, окрашенное кобальтом, появилось в Египте в
начале нашей эры.
При некоторых достижениях древнего стеклоделия техника его была примитивна
и везде, в том числе в Древнем Египте, на протяжении многих столетий
переживала период застоя. Высоких температур получать не умели, плавку
стекла вели в небольших глиняных тигельках, стекло получалось не
проваренным, часто непрозрачным и в очень малых количествах. Чтобы прикрыть
обычно неприглядный вид изделий, изготовленных из такого несовершенного
материала, прибегали к красителям и шли по пути подражания природным
полудрагоценным камням. Формовка изделий из густой, вязкой раскалённой
стекломассы была нелёгкой задачей; она выполнялась простейшими приёмами
ручной лепки, для которой использовались плоские камни и примитивные
глиняные формы, а при изготовлении изделий в виде небольших сосудов —
деревянные палочки, обмазанные смесью песка и глины, обволакивавшиеся
стекломассой. Ассортимент изделий ограничивался мелкими туалетными
украшениями: бусами, серьгами, браслетами, застёжками, амулетами,
флакончиками для ароматических. веществ и т.п.
Переворот в технологии стеклоделия был вызван на рубеже нашей эры
изобретением метода выдувания полых стеклянных изделий. Возможность
широкого применения нового метода была обеспечена крупными успехами в
технике стекловарения. Тогда стали уверенно получать прозрачное стекло,
выплавлять его сразу в значительных количествах, научились изготовлять
выдуванием красивые сосуды относительно большого размера и самой
разнообразной формы. Выдувательная трубка, это простейшее приспособление,
оказалась инструментом, при помощи которого человек с художественным чутьём
и даром точной координации движений в результате длительных упражнений
достигал высокого совершенства в работе.
Открытие способа выдувания стекла положило начало второму большому периоду
развития стеклоделия, продолжавшемуся до конца 19—начала 20 вв. и
характеризующемуся на всём своём протяжении единством технологических
приёмов, не претерпевших за это время принципиальных изменений. В
соответствии с технологией и характер продукции оставался в этот период
более или менее постоянным, охватывая всевозможные разновидности полых
изделий, главным образом всевозможные сосуды «настольного» масштаба, а
также отдельные декоративные изделия — кубки, вазы, бокалы, блюда,
туалетные флаконы, осветительные приборы и т. п. Само собой разумеется, что
эта однообразная по типам и назначению продукция с точки зрения стиля,
композиции и исполнения отражала характерные особенности развития искусства
и народного творчества в отдельных странах в различные эпохи.
Первыми овладели методом выдувания стеклянных изделий мастера Древнего
Рима, где на протяжении нескольких веков искусство стеклоделия находилось
на большой высоте и где были созданы стеклянные изделия, относящиеся к
выдающимся образцам мирового искусства (например, находящаяся в Британском
музее Портландская ваза). В римское время стекло было впервые использовано
в качестве оконного материала. После падения Западной Римской империи
(конец 5 в.) центр стеклоделия перемещается в Византию, где, в частности,
быстро развивается особый вид художественного производства — выплавка
цветного непрозрачного стекла (смальты) для смальтовой мозаики, сменившей в
раннем средневековье античную каменную мозаику.
На Руси стеклоделие было значительно развито в домонгольский период. В
Киеве, в слоях 11—13 вв., раскопками вскрыты большие стекольные мастерские,
в частности мастерские стеклянных браслетов, бывших тогда модным женским
украшением во всех русских городах. Такая мастерская была обнаружена и при
раскопках в Костроме. С 11 в, на Руси развилось производство смальты для
монументальных мозаик, Монголо-татарское нашествие прервало стекольное
производство на Руси, которое возобновилось только в 17 в. В средние века
мозаика из смальты создавалась в ряде центров Грузии (например, знаменитая
мозаика 12 в. в Гелати). Высокого уровня развития достигло стеклоделие в
средние века в Египте, где его традиции не прерывались с древних времён.
Стекло изготовлялось и в других странах Востока, например, в 12—14 вв.
производством стеклянных изделий с росписью эмалями славилась Сирия. В
странах Западной Европы в средние века развивает-1скусство витража —
картин или орнаментальных композиций из цветного стекла. Фигурно вырезанные
стекла скреплялись свинцовыми перемычками и вставлялись в оконные проёмы
зданий. Появляются первые опыты росписи витражей нами, закрепленными
обжигом. Контуры заливались темно-коричневой краской (шварцлотом),
преобладавшей и в самой росписи. В 14 в. начнется применяться желтая
краска, в состав которой входит серебро. Ею покрывали большие участки
стекла и это давало возможность увеличить размеры отдельных частей витража
и уменьшить число и длину новых перемычек. Расцвет искусства средневековых
витражей приходится на 13—14 вв.
Ведущая роль Византии в развитии стеклоделия сохраняется до 13 в., когда
главным центром производства стекла в Европе становится Венеция.
Художественное стеклоделие получает здесь интенсивное развитие и достигает
подъёма в 15—16 вв.. Венецианские мастера изготовляют разнообразнейшие по
форме и технике декоративные сосуды из топкого или окрашенного стекла,
туалетные зеркала, ставшие тогда удивительной новостью, бисер, бусы и
другие художественные стеклянные изделия, пользовавшиеся широчайшей
известностью. Изделия из стекла расписывались эмалями, покрывались
позолотой, украшались узором из трещинок (кракле), стеклянными нитями.
Особой художественной тонкости достигло венецианское стекло к 16 веку
вместе с тем в 16 в., после открытия Америки, (широко развивается
промышленность, в частности стекольное производство, в Испании, Португалии,
Нидерландах, затем во Франции, Англии и других странах. Здесь строятся
стекольные предприятия, ведущую роль в которых составляют беглые
венецианские мастера, соблазнившие огромными заработками. Развивается
стеклоделие в Германии, где традиции этого производства сохранились, по-
видимому, со времён римского властвования. 1612 во Флоренции была издана
книга А. Пери, которую можно считать первым научным трудом в области
стеклоделия. В ней даны сведения об использовании окисей свинца и бора, а
также окиси мышьяка как осветляющего стекло реагента, составы цветных
стекол и прочее. Книга эта сделалась надолго руководством по технологии
получения стекла.
В 1615 в Англии предлагается способ использования угля в качестве
топлива для стекловаренных печей. Это даёт возможность получать при высоких
температурах тугоплавкое и термостойкое стекла. В 70-х годах. 17 века в
Англии был предложен состав стекла с окисью свинца, что повысило показатель
светопреломления. Это стекло, отличающееся блеском и радужной игрой,
получило распространение и в других странах. Со второй половины 17 в.
первенство по производству художественного стекла в Европе переходит к
Чехии, где начали изготовлять толстостенные сосуды из стекла со
значительным содержанием кальция. По своей бесцветности и чистоте это
стекло напоминало горный хрусталь. Большая толщина стенок изделий позволяла
производить особенно глубокую огранку, и в таком виде это стекло, известное
под названием богемского хрусталя, получило широчайшую известность.
На Руси новый этап развития стеклоделия начинается с 17 в., когда близ
Можайска был построен (1635) шведом Елисеем Коэтом первый в России
стекольный завод. В 1668 был построен Измайловский завод под Москвой, в 90-
х гг. 17 в.— завод у Тайпицких ворот в Москве; до 1717 — Ямбургские заводы.
Важнейшую роль в дальнейшем развитии стеклоделия в России сыграл
государственный стекольный завод, заложенный Петром I в первые годы 18 века
на Воробьевых горах под Москвой и к середине 18 в. вместе с Ямбургскими
заводами переведённый в Петербург. Завод этот стал образцом для всех других
стекольных предприятий страны, подлинной школой для русских мастеров
стекольного дела и лабораторией освоения новой техники. В его работе
принимали в разное время участие видные русские специалисты в области
искусства, науки и техники, в их числе М.В. Ломоносов, Т. де Томон, К. И.
Росси, А. Н. Воронихин, В.П.Стасов, И. П.Кулибинидр. Русские
рабочие—выдающиеся мастера стекольного дела — создавали на этом заводе
замечательные произведения искусства, изумлявшие всю Европу и хранящиеся
сейчас во дворцах и музеях. Выдающуюся роль в развитии научного стеклоделия
в России сыграл М, В. Ломоносов. .В 1748 он организовал при Петербургской
академии паук лабораторию, в которой проводил опыты с окрашиванием стекла,
лично варил смальту, разработав палитру цветной стеклянной мозаики. В 1753
им была построена для производства цветного стекла Усть-Рудицкая фабрика
(близ Петербурга). Из сваренной здесь смальты Ломоносов сам и по его
указаниям ученики выполнили ряд мозаичных произведений, в числе которых
грандиозная цветная мозаичная картина «Полтавская баталия» (1762—1764). В
1764 был основан А. И. Бахметьевым в Никольской-Пестравке Пензенской
губернии крупный потому времени завод для производства хрустальной посуды и
зеркального стекла (ныне завод «Красный гигант»). Который дает возможность
массового изготовления относительно крупных изделий из стекла, что даёт
начало новой отрасли стеклоделия — производству архитектурно-
художественного стекла как отделочного материала в строительстве главным
образом общественных зданий. К этой категории стеклянных изделий можно
отнести художественно исполненные облицовочные плитки, карнизы, наличники,
фризы, колонны, капители, вентиляционные решётки, балясины для лестничных
перил и балюстрад, витражи, смальту для мозаики, барельефы, скульптуру. По
решению правительства в 1939—40 на основе Ленинградской зеркальной фабрики
был организован экспериментальный завод художественного стекла, который
должен служить базой для изыскания путей дальнейшего усовершенствования
советского художественного стеклоделия.
В СССР развернулось строительство крупных механизированных новых
стекольных заводов и реконструкция старых заводов. Накануне Великой
Отечественной войны стекольная промышленность выдвинулась по объёму
производства на 1-е место в Европе (с 11-го, какое занимала Россия в 1913).
Основы современной технологии стекла.
Технология получения стекла состоит из двух производственных циклов. Цикл
технологии стекломассы включает операции:
а) подготовки сырых материалов;
б) смешивания их в определённых соотношениях, в соответствии с заданным
химическим составом стекла в однородную шихту;
в) варки шихты в стекловаренных печах для получения однородной жидкой
стекломассы.
Цикл технологии получения стеклянных изделий складывается из операций:
а) доведения стекломассы до температуры (и вязкости), требуемой условиями
формования из неё разнообразных стеклянных изделий;
б) формования изделий;
в) постеленного охлаждения изделий до комнатной температуры с целью
ликвидации возникающих в процессе формования напряжений;
г) термической, механической или химической (в отдельности либо во
взаимном сочетании) обработки отформованных изделий для придания им
заданных свойств.
Сырые материалы, применяемые для стекловарения, делятся на главные и
вспомогательные. Послед-ре служат для улучшения качества стекла и получения
стекла с особыми свойствами. Главные сырые материалы содержат кремнезём,
борный и фосфорный гидриды, амфотерную окись алюминия, оксиды елочных и
щёлочноземельных металлов, окись свинца, цинка и др. Кремнезём, являющийся
главной частью стекла, вводится в виде молотого кварца. Пригодность песка
для стекловарения определяется содержанием в нём примесей и
гранулометрическим (зерновым) составом. Вредными примесями являются прежде
всего соединение железа и хрома, придающие желтовато-зелёный зеленый цвета.
Размер зёрен песка для стекловарения должен находиться в пределах примерно
0,2—0,5 мм. Окись алюминия, применяемая в производстве большинства
промышленных стекол., вводится с глиной, каолином, гидратом окиси алюминия
или в виде чистого глинозёма. Окись натрия вводится с одной
кальцинированной содой либо (частично) с селитрой. Окись калия вводится в
виде солей — кислой или азотнокислой (селитра); применяется главным
образом в производство посуды, цветных, оптических и некоторых технических
стекол. Окись лития используется при выработке опаловых и некоторых
специальных стекол и даётся в виде содержащих литий минералов. Окись
кальция вводится преимущественно в виде мела или известняка; окись магния —
в виде доломита, магнезита или жжёной магнезии. Окись бария применяется в
виде углекислого, азотнокислого и (роже) сернокислого бария; используется
при производстве оптических стекол и хрусталя. В тех же производствах
находит применение окись свинца, которая вводится в виде сурика или глёта.
Окись цинка даётся как таковая или в виде цинковых белил; применяется в
производство оптических, химико-лабораторных и некоторых других стекол. В
стекловарении используются также материалы, содержащие одновременно
соответственные горные породы, доменный шлак, стеклянный бой и др.
К вспомогательным сырым материалам относятся осветлители,
обесцвечиватели, красители, глушители, а также восстановители (углеродистые
вещества). В качество осветлителей, способствующих удалению из стекла
пузырей, применяют в небольших количествах сульфаты натрия и аммония,
хлористый натрий, трёхокись и пятиокись мышьяка в сочетании с селитрой,
плавиковый шпат. Некоторые из этих веществ одновременно являются
обесцвечивателями. Химическое действие обесцвечивателей сводится к
окислению в стекло соединений железа. При применении физического методов
обесцвечивания в шихту вводятся в незначительных количествах вещества,
окрашивающие стекломассу в дополнительный к зелёному цвет (селен,
соединения кобальта, марганца и др.). В качестве красителей применяют
соединения кобальта, никеля, железа, хрома, марганца, селена, меди, урана,
кадмия, серу, хлорное золото и др. Рассеивающие свет, т. е. белые, мало
прозрачные стекла называются глухими или заглушенными. В зависимости от
степени глушения различают молочные (наиболее заглушенные), опаловые и
опалесцирующие С. В качестве глушителей применяются различные фтористые
соединения, фосфаты, соединения сурьмы, олова и др.
Подготовка сырых материалов заключается в сушке, измельчении в дробилках,
бегунах или дезинтеграторах, просеивании и смешивании в. определённых
весовых отношениях. Однородная смесь сырых материалов составляет шихту.
Однородность шихты, от которой в значительной мере зависит качество
стекломассы, определяется гранулометрическим, составом сырых материалов,
степенью их увлажнения, постоянством их химического состава, способом и
продолжительностью перемешивания шихты и др. На стекольных заводах чаще
всего применяют тарельчатые либо конусные барабанные смесители. На крупных
заводах шихту хранят в бункерах. Наибольшая однородность шихты достигается
при её брикетировании, которое исключает расслоение шихты при хранении и
особенно передвижении, а также устраняет загрязнение пылью регенератора и
уменьшает износ в печах огнеупоров. Расчёт шихты ведётся обычно на 100
весовых частей С., с учётом частичного улетучивания некоторых составных
частей — борной кислоты, щелочей, фтора и др.
Стекловарение ведётся при температурах порядка 1400°—1600°. В нём
.различают три стадии. Первая стадия — провар, или варка в собственном
смысле слова, когда происходит химическое взаимодействие между составными
частями шихты и образование вязкой массы. Так как при нагревании из шихты
обильно выделяются газы, то в вязкой массе оказывается огромное количество
пузырьков. Во второй стадии, называемой очисткой или осветлением,
происходит удаление пузырьков, а также растворение еще оставшихся
нерастворёнными зёрен песка; в этой стадии стекло выдерживается в печи в
течение нескольких часов при наиболее высокой температуре. Третья,
заключительная, стадия — т. и. студка стекломассы, когда она охлаждается до
такой температуры (в зависимости от процесса производства и, следовательно,
вязкости), при которой становится возможным и наиболее удобным изготовлять
из неё те или иные изделия. Варка стекла производится в стекловаренных
печах. Выбор того или иного типа печи обусловливается видом применяемого
топлива, ассортиментом вырабатываемых изделий, размерами производства и
прочее. Управление современной стекловаренной печью строго контролируется и
в значительной мере автоматизировано. Контроль доведён до высокой степени
точности. Например, давление (разрежение) газов в рабочем пространстве печи
измеряется с точностью до 0,02 мм водяного столба, уровень стекломассы — с
точностью до 0,1 мм и т. д. Автоматически регулируются: давление (тяга) в
печи; соотношение газообразного или жидкого топлива и воздуха; количество
подаваемого в печь топлива; уровень стекломассы в ванне и другие параметры.
Каждый из них влияет на температуру в печи, поэтому, регулируя их в
совокупности, можно обеспечить постоянство температурного режима варки
стекломассы и, следовательно, надлежащее её качество.
Процесс варки стекла некоторых видов, например оптического, кварцевого,
стеклянного волокна, отличается специфическими особенностями. Так, при
производстве оптического стекла, к которому предъявляются особо жёсткие
требования в отношении постоянства оптических свойств, однородности,
прозрачности и прочее, требуется на всех стадиях варки длительное
размешивание массы. В связи с очень большой её вязкостью и применением
высоких температур своеобразна техника варки кварцевого стекла. Прозрачное
кварцевое стекло изготовляется из горного хрусталя в графитовых тиглях,
разогреваемых под вакуумом до 1900°—2000° индукционными токами высокой
частоты, либо прямым пропусканием электрического тока (электропроводность
стекла значительно возрастает при повышении температуры). В конце варки в
печь впускают воздух под атмосферным или повышенным (от компрессора)
давлением. Другой способ варки этого стекла— сплавление кварцевого порошка
в пламени кислородно-водородной горелки. Непрозрачное кварцевое стекло
получается путём оплавления кварцевого песка на угольном или графитовом
стержне, разогретом электрическим током до 1800°.
Формование (иначе —выработка) стеклянных изделий из стекломассы на
протяжении тысячелетий производилось вручную. Значительно эффективнее
ручного машинное формование. В зависимости от вида вырабатываемых изделий
на практике используют несколько способов формования. Прессование
применяется в производстве некоторых видов посудных изделий (чайные
стаканы, пивные кружки, маслёнки, сахарницы и т. п.), стеклянной тары,
архитектурных деталей и др. Оно может быть как ручным, так и машинным. Для
ручного прессования служат пружинные или эксцентриковые прессы. Как ни
разнообразны конструкции ручных и машинных прессов, все они имеют три
основные формующие детали: форму (матрицу) с поддоном, пуансон и съёмное
формовое кольцо. Первая деталь определяет внешнюю форму изделия, вторая
внутреннюю, третья край изделия. Выдувание—специфический метод формования,
применяемый в технике только к стеклу. Возможности этого метода весьма
широки: производство сортовой (столовой) посуды, узкогорлой тары,
электровакуумных изделий и т. д. При производстве немассовых изделий до сих
пор применяется ручной способ выдувания. Основным инструментом рабочего
выдувальщика является стеклодувная трубка. В течение долгой истории
стеклоделия выдувание производилось ртом, ныне сконструированы и
применяются «трубки-самодувки». Прессовыдувание применяется в машинном
производстве широкогорлой стеклянной тары (банки различных типов).
Предварительная заготовка и формование горла изделия производятся при этом
способе прессованием (в черновой форме), а остальная часть изделия —
выдуванием (в чистовой форме). Вытягивание изделий из стекломассы, как и
выдувание, — своеобразный метод формования, применимый только к таким
весьма вязким материалам, как стекло, притом с вязкостью, быстро
возрастающей при понижении температуры. Методом вытягивания на различных
машинах (разными способами) изготовляются: оконное и техническое листовое
стекло, стеклянные дроты (трубки малого диаметра), трубы, стержни,
стеклянное волокно. Прокатка стекла в её современном виде заключается в
том, что струя стекломассы непрерывно поступает из печи в пространство
между вращающимися вальцами, где и прокатывается в ленту, убираемую
транспортёром. Методом непрерывной прокатки изготовляется листовое сткло,
различных видов, преимущественно строительное, толщиной в 3 мм и больше:
армированное (стекло с закатанной в него металлической сеткой), узорчатое,
волнистое (имеющее форму кровельного шифера) и др. Прокатка применяется
также в производстве стеклянных труб: стекломасса непрерывно поступает на
вращающийся вал и развальцовывается двумя роликами; внутренний диаметр
трубы определяется диаметром формующего вала. Отливка стеклянных изделий в
формы встречается на практике редко; так изготовляются, например, крупные
диски для астрономических приборов. Ведутся опыты по отливке фасонных труб
с раструбами и фланцами в быстро вращающиеся формы (способ центробежного
литья). Моллирование— способ образования изделий в формах, при подаче в них
стекла в виде твёрдых кусков. В результате постепенного нагревания стекла
становится вязким и заполняет форму под действием либо собственного веса,
либо внешнего усилия (прессование). Моллированием формуются заготовки из
оптического стекла и крупная стеклянная скульптура.
Отжиг отформованных, еще горячих изделий служит для предотвращения
возникновения в них внутренних неравномерных напряжении, появляющихся при
быстром охлаждении на воздухе и вызывающих самопроизвольное растрескивание
стекла. Отжиг сводится к выдерживанию изделий в течение некоторого времени
при температуре, близкой к температуре размягчения стекла, и к последующему
медленному охлаждению их по определённому режиму. Отжиг производится в
отжигательных печах непрерывного или периодич. действия. Длительность
отжига определяется толщиной (массивностью) изделий до нескольких месяцев
(астрономич, объективы). Не требуют отжига только некоторые тонкостенные
изделия, например дроты, колбы (оболочки) для электрич, ламп и т. п.
Закалка стекла— операция, обратная отжигу. Её назначение — создать в
изделиях сильные равномерно распределённые напряжения. Закалённые изделия
термически и механически гораздо более прочны, чем отожжённые. В результате
закалки получается небьющееся стекло, применяемое для остекления окон
вагонов, автомобилей, самолётов и т. п. Чтобы закалить листовое стекло, его
предварительно разогревают до 600°—650°, затем быстро охлаждают в
обдувочной решётке путём равномерного обдувания воздухом.
Обработка (иначе —отделка) отформованных стеклянных изделий может быть
разделена на горячую (огневую), холодную (механическую) и химическую,
которые применяются в отдельности либо во взаимном сочетании.
Горячая обработка стекла включает отколку, отопку, огневую полировку и
другие операции, требующие нагревания изделий. Отколка колпачков
(«набелей»), образующихся на выдувных изделиях после выработки в форме,
производится посредством надреза алмазом и последующего прогрева изделия у
надреза узким пламенем горелки; колпачок отскакивает , по линии надреза,
после чего острые края шлифуются или подвергаются оплавлению ручную, с
помощью горелки, или на машинах периодического либо непрерывного действия.
Огневая полировка (оплавление поверхности изделий) обычно производится
вручную.
К холодной обработке стекла относятся его резка, (сверление, шлифовка и
полировка. Последние две операции придают стеклу ровную и гладкую
поверхность. {Шлифовка—сначала грубая (обдирка), затем тонкая (дистировка)
— осуществляется с помощью (абразивов и даёт матовую поверхность изделий.
Полировка (обычно крокусом) сглаживает микро неровности поверхности,
остающиеся после шлифовки, и придаёт стеклу прозрачность и блеск. В
производство листового стекла шлифовка и полировка выполняются на
одинаковых станках (ручных или конвейерных), только при шлифовке
применяется {металлический плоский диск, а при полировке — {мягкий
(например, суконный) полировальник. При массовом поточном производстве
автоматические шлифовка и полировка осуществляются на конвейерных линиях,
производительность которых определяется сотнями тысяч квадратных метров
листового стекла в год. Шлифовка применяется также для нанесения матовых
узоров на поверхность стеклянных изделий с помощью пескоструйных аппаратов
и для образования на изделиях алмазных граней. Химическая обработка
применяется для получения при кислотной полировке, клеймении, художественно-
декоративной отделке стеклянных изделий. Распространённым методом
химической обработки является травление стекла азотобразным фтористым
водородом или растворами плавиковой кислоты и её солей. Взаимодейтвие
фтористых соединений со стеклом приводит к образованию нерастворимых и
малорастворимых химических соединений, и поверхность изделия становится
матовой. При травлении слабыми растворами плавиковой кислоты в смеси с
концентрированной серной кислотой на поверхности стекла происходит
равномерное образование растворимых соединений, и она становится гладкой и
блестящей (кислотная полировка). Для нанесения на изделия методом травления
рисунков применяют специальные машины — пантографы, резец которых
вычерчивает рисунок на предварительно нанесённом на изделие защитном
кислотоупорном слое, снимая его; после этого изделие погружают в ванну с
раствором кислоты, которая протравливает стекло в местах, где оно обнажено
резцом. Обработкой парами хлористого олова в сочетании с другими солями
получают ирризирующие стекла, поверхность которых похожа на перламутр; при
комбинированном прогреве слабо окрашенного стекла с молочным стеклом и
последующем травлении плавиковой кислотой получают атласные стекла и т.д.
Старинным способом украшения посуды является живопись по стеклу путём
нанесения на него муфельных красок (смеси легкоплавкой глазури и
минеральных красок) с последующим обжигом. Для художественной отделки
стекла на него наносят также различными способами тончайшие плёнки золота и
серебра. Основой химических способов золочения и серебрения стекла является
осаждение на поверхности изделий коллоидно-дисперсных частиц металла при
его восстановлении из растворов солей. Серебрение, а также алюминирование
широко применяются в производстве зеркал.
Химический состав стекла.
Схема строения стекла.
Карбонат кальция, подобно соде, при сплавлении с песком взаимодействует с
ним, образуя силикат кальция и двуокись углерода. При сплавлении с избытком
песка смеси карбонатов натрия и кальция получают переохлажденный взаимный
раствор полисиликатов кальция и натрия; это и есть обыкновенное оконное
стекло. Главное свойство всякого стекла заключается в том, что оно
переходит из жидкого в твердое состояние не скачком, а загустевает по мере
остывания постепенно вплоть до полного затвердевания. Стекло — аморфное
вещество. Аморфные вещества отличаются от кристаллических тем, что атомы в
них не образуют кристаллической решетки. Однако известная упорядоченность
расположения атомов существует и в стеклах. Для плавленого кварца и
силикатных стекол остаются в силе общие законы кристаллохимии силикатов;
каждый атом кремния в них тетраэдрически окружен четырьмя атомами
кислорода, но эти тетраэдры сочетаются друг с другом беспорядочно, образуя
непрерывную пространственную сетку, в пустотах которой тоже беспорядочно
располагаются ионы металлов (рис). Благодаря этому один «микроучасток»
стекольной массы отличен по атомному строению от другого, соседствующего с
ним. Этим и объясняется отсутствие у стекла постоянной точки плавления,
постепенность перехода его из твердого в жидкое состояние и обратно.
Как материал стекло широко используется в различии областях народного
хозяйства, В соответствии с назначением известны разнообразные виды стекла:
оконное посудное, тарное, химико-лабораторное, термическое, жаростойкое,
строительное, оптическое, электровакуумное и многочисленные другие вид
стекла технического. В пределах каждого вид стекла имеются самые
разнообразные его сорта. В зависмости от условий службы каждого вида и
сорта стеклу предъявляются определённые требования в отношении свойств,
сформулированные в соответствующих стандартах и технических условиях.
Физико-химические свойства стекла определяются главным образом его составом
В таблице приводится примерный химический состав некоторых промышленных
стекол.
Примерный химический состав некоторых промышленных стекол (в %)
Вид стекла | | | | | | | | | | | | | |Оконное ............ | | | | | | | |
| | | | | |Посудное ............. | | | | | | | | | | | | | |Зеркальное
........... | | | | | | | | | | | | | |Парфюмерное .......... | | | | | | |
| | | | | | |Бутылочное ........... | | | | | | | | | | | | | |Хрусталь
............ | | | | | | | | | | | | | |Полухрусталь ......... | | | | | |
| | | | | | | |Химико-лабораторное ..... | | | | | | | | | | | | |
|Термостойкое типа | | | | | | | | | | | | | |Опаловое ............ | | |
| | | | | | | | | | |Термометрическое | | | | | | | | | | | | |
|Электровакуумное ....... | | | | | | | | | | | | | |Стеклянное
волокно...... | | | | | | | | | | | | | |При детальном исследовании стекла
изучаются, в зависимости от технических условий, следующие его физико-
химические свойства: вязкость, поверхностное натяжение, внутренние
напряжения, температура раэмягчения, удельный вес, предел прочности на
сжатие, разрыв и изгиб, твёрдость, модуль упругоси, газопроницаемость,
термическое расширение, теплоёмкость, теплопроводность, электропроводность,
диэлектрические потери, показатель преломления, спектральные
характеристики в видимой и невидимой части спектра, химическая стойкость,
кристаллизационная способность и другие. Прочность на разрыв зависит от
толщины стекла и от термической его обработки. Наибольшей теплопроводностью
отличается прозрачное кварцевое стекло.
СТЕКЛО ОПТИЧЕСКОЕ — прозрачное стекло любого химического состава,
обладающее высокой стептнью однородности. Содержат 46,4% РЬО, 47,0% Si0 и
другие оксиды; кроны — 72% SiO щелочные и другие оксиды.
Оптическое стекло применяется для изготовления линз, призм, кювет и др.
Стекло для оптических приборов изготовлялось уже в 18 веке, однако
возникновения собственно производства оптического стекла относится к началу
19 века, когда швейцарским учёным П. Гинаном был изобретён способ
механического размешивания стекломассы во время варки и охлаждения —
круговым движением глиняного стержня, вертикально погруженного в стекло.
Этот приём, сохранившийся до настоящего времени, позволил получить стекло
высокой степени однородности. Производство оптического стекла получило
дальнейшее развитие благодаря совместным работам немецких учёных Э. Аббе и
Ф. О. Шотта, в результате которых в 1886 возник известный стекольный завод
товарищества Шотт в Иене (Германия), впервые выпустивший огромное
многообразие современных оптическиъх стекол. До 1914 производство
оптического стекла существовало только в Англии, Франции и Германии. В
России начало производства оптического стекла относится к 1916. Оно
достигло большого развития только после Великой Октябрьской
социалистической революции благодаря работам советских учёных Д. С.
Рождественского, И. В. Гребенщикова, Г. Ю. Жуковского, Н. Н. Качалова и др.
Основное требование, предъявляемое к оптическому стеклу— это высокая
степень однородности. Отсутствие однородности вызывает отклонение лучей
света от их правильного пути, что делает стекло негодным для его прямого
назначения. Однородность оптического стекла нарушается причинами
химического и физического порядка. Химическая неоднородность обусловлена
местными изменениями химического состава и устраняется размешиванием
оптического стекла в процессе варки. Физическая неоднородность вызывается
напряжениями, возникающими в процессе охлаждения оптического стекла, и
устраняется тщательным отжигом. Оптическое стекло должно иметь определённые
оптические свойства— точные величины показателей преломления для лучей
различных длин волн. Большой ассортимент оптического стекла с различными
показателями преломления и средней дисперсией имеет огромное значение при
расчёте и конструировании оптич. систем для снижения их дефектов, в
частности для уничтожения вредного влияния вторичного спектра и исправления
качества изображения.
Оптические свойства стекла зависят от его химического состава.
Разнообразным сочетанием окислов удаётся получить стекло с требуемыми
значениями оптических постоянных. Некоторые сорта оптического стекла,
например, не содержат кремнезёма (основного составляющего любого стекла),
другие содержат обычно применяемые окислители, но в чрезвычайно больших
количествах. Прозрачность оптического стекла должна быть высокой, порядка
90—97% на 100 мм пути луча в стекле. Оптическое стекло должно быть
химически устойчивым по отношению к действию влажной атмосферы и к действию
слабых кислот, характеризующему «пятнимость» их, т. е. чувствительность к
прикосновению рук.
Для производства оптического стекла применяются такие же сырьевые
материалы, как и для других типов стекол. Однако требования к чистоте сырья
весьма высоки. Особенно вредными примесями являются соединения железа и
хрома, окрашивающие стекло и увеличивающие его светопоглощепие. Варка
оптического стекла производится в одно-, двухгоршковых печах. Важнейшая
операция в производстве оптического стекла— размешивание стекла в процессе
варки и особенно в процессе охлаждения. Для разделки оптического стекла
применяются три способа:
1) охлаждение стекла вместе с горшком с последующей разбивкой на куски и
формовкой этих кусков в нагретом состоянии;
2) отливка стекломассы в железную форму;
3) прокатка в лист отлитой на стол стекломассы.
Оптические стекла выпускаются стекловаренными заводами в виде прямоугольных
кусков различных размеров «плитки» и в виде заготовок — «прессовки» (линзы,
призмы).
К оптическим стеклам можно отнести также и специально окрашенные цветные
стекла, применяемые для изготовления точных светофильтров, которые в виде
плоско-параллельных пластин часто применяются в оптических приборах и
служат для изменения спектрального состава проходящего через них света. Эти
цветные стекла изготовляются на заводах оптического стекла теми же
приёмами, что и оптическое стекло.
СТЕКЛО СТРОИТЕЛЬНОЕ — изделия из стекла, применяемые в строительстве.
Строительное стекло служит для стекления световых проёмов, устройства
прозрачных и полупрозрачных перегородок, облицовки и отделки стен, лестниц
и других частей зданий. К строительным стеклам, относят также тепло- и
звукоизоляционные материалы из стекла (пеностекло и стеклянная вата),
стеклянные трубы для скрытой электропроводки, водопровода, канализации и
других целей, архитектурные детали, элементы стекложелезобетонных
перекрытий и т. д. Большая часть ассортимента строительного стекала служит
для остекления световых проёмов: листовое оконное стекло, зеркальное,
рифлёное, армированное, узорчатое, двухслойное, пустотелые блоки и др. Тот
же ассортимент стекла может быть использован и для устройства прозрачных и
полупрозрачных перегородок.
Листовое оконное стекло, наиболее широко применяемое в строительстве,
вырабатывается из расплавленной стекломассы, главным образом вертикальным
или горизонтальным непрерывным вытягиванием ленты, от которой по мере её
охлаждения и затвердевания отрезаются от одного конца листы требуемых
размеров. Существенным недостатком листового оконного стекла является
наличие некоторой волнистости, искажающей предметы, просматриваемые через
него (в особенности под острым углом).
Зеркальное стекло обрабатывается шлифованием и полировкой с обеих
сторон, благодаря чему оно обладает минимальными оптическим искажениями.
Современный наиболее распространённый способ производства зеркального
стекла состоит в горизонтальной непрерывной прокатке стекломассы между
двумя валами, отжиге отформованной ленты в туннельной печи, шлифовке и
полировке на механизированных и автоматизированных конвейерных установках.
Зеркальное стекло изготовляется толщиной от 4 мм и выше (в особых случаях —
до 40 мм), для варки его применяют высококачественные материалы, поэтому
оно обладает и более высоким светопропусканием, чем обычное оконное стекло;
применяется главным образом для остекления окон и дверей в общественных
зданиях, витрин и для изготовления зеркал; механические свойства мало
отличаются от механических свойств оконного стекла.
Прокатное узорчатое стекло имеет узорчатую поверхность, получаемую путём
прокатки между двумя валками, один из которых рифлёный; вырабатывается как
бесцветное, так и цветное; применяется в тех случаях, когда требуется
получить рассеянный свет.
Узорчатое стекло с матовыми или «морозным» рисунком применяется для
внутренних перегородок, дверных филёнок и остекления лестничных клеток;
изготовляется путём обработки поверхности оконного или зеркального стекла.
Матовый рисунок получается обработкой поверхности струей песка под шаблон.
Рисунок, напоминающий морозный узор на стекле, получают нанесением на
поверхность слоя животного клея, который в процессе сушки отрывается вместе
с верхними слоями стекла.
Армированное стекло содержит в толще своей проволочную сетку; оно более
прочно, чем обычное; при разбивании ударами или растрескивании во время
пожара осколки его рассыпаются, будучи связанными арматурой; поэтому
армированное стекло применяют для остекления фонарей промышленных и
общественных зданий, кабин подъёмников, лестничных клеток, проёмов
противопожарных стен. Вырабатывается методом непрерывного проката между
валками с закаткой проволочной сетки, сматываемой с отдельного барабана.
Волнистое армированное стекло, по форме напоминающее волнистые
асбестоцементные листы, применяется для устройства перегородок, фонарей,
перекрытия стеклянных галлерей и пассажей.
Сдвоенные (пакетные) стекла с воздушной или светорасссивающей прослойкой
(например, из стеклянного волокна) обладают хорошими теплоизоляционными
свойствами; изготовляются путём склейки 2 оконных стекол с прокладной
рамкой. Толщина сдвоенных стекол с воздушной прослойкой 12—15 мм.
Пустотелые стеклянные блоки изготовляются путём прессования и последующей
сварки двух стеклянных полукоробок; применяются для заполнения световых
проёмов, главным образом в промышленных зданиях; обеспечивают хорошую
освещённость рабочих мест и обладают высокими теплоизоляционными
свойствами. Укладка блоков в проёмы производится на строительном растворе в
виде панелей, перевязанных металлич. переплётами.
Облицовочное стекло (марблит) представляет собой непрозрачное цветное
листовое стекло. Изготовляется путём периодической прокатки стекломассы на
литейном столе с последующим отжигом в туннельных печах. Применяется для
отделки фасадов и интерьеров жилых и общественных зданий. К облицовочному
стеклу относится также цветное металлизированное стекло.
СТЕКЛО КВАРЦЕВОЕ — содержит не менее 99% SiO- (кварца). Кварцевое стекло
выплавляют при температуре более 1700° С из самых чистых разновидностей
кристаллического кварца, горного хрусталя, жильного кварца или чистых
кварцевых песков. Кварцевое стекло пропускает ультрафиолетовые лучи, имеет
очень высокую температуру плавления, благодаря небольшому коэффициенту
расширения выдерживает резкое изменение температур, стойкое по отношению к
воде и кислотам. Кварцевое стекло применяют для изготовления лабораторной
посуды, тиглей, оптических приборов, изоляционных материалов, ртутных ламп
(«горное солнце»), применяемых в медицине и др.
СТЕКЛО ОРГАНИЧЕСКОЕ (плексиглас) — прозрачн

Новинки рефератов ::

Реферат: Конституционная защита прав граждан от неправомерных действий (бездействия) чиновников (Право)


Реферат: Радиоактивность (Химия)


Реферат: Гражданское общество и право по Гегелю (Гражданское право и процесс)


Реферат: Личностный профиль эффективного менеджера (Менеджмент)


Реферат: "Преступление и наказание" - роман-предупреждение (Литература)


Реферат: Билеты по истории 11 класс (История)


Реферат: Государство и проблемы монополий (Право)


Реферат: Библейские мотивы в лирике Тютчева (Литература)


Реферат: Проблемы типикона на Поместном Соборе (Мифология)


Реферат: Данные по ИЛ-у62М (Авиация)


Реферат: Внутрипартийная борьба во второй половине 20-х годов (История)


Реферат: Польское восстание 1863 года и роль России (История)


Реферат: Предпринимательская тайна (Предпринимательство)


Реферат: Продовольственная безопасность (Безопасность жизнедеятельности)


Реферат: Английская Революция середины 17 века (История)


Реферат: Избирательная система РФ (Политология)


Реферат: Программный продукт (Программирование)


Реферат: Основы конституционного права Франции (Государство и право)


Реферат: Массовые издания о достижениях современной медицины (Журналистика)


Реферат: Организационная культура (о корпоративной культуре, стратегиях коммуникативного взаимодействия, влияния психотипа руководителя на структуру и стиль управления организацией, культура персонала на примере Японии) (Социология)



Copyright © GeoRUS, Геологические сайты альтруист