Стеклом называют все аморфные тела, получаемые путем пере­охлаждения расплавов независимо от их химического состава и тем­пературной области затвердевания, обладающие в результате посте­пенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообраз­ное должен быть обратимым. Признаками стеклообразного состоя­ния вещества является отсутствие четко выраженной точки плавле­ния, гомогенность и изотропность. В стеклообразном состоянии мо­гут быть получены многие вещества.

Стекло способно образовывать называемые стеклообразующими оксиды Si02, Р205 и В203 без каких-либо добавок. Однако в боль­шинстве случаев сырьевой массой для производства стекол является многокомпонентная шихта, содержащая помимо стеклообразующего оксида различные добавки.

В строительстве используют почти исключительно силикатное стекло, основным компонентом которого является диоксид кремния Si02.

Стекло не является веществом с определенным химическим соста­вом, который может быть выражен химической формулой, поэтому со­став стекла условно выражают суммой оксидов. Состав строительных стекол в зависимости от вида и назначения содержит оксиды (в % по массе): Si02 - 64-73,4; Na203 - 10-15,5; K20 - 0-5; CaO - 2,5-26,5; MgO - 0-4,5; A1203 - 0-7,2; Fe203 - 0-0,4; S03 - 0-0,5; B203 - 0-5.

Каждый из оксидов играет свою роль в процессе варки форми­рования свойств стекла. Оксид натрия ускоряет процесс варки, по­нижая температуру плавления, но уменьшает химическую стойкость стекла. Оксид калия придает блеск и улучшает светопропускание. Оксид кальция повышает химическую стойкость стекла. Оксид алю­миния повышает прочность, термическую и химическую стойкость стекла. Оксид бора повышает скорость стекловарения. Для получе­ния оптического стекла и хрусталя в шихту вводят оксид свинца, повышающий показатель светопреломления.

Сырье для производства стекла

Сырьевые материалы для производства стекла разделяются на основные и вспомогательные.

К основным относятся минеральное сырье и некоторые продук­ты промышленности: кварцевый песок, сода, доломит, известняк, поташ, сульфат натрия. Кроме того, в последнее время стали широко использоваться отходы различных отраслей промышленности - доменные шлаки, кварцесодержащие материалы, тетраборит каль­ция, стеклобой и др.

Минеральное сырье, как правило, имеет большое количество примесей и непостоянный состав. Примеси условно разделяются на две группы:

ухудшающие качества стекломассы (оксиды железа, хрома, титана, марганца, ванадия);

соответствующие основным компонентам состава стекла (оксиды алюминия, кальция, магния, калия, натрия).

Примеси первой группы придают стеклу нежелательную окра­ску, а также могут привести к образованию пороков в стекле в виде включений. Примеси второй группы обычно учитываются при рас­чете рецепта шихты.

Вспомогательные сырьевые материалы (осветлители, глушите­ли, красители и др.) вводят в шихту для ускорения варки стекла и придания ему требуемых свойств.

Осветлители (сульфаты натрия и алюминия, калиевая селит­ра, мышьяковистый ангидрид) способствуют удалению из стекло­массы газовых пузырьков.

Глушители (криолит, плавиковый шпат, двойной суперфос­фат) делают стекло непрозрачным.

Красители придают стеклу заданный цвет - соединения: ко­бальта - синий, хрома - зеленый, марганца - фиолетовый, желе­за - коричневый и сине-зеленые тона и т. д.

Основы производства стекла

Производство строительного стекла состоит из следующих ос­новных операций: обработка сырьевых материалов; приготовление шихты, варка стекла, формование изделий и их отжиг.

Обработка включает дробление и помол материалов, посту­пающих на завод в виде кусков (доломит, известняк, уголь), сушку влажных материалов (песок, доломит, известняк), просеивание всех компонентов через сита заданного размера.

Приготовление шихты включает операции усреднения, дозиро­вания и смешения. Шихта считается качественной, если отклонение от заданного состава ее не превышает 1%.

Стекловарение производится в специальных стеклоплавильных печах непрерывного (ванные печи) или периодического (горшковые печи) действия. При нагревании шихты до 1100-1150 °С происходит образование силикатов сначала в твердом виде, а затем в расплаве. При дальнейшем повышении температуры в этом расплаве полно­стью растворяются наиболее тугоплавкие компоненты Si02 и А120з- образуется стекломасса. Эта масса неоднородна по составу и настолько насыщена газовыми пузырьками, что ее называют ва­рочной пеной. Для осветления и гомогенизации температуру стек­ломассы повышают до 1500-1600 °С. При этом вязкость расплава снижается, облегчается удаление газовых включений и получение однородного расплава. Стекловарение завершается охлаждением (студкой) стекломассы до температуры, при которой она приобрета­ет вязкость, требуемую для выработки стеклоизделий.

Формование изделий производится различными методами: вы­тягиванием, литьем, прокатом, прессованием и выдуванием. Формо­вание листового стекла производится путем вертикального или гори­зонтального вытягивания ленты из расплава (рис. 6.1), прокатом или способом плавающей ленты (флоат-способ). Метод вытягивания применяют для получения стекла толщиной 2-6 мм. Лента вытяги­вается из стекломассы вращающимися валками машины через ло­дочку (огнеупорный брус с продольной прорезью) или свободной поверхности стекломассы (безлодочный способ).

Флоат-способ является на­иболее совершенным и высо­копроизводительным из всех способов, известных в настоя­щее время. Он позволяет полу­чать стекло с высоким качест­вом поверхности. Особенно­стью способа является то, что процесс формования ленты стекла протекает на поверхно­сти расплавленного олова в результате растекания стекло­массы. Поверхности листового стекла получаются ровными и гладкими и не требуют даль­нейшей полировки.

Отжиг - обязательная операция при изготовлении изделий. При быстром охлаж­дении для закрепления формы изделий в них возникают большие внутренние напряже­ния, которые могут привести даже к самопроизвольному разрушению стеклоизделий.

Закалка - эта операция применяется при получении стекла с повышенной в 4-6 раз при сжатии и 5-8 раз при изгибе прочностью по сравнению с обычным стеклом. Закалка проводится доведением стекла до пластического состояния и затем резким охлаждением по­верхности.

Заключительная обработка изделий включает в себя операции шлифования, полирования, декоративной обработки.

Структура и свойства стекла и стеклоизделий

В процессе производства стекла и особенно на стадии его охла­ждения возникает такая структура, которая может быть охарактери­зована как промежуточная между полной беспорядочностью частиц жидкого расплава и полной упорядоченностью частиц вещества в
кристаллическом состоянии. В стекле наблюдается лишь ближний порядок расположения частиц, что и обусловливает изотропность его свойств.

Плотность обычного строительного силикатного стекла - 2 г/см3. В зависимости от содержания различных добавок стекла специального назначения имеют плотность от 2,2 до 6,0 г/см3.

Плотность теплоизоляционных стеклоизделий меняется в преде­лах 15-600 кг/м3.

Прочность и деформативность стекла. Расчетный теоретиче­ский предел прочности при растяжении стекла составляет 12 ООО МПа, технический - 30-90 МПа, что объясняется наличием в стекле микронеоднородностей, микротрещин, внутренних напряже­ний, инородных включений и др. Предел прочности при сжатии стекла может составлять 600-1000 МПа и более. Предел прочности стеклянных волокон диаметром 4-10 мкм достигает 1000-4000 МПа. Модуль упругости стекол различного состава колеблется в пределах (4,5-9,8)-104 МПа. У стекла отсутствуют пластические деформации.

Хрупкость является главным недостатком стекла, которое плохо сопротивляется удару. Прочность обычного стекла при ударном из­гибе составляет всего 0,2 МПа.

Оптические свойства стекол являются их важными свойствами и характеризуются показателями светопропускания (прозрачности), светопреломлением, отражением и рассеиванием. Обычные сили­катные стекла пропускают всю видимую часть спектра и практиче­ски не пропускают ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Коэф­фициент направленного пропускания света стеклами достигает 0,89.

Теплопроводность стекол меняется от состава в пределах 0,5- 1,0 Вт/(м °С). Теплопроводность теплоизоляционных стеклоизделий составляет 0,032-0,14 Вт/(м °С). Из-за малого значения коэффициен­та температурного расширения (9-10‘6-15* 10"6) обычное стекло имеет относительно малую термостойкость.

Теплоемкость стекол при комнатной температуре составляет 0,63-1,05 кДж/(кг °С).

Звукоизолирующая способность стекла относительно высока. По этому показателю стекло толщиной 1 см соответствует кирпич­ной стене в полкирпича - 12 см.

Химическая стойкость стекла зависит от его состава. Силикат­ное стекло обладает высокой химической стойкостью к большинству агрессивных сред за исключением плавиковой и фосфорной кислот.

Стекло - аморфное вещество, не обладающее свойствами кристаллического вещества в твёрдом виде. Это неорганический продукт плавления, охлажденный до твёрдого состояния без кристаллизации. Стекло это застывшая жидкость. Его плотность составляет 2500 кг/м³, а теплопроводность достигает 0,84 Вт/м*К. Прочность стекла на растяжение лежит в интервале от 30 до 100 МПа. Коэффициент Пуассона принимается равным 0,25. Современные стёкла различаются сразу по нескольким признакам - составу, способу изготовления, внешнему виду и дополнительным свойствам.

По химическому составу стекло различается на натрий-кальций-силикатное (soda-lime glass) и боросиликатное (borosilicate glass). Основными компонентами первого являются двуокись кремния, оксиды натрия и кальция, а второе содержит бор.

По способу изготовления стекло может быть листовым (sheet glass), тянутым (drown glass), прокатным (rolled glass), плоским полированным (polished plate), многослойным (laminated glass), закалённым (toughed glass), а также термополированным - флоат-стеклом (float glass). Энергосберегающее (низкоэмиссионное) стекло по способу изготовления может быть с жёстким покрытием (hard coat glass) - так называемое К-стекло или с мягким покрытием (soft coated glass) - так называемое Е-стекло.

По внешнему виду стекло разделяется на чистое (clear glass), супер-чистое (extra-clear glass), тонированное в массе (tinted glass), узорчатое прокатное (figured rolled glass), рефлективное (reflective glass), зеркальное (mirror), витражное (stained glass), армированное (wired glass) и гнутое (curved glass), также называемое моллированным.

По дополнительным свойствам стекло делится на огнестойкое (flameproof glass), термостойкое (heat-resisting glass), нейтральное (neutral glass), солнцезащитное (solar control glass), безопасное (safety glass) и низкоэмиссионное (low E glass). Огнестойкое стекло не разрушается в течение некоторого времени при нагревании или контакте с пламенем, а термостойкое вследствие низкого коэффициента термического расширения способно выдержать сильный термический удар. Ввиду незначительности указанных различий эти два типа стёкол часто объединяют при классификации.

Стёкла, различные по одному или нескольким признакам согласно только что приведённой классификации, могут относиться к одному и тому же или разным видам по целевому назначению (по способу их применения). Строгого разделения в этом плане нет. Сравнительные характеристики разных видов стекла будут подробно рассмотрены далее. При этом разделение стёкол на марки является строгим. Марки стекла - условные обозначения стекла, зависящие от его характеристик и области применения. Существует восемь марок стекла (М0-М7), устанавливаемых в зависимости от его качества по ГОСТ 111-2001 "Стекло листовое. Технические условия". Чем меньше порядковый номер марки, тем лучше качество стекла по оптическим искажениям и допускаемым порокам внешнего вида. Несмотря на существование марки М0, очень широко распространённые стёкла марки М1 также считаются изделиями высшего качества. Качество стёкол марок М2 и М3 считается средним. Согласно ГОСТ 111-2001 для стекла марки М1 допускается до четырех пороков на 1 м², а расстояние между ними должно быть не менее 300 мм. Заметные вкрапления характерны для стёкол марки М2. Если при просмотре сквозь стекло под углом 45° картинка допускает радужные разводы и "плывёт", то это - стекло марки М3.

Сравнительные характеристики разных видов стекла

Борское стекло - в прямом смысле это стекло, произведённое комбинатом в г. Бор Нижегородской области. Поскольку большие объёмы производства и высокое качество сделали стёкла Борского комбината очень распространёнными и известными в нашей стране, то в переносном смысле "борским стеклом" называется качественное листовое стекло марки М1. Сегодня название "борское стекло" стало нарицательным.

Листовое стекло (sheet glass) - плоское стекло, обработанная поверхность которого не допускает оптических искажений. Микронеровности на поверхности полированного стекла не превышают 0,01 мкм, светопрозрачность составляет 87%. Стекло, полированное термическим способом, изготавливают в соответствии с ГОСТ 7132-78. Оно производится в виде плоских листов длиной от 600 до 1600 мм, шириной от 400 до 1300 мм и толщиной 3, 4, 5 и 6 мм; размеры сторон должны быть кратными 50 мм. Отклонения размеров не должны превышать ±2 мм для листов площадью до 1 м² и ±3 мм для листов площадью свыше 1 м². Полированному стеклу соответствуют общие для листовых стёкол физико-химические свойства: плотность 2,58 г/см³, температура размягчения около 600 °С, термостойкость 60-70 °С. Стекло должно быть химически стойким. По ГОСТ количество щелочных окислов в пересчете на оксид натрия, растворяющихся при обработке в дистиллированной воде при температуре 80 °С в течение 3 часов, не должно превышать 0,15 мг на 100 см² поверхности образцов.

Армированное стекло (wired glass) - листовое стекло, внутри которого в процессе его производства параллельно плоскости поверхности проложена металлическая сетка. Стекло может иметь одну сырую литую поверхность (армированное литое стекло), быть полированным (полированное армированное стекло) или полупрозрачным с шестиугольной сеткой (узорчатое прокатное армированное стекло). Армированное стекло вместе с триплексом относится к группе безопасных стёкол, так как при разрушении не дает падающих или отскакивающих осколков. Благодаря наличию сетки оно разламывается, но не распадается при ударе, трескается, но также не распадается при пожаре, образуя эффективную преграду на пути дыма и горячих газов. Поэтому его также можно отнести к группе защитных или огнестойких (противопожарных) стёкол. Металлическая сетка способствует равномерному распределению температуры по всему объёму стекла, что снижает термические напряжения. Предел огнестойкости армированного стекла наступает при температуре 850-870 °С в сравнении с 400 °С для обычного листового. При этом такое стекло слабо защищает от теплового воздействия пламени. Качество армированного стекла во многом определяет металлическая сетка. Качественное армированное стекло должно не растрескиваясь отламываться по линии надреза. Наличие в стекле множества "пузырей" выдаёт брак. Коэффициент общего светопропускания для стекол, армированных сварной металлической сеткой с квадратными ячейками, составляет 0,6-0,65, а для стекол с крученой сеткой с шестиугольными ячейками 0,68-0,75. Одна из поверхностей армированного стекла может быть узорчатой или рифленой. Цветные стёкла окрашиваются оксидами металлов. Наиболее распространенные цвета - золотисто-желтый, зеленый, лилово-розовый и голубой.

Безопасное стекло (safety glass) - закалённое стекло, не образующее фрагменты с острыми краями при его разрушении. Как правило, это многослойные конструкции толщиной от 4 до 120 мм с коэффициентом светопропускания не менее 85%. Также "безопасными стёклами" называют различные по назначению, способу изготовления или другим особенностям стёкла, которые предназначены для защиты от разных внешних воздействий. В эту группу входят бронированные, безосколочные и ламинированные плёнкой стёкла, а также триплекс.

Боросиликатное стекло (borosilicate glass) - силикатное стекло, содержащее бор в качестве характеризующего компонента, в отличие от широко распространённых натрий-кальций-силикатных стёкол (soda-lime glass), основными компонентами которых являются двуокись кремния, оксиды натрия и кальция. Производится путём замены в исходной сырьевой массе щелочных компонентов на окись бора. Вследствие такой замены температурный коэффициент линейного расширения готового стекла становится низким, и оно приобретает способность выдерживать высокие температуры. Боросиликатное стекло - это обычно безопасное флоат-стекло толщиной от 5 до 8 мм с коэффициентом светопропускания около 90%. Может использоваться как самостоятельно, так и в стеклопакетах в комбинации с другими видами стёкол. После дополнительной термической обработки боросиликатное стекло становится так называемым "специальным противопожарным боросиликатным стеклом", способным даже в однолистовом исполнении сдерживать распространение огня и дыма в течение 30, 60 или 120 минут, в зависимости от его толщины. Во время пожара стекло остается прозрачным, его светопропускающая способность такая же, как и у обычных стёкол. С одной стороны, это позволяет лучше ориентироваться покидающим помещение людям и пожарным, а с другой стороны стекло пропускает не только видимое излучение - свет, но и тепловое излучение, то есть жар от открытого огня. Боросиликатное стекло не только термостойкое, но также и химически стойкое к различным агрессивным средам. В готовом виде стекло не подлежит дальнейшей обработке и поэтому изготавливается строго по размерам заказчика или согласно готовым проектам.

Бронированное стекло - изготовленное, как правило, на основе флоат-стекла специальное укреплённое стекло, в зависимости от степени защиты способное противостоять воздействию различного стрелкового оружия. Например, 1-я (минимальная) степень гарантирует защиту от выстрела из пистолета ПМ пулей массой 5,9 г с начальной скоростью 300-325 м/с, а толстые многослойные конструкции 4-ой (высшей) степени защиты успешно противостоят оболочечным со стальным термоупрочненным сердечником пулям массой 9,6 г, выпущенным из снайперской винтовки с начальной скоростью до 815-840 м/с. Защитные свойства бронированных стёкол достигаются благодаря многослойному исполнению и применению специальных плёнок.

Гнутое (моллированное) стекло (curved glass) - изогнутое по радиусу в результате особой термообработки листовое стекло. Ему придаётся нужная форма в ходе разогрева в печи до определенной температуры размягчения с последующим медленным охлаждением. Весь процесс термической обработки готового листового стекла в специальной печи для изменения его формы называется моллированием, поэтому гнутое стекло также называется моллированным. Минимальный радиус изгиба зависит от толщины стекла. Для стекла толщиной 4 мм минимальный радиус изгиба равен 80 мм, для стекла толщиной 5 мм - 120 мм, для стекла толщиной 6 мм - 160 мм, для стекла толщиной 8 мм - 230 мм, для стекла толщиной 10 мм - 350 мм, для стекла толщиной 12 мм минимальный радиус изгиба составляет 500 мм.

Закалённое стекло (toughened glass)- листовое стекло, подвергнутое специальной химической или термической обработке с целью повышения механической прочности к ударам, устойчивости к перепадам температур и обеспечения безопасного характера разрушения. В ходе обработки поверхность стекла была быстро охлаждена от температуры близкой к точке размягчения, поэтому после полного охлаждения остаточные напряжения сжатия остались на поверхности. Это увеличивает термическую и механическую прочность закалённого стекла. В случае разрушения оно образует мелкие, безопасные осколки и не выпадает большими кусками. Относится к группе безопасных стёкол. Допустимое эксплуатационное напряжение при изгибе для закалённого стекла при коэффициенте запаса прочности 1,0 составляет 175 МПа в сравнении с 75 МПа для обычного стекла при том же коэффициенте запаса прочности. Предел прочности при изгибе вообще может достигать 250 МПа, что более чем в 5 раз выше по сравнению с обычным листовым стеклом. Увеличение механической прочности обусловливает повышение термостойкости. У закалённого стекла термостойкость достигает 1800 °С в сравнении с 400 °С для обычного листового. Оптические свойства стекла (коэффициенты пропускания, поглощения и отражения) после закаливания практически не изменяются. Светопропускание прозрачного закалённого стекла составляет не менее 84%. Готовые закалённые стекла нельзя резать, сверлить и подвергать другим видам механической обработки. Наиболее уязвимым местом закалённого стекла являются его кромки. При изготовлении и монтаже светопрозрачных конструкций необходимо оберегать его торцы от ударов, царапин и других воздействий.

Защитное стекло - общее название конструктивно различных типов стёкол, предназначенных для защиты персонала и материальных ценностей от опасных воздействий, а также помещений от проникновения. Это как огнестойкое, так и ударопрочное (ламинированное) или пулестойкое (бронированное) стекло. Защитные многослойные стёкла соответствуют ГОСТ Р 51136 и представляют собой различные композиции из нескольких склеенных между собой силикатных стекол. В составе композиции допускается использование органических стекол, поликарбоната, упрочняющих плёнок и других полимерных материалов. Светопропускание таких стёкол составляет не менее 60%. Стёкла выдерживают температуру до +60 °С при влажности 95%, а в морозостойком исполнении - до минус 40 °С.

Ламинированное стекло (laminated glass) или триплекс - многослойное архитектурное листовое стекло, состоящее из двух или нескольких листов, склеенных друг с другом по всей поверхности полимерной плёнкой или специальной ламинирующей жидкостью. В случае разрушения стекла внутренний ламинирующий слой удерживает образовавшиеся осколки. Поэтому многослойное стекло относится к группе безопасных стёкол. Триплекс это его простейший вариант, согласно названию состоящий из трёх слоёв: двух стёкол и плёнки между ними. Многослойные ламинированные стёкла способствуют защите помещения от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей и уличных шумов. Покрытые плёнкой системы дороже изготовленных с применением ламинирующей жидкости аналогов. Применением различных типов ламинирующих плёнок в сочетании с разным количеством и толщиной составляющих стёкол можно добиться не только тонирования готового изделия в нужный цвет, но и его значительного упрочнения.

Матированное стекло - конечное изделие, получаемое методом особого травления. Матирование (прозрачное матовое травление) это очень долгий и трудоёмкий процесс получения на поверхности стекла равномерного матового или прозрачного рисунка различной глубины путем травления. Травление основано на свойствах паров плавиковой кислоты образовывать нерастворимые соли в ходе взаимодействия с поверхностью готового стекла

Нейтральное стекло (neutral glass) характеризуется высокой химической стойкостью.

Низкоэмиссионное стекло (low E glass) - энергосберегающее стекло с низкой излучательной способностью (эмиссией). Чем ниже эмиссиватет стекла, тем меньше теплообмен между разделенными им воздушными средами и тем меньше тепловые потери через светопрозрачную конструкцию с таким стеклом или стеклопакетом. Низкоэмиссионное стекло хорошо пропускает видимый свет с длиной волны 770-380 нм и отражает длинноволновое тепловое излучение, также называемое инфракрасным, с длиной волны от 1 мм до 770 нм. Из-за такой избирательности низкоэмиссионное стекло также называют селективным. Указанные свойства обеспечиваются нанесением на поверхность "твёрдого" (К-стекло) или "мягкого" (Е-стекло) покрытия на основе оксида металла. Е-стекло (soft coated glass, в русской транскрипции читается как "И-стекло", также обозначается как Double Low-E или "i-стекло") - стекло с "мягким" напылением, имеющее нейтральное покрытие, наносимое методом катодного распыления в вакууме по окончании процесса производства самого стекла. Задерживает до 90% теплового излучения. К-стекло (hard coat glass) это энергосберегающее стекло с "твёрдым" напылением покрытия методом пиролиза непосредственно при производстве стекла. Напыление происходит на жидкое стекло, при этом атомы проникают внутрь его поверхностного слоя. Такое покрытие, в отличие от Е-стекла, не может быть удалено, оно устойчиво к воздействию абразивных материалов, что позволяет транспортировать, хранить, резать и обрабатывать К-стекло как обычное без потери его энергосберегающих свойств. К-стекло несколько хуже чем Е-стекло, поскольку оно задерживает около 70% теплового излучения. В остальном Е- и К-стекла практически одинаковы. Они могут подвергаться закалке, но для закаливания низкоэмиссионных стекол необходима специальная печь.

Огнестойкое стекло (flameproof glass) - неразрушаемое при нагревании или прямом контакте с пламенем стекло. Чаще такое стекло называется термостойким. Как правило, это боросиликатное стекло. Противопожарные окна, изготавливаемые с использованием огнестойких стёкол, соответствуют требованиям ГОСТ 30247.0-94 и ГОСТ 30247.1-94. Предел огнестойкости выражается в минутах и для специальных изделий обозначается, например, Е 60, Е 45, Е 30 или Е 15. Или EI 60, EI 45, EI 30 или EI 15. Цифры обозначают время в минутах, в течение которого конструкция выполняет свои функции, а буквы соответствуют типу воздействия. Предельные состояния в отношении огня характеризуются потерей целостности в результате образования сквозных трещин или отверстий, допускающих проникновение продуктов горения или пламени (маркировка Е). А также потерей термоизолирующей способности (маркировка I). Под этим понимается повышение мощности теплового потока до предельного значения 3,5 кВт на расстоянии 0,5 м от поверхности стекла.

Полированное стекло (polished plate) - прозрачное листовое стекло, обработанное методом механической шлифовки и поэтому также называемое шлифованным. Отличается высоким качеством отделки поверхности. Обе поверхности отшлифованы и отполированы для придания им плоскостности и параллельности. Такое стекло не искажает оттенков проходящего света, не вызывает сильных поверхностных отражений и обеспечивает чёткое неискажённое изображение при просмотре через него. Полировке необходимо подвергать стёкла, получаемые методом вытягивания (методом Фурко). Стёкла, получаемые флоат-методом, как правило, в полировке не нуждаются.

Прокатное стекло (rolled glass) - листовое стекло, производимое из исходной стекломассы путём её непрерывного проката между двумя валками или периодического проката на столе с помощью одного валка.

Рефлективное стекло (reflective glass) - стекло с нанесённым на одну из его сторон металлизированным отражающим покрытием.

Солнцезащитные стёкла (solar control glass) - как правило, тонированные или рефлективные стёкла, уменьшающие пропускание солнечного излучения во всем спектре длин волн или в его части. Солнцезащитными стёклами могут быть окрашенные в массе стёкла бронзового, коричневого, серого или зелёного цветов, а также стёкла с некоторыми покрытиями. По принципу действия все солнцезащитные стекла можно разделить на два типа: преимущественно отражающие излучение и преимущественно его поглощающие. Для стёкол первого типа характерна поверхность с препятствующим проникновению излучения тонким металлическим слоем. Для некоторых стёкол второго типа характерен их нагрев, возникающий в процессе поглощения солнечного излучения. При этом часть тепла неминуемо передается внутрь помещения. Бесцветные стёкла с прозрачными для видимых лучей тонкими оксиднометаллическими, керамическими или полимерными покрытиями способны поглощать часть инфракрасного (теплового) излучения солнца, и поэтому они нагреваются значительно меньше. Их светотехнические характеристики слабо зависят от толщины листа. При этом далеко не все типы солнцезащитных стёкол защищают от прямых солнечных лучей - яркость солнечного диска в ряде случаев остается слишком высокой.

Теплопоглощающее стекло - защитное листовое стекло, предназначенное для уменьшения проникновения теплового излучения. По целевому назначению теплопоглощающее стекло очень близко к только что описанным солнцезащитным стёклам, но отличается от них уменьшенным светопропусканием не столько видимой части спектра, сколько инфракрасных лучей. Оно имеет голубой цвет с бронзовым или серым оттенком, светопропускание не превышает 70%. Прочие характеристики сравнимы с выпускаемым по ГОСТ 111-2001 плоским листовым стеклом. Теплопоглощающее стекло изготавливается по ТУ 21-23-23-81 из окрашенной стекломассы способом вертикального термического формования.

Тонированное стекло (tinted glass) - также часто называемое тонированным в массе стеклом, представляет собой окрашенное стекло с пониженным коэффициентом светопропускания. Требуемый цвет придаётся путём введения красителей в процессе стекловарения. Кроме того, стекло может быть тонировано нанесением специальных покрытий (тонирующих пленок или напылённых тонких металлических слоёв), но в этом случае оно называется тонированным, а не тонированным в массе стеклом.

Узорчатое прокатное стекло (figured rolled glass) - листовое бесцветное, цветное или полупрозрачное прокатное стекло, имеющее на одной или обеих сторонах декоративную обработку всей поверхности в виде рельефного закономерно повторяющегося узора. Такое стекло бывает разных цветов, рисунков, и толщины, а также может иметь различную светопропускаемость. Узорчатое стекло производится в полном соответствии с ГОСТ 5533-79 в виде листов длиной от 600 до 1600 мм для стёкол толщиной 3, 4, 5 и 6 мм, и, кроме того, для стёкол толщиной 3 и 4 мм в виде листов шириной от 400 до 1200 мм. Для стёкол толщиной 5 и 6 мм возможно производство листов длиной от 600 до 2200 мм и шириной от 400 до 1600 мм. Химические составы прокатных, узорчатых и армированных стёкол мало отличаются друг от друга. Физико-химические свойства узорчатого и армированного стекла такие же, как у листовых оконных стекол, при этом светопрозрачность узорчатого стекла понижена. Коэффициент общего светопропускания стекла, имеющего узор на одной поверхности, составляет 0,75, а на обеих поверхностях - 0,65, так как узорчатое стекло должно пропускать и рассеивать свет.

Фацет (фацетная огранка, фацетирование) - специальная обработка кромки стекла, позволяющая художественно изменить поверхность всего изделия потоками преломленного в созданных гранях света. Фигурным фацетом называют особо сложную обработку с высокой точностью исполнения криволинейных поверхностей.

Флоат-стекло (float glass) - листовое стекло, получаемое формованием ленты стекломассы на расплаве металла при управляемой температуре в защитной атмосфере. Также называется термополированным стеклом. Наиболее распространенный вид стекла, получаемый флоат-методом, при котором стекло при выходе из печи плавления выливается на поверхность расплавленного олова и затем поступает через зону охлаждения на дальнейшую обработку. Флоат-стекло характеризуется исключительной ровностью и отсутствием оптических дефектов. Оно не нуждается в последующей шлифовке, в отличие от стекла, производимого вытягиванием. В 1959 году Алистером Пилкингтоном, основателем ставшей впоследствии всемирно известной английской фирмы "Pilkington", был разработан принципиально новый способ получения полированного стекла методом формования ленты стекла на расплаве олова, получивший название флоат-процесса ("плавающего стекла"). Новый метод оказался настолько перспективным, экономически рентабельным, технически совершенным, что он всего за 10-15 лет полностью заменил механические конвейеры по обработке стекла и стал доминирующим в мире. Впервые такой способ формования стекла на расплаве был предложен задолго до разработки фирмы "Пилкингтон". В 1902 г. американские изобретатели В. Хил и А. Хичкок (независимо друг от друга) запатентовали способ и устройство для получения листового стекла на расплаве металла. Согласно их разработкам, подходящим металлом для формования ленты стекла могли явиться олово или его сплавы с медью. Однако, отсутствие в то время технических устройств для осуществления этого процесса, недостаточная изученность физико-химических явлений, протекающих при формовании ленты стекла, не позволили осуществить на практике предложенный способ. Примечательно, что в том же 1902 году одновременно с вышеуказанными Хилом и Хичкоком свой метод промышленного производства стекла вытягиванием предложил Фурко.

Метод Фурко - разработанный в 1902 г. Эмилем Фурко метод промышленного производства листового стекла путём вытягивания по вертикали в виде непрерывной ленты из стекловаренной печи через прокатные вальцы. Пройдя через шахту охлаждения стекло разрезалось на листы с последующей шлифовкой и полировкой. Толщина готового стекла регулировалась изменением скорости вытягивания, а само стекло также называлось тянутым стеклом. Метод широко применялся для получения стёкол вплоть до появления в 1959 г. вышеописанного флоат-процесса, повсеместным внедрением которого и был вытеснен.

Фьюзинг - технология спекания стекла, при которой составленный из нескольких отдельных разноцветных стекол рисунок запекается в специальной печи при температуре 800 °С в единое целостное изделие. Поскольку перед спеканием все детали будущего изделия выкладываются на стекле-основе, фьюзинг не требует использования металлического профиля, как, например, техника витража.

Чистое стекло (сlear glass) - прозрачное бесцветное стекло. Суперчистое стекло (еxtra-clear glass) - прозрачное бесцветное стекло с пониженным содержанием железа, за счет чего достигается его повышенная прозрачность.

Электрохромное стекло - светотехническая установка, представляющая собой стеклопакет, конструктивно состоящий из двух стекол, соединенных специальной плёнкой. Плёнка является полимерной композицией с небольшими вкраплениями жидких кристаллов. Вся установка функционирует при напряжении 9-12 В и подключается к обычной (бытовой) электросети напряжением 220 В. В выключенном состоянии стекло непрозрачное матовое или молочно-белого цвета, потому что жидкие кристаллы расположены беспорядочно и рассеивают падающий на них свет во всех направлениях. Под действием электрического тока кристаллы выравниваются и свет беспрепятственно проходит сквозь стекло. Светопропускание в рабочем состоянии составляет около 85%, что сопоставимо с обычными стёклами. Переход из рабочего состояния в нерабочее и обратно осуществляется очень быстро. Установку нельзя подвергать инсоляции (облучению прямым солнечным светом), так как под воздействием прямых солнечных лучей кристаллы распадаются.

Стекло "Метелица" - декоративное стекло отечественного производства с волнообразным неповторяющимся узором с матовыми выступающими участками. Узор создает частичное рассеивание света и ограничивает сквозную видимость через стекло. "Метелица" может производиться с зеркальным алюминиевым покрытием по ТУ 21-23-70-82. Выпускается в виде листов с максимальными размерами 1500х1300 мм. В зависимости от типа узора толщина стекла колеблется от 3 до 8 мм.

Стекло "Мороз" - декоративное узорчатое стекло отечественного производства. Название стеклу дал неповторяющийся узор на одной из его поверхностей, напоминающий иней. Благодаря этому узору стекло "Мороз" рассеивает свет и исключает сквозную видимость. Выпускается по ОСТ 21-24-85 бесцветным или окрашенным толщиной от 3 до 6 мм, с максимальным размером листов 1800х1000 мм.

"Мягкое" самоочищающееся стекло - особое стекло, впервые в мире представленное в 2002 году английской фирмой Pilkington. Уникальные свойства стекла Pilkington Activ получены методом магнетронного напыления тонкого прозрачного покрытия оксида титана. Под воздействием ультрафиолетового излучения этот материал провоцирует химическую реакцию, разлагающую органические соединения на поверхности стекла. Во время дождя вся грязь смывается. Таким образом, этот вид стёкол не нуждается в очистке специальными средствами.

Сталкиваясь со стеклянными изделиями ежедневно, мало кто из нас задумывается - из чего делают стекло? Как протекает процесс его производства? Появившись в Древнем Египте 5 тысяч лет назад, стекло было очень мутным, и имело непривлекательный вид. Материал, с которым мы сталкиваемся сейчас, был получен гораздо позже.

Состав стекла.

Для стекловарения используют чистый кварцевый песок (около 75%), известь и соду . Для получения продукта со специфическими свойствами, в состав могут входить оксиды и металлы.

• Оксид борной кислоты . Понижает коэффициент теплового расширения полученных изделий, и повышает блеск и прозрачность готовых изделий.
• Свинец . Этот компонент добавляют при производстве хрусталя. Изделия из хрусталя более холодные на ощупь и имеют характерный для этого материала блеск и звон.
• Марганец . Добавление этого тяжелого металла способствует получению продукции с зеленым оттенком. Помимо марганца, при помощи никеля, хрома или кольта, можно получить изделия других цветов.

Физические свойства.

Самые главные характеристики стекла:

• Плотность . Данная характеристика зависит от химического состава и колеблется от 2200 до 6500 кг/м³. При повышении температуры, плотность стекла уменьшается и оно становится особенно хрупким.
• Прочность . В зависимости от вида стекла, его прочность варьируется от 50 до 210 кгс/мм². Небольшое повреждение поверхности материала, снижает этот показатель в 3-4 раза.
• Хрупкост ь. Хрупкость стекла и неспособность противостоять удару, ограничивает его применение в некоторых сферах жизни. При добавлении в состав материала определенных химических элементов, данная характеристика увеличивается.
• Термостойкость . Термостойкость - способность материала выдержать огромные температурные перепады. Обычное оконное стекло может выдержать температуру до 90°С. В промышленности эти показатели увеличиваются в разы.

Виды стекла.

Многие изделия, сделанные из стекла, мы видим на улице и используем в повседневной жизни. Это стеклянная посуда, лампочки, очки, окна. В зависимости от физических и химических свойств, стекло используют также в производстве витрин, зеркал, светильников. Какие же виды этого однородного аморфного тела существуют и что из него делают?

• Хрустальное стекло. Содержит в своем составе оксид свинца. Высокая прозрачность и блеск придают такому стеклу привлекательный и эстетичный вид. Используют, в основном, для изготовления посуды и сувенирных изделий.
• Кварцевое стекло . В составе присутствует чистейший кварцевый песок. Благодаря тому, что изделия из кварцевого стекла могут выдержать большие температурные скачки, из него делают лабораторную посуду, изоляторы, оптические приборы, окна.
• Пеностекло . Представляет собой стеклянную массу, имеющую в своем составе многочисленные пустоты. Отличные тепловые и звукоизоляционные свойства обусловили его широкое применение в строительстве.
• Стекловата . Имеет вид тонких стеклянных нитей, имеющих высокое сопротивление разрыву. Используют как в строительстве, так и в химической промышленности. Стекловата огнестойка. Поэтому ее используют в составе материала для пошива одежды сварщиков и пожарных.

К этому списку можно добавить стекла, имеющие специфические свойства :

• Огнестойкое . Противостоит действию открытого пламени и выдерживает высокую температуру.
• Термостойкое . Имеет низкий коэффициент термического расширения и выдерживает резкие скачки температуры
• Пуленепробиваемое . Ударопрочное стекло способное противостоять мощным ударам.

Как делают стекло?

Производство стекла включает в свой процесс следующие этапы:

1. Подготовка необходимых материалов . Приготовленное сырье нуждается в специальной обработке. Кварцевый песок обогащают, и из его состава удаляют примеси железа. Известняк и доломит тщательно дробят.
2. Смешивание материала в определенных соотношениях . Количество того или иного материала и его процентное соотношение в подготовленной примеси зависит от требуемых физических и химических свойств стеклоизделий.
3. Варка в стекловаренных печах . Стадия варки происходит при высокой температуре, диапазон которой колеблется от 800°С до 1400°С. Идет активный процесс плавки кварцевого песка, и стекломасса становится вязкой и прозрачной.

После получения однородной стекольной смеси, происходит формирование будущих изделий, резкое охлаждение продукции с последующей термической и физической обработкой.

Применение в промышленности

Применение прозрачного, износостойкого и прочного материала, имеющего гладкую поверхность, поражает воображение. Несмотря на то, что стекло очень хрупкий материал, его широко используют в различных областях промышленности и быта.

• Машиностроение - входит в состав противопригарных красок, которыми обрабатывают транспорт.
• Бумажная промышленность - пропитка готовой бумажной массы.
• Строительство - добавляют в кислотостойкие материалы и в жароупорные конструкции из бетона.
• Химическая промышленность - производство моющих средств.

Этот функциональный материал можно гнуть, кроить, плавить и получать из него неповторимые и прекрасные изделия. Именно поэтому цветное стекло активно используют для декоративных работ при строительстве общественных зданий и изготавливают всевозможные сувениры.

Категории стекла

По своему назначению стекло делится на следующие категории :

• Бытовое стекло . Эта группа состоит из пяти подгрупп - кухонная посуда, бытовая посуда, ламповые изделия, художественные изделия и посуда хозяйственного назначения.
• Строительное стекло - листовое стекло, витрины, стеклопакеты, теплоизоляционные стеклопакеты, армированное стекло.
• Стекло технического назначения - лабораторные приборы, защитные изделия для промышленности, стекловата, оптика.

Помимо защиты наших домов от ветра, дождя и холода, стекло дает человеку обширную область для творчества. Процесс создания его так же красив и загадочен, как и сам материал. Стекло прозрачное, твердое, стойкое к кислотам, стало незаменимым материалом в архитектуре и в повседневном быту.

В этой статье мы подробно рассмотрели, из чего делают стекло. Этот материал занял особое, важное место в жизни человека, без него многие бытовые вещи бы оказались намного сложнее.

Видео: процесс изготовления вещества

Стекло, разлетаясь на мелкие кусочки, ассоциируется для нас с разбившимся кристаллом. Величайшее заблуждение, даже более того: всё, что может кристаллизоваться, стеклом быть не может. При его производстве нужный состав расплавляют, а потом дают очень быстро остыть, минуя точку кристаллизации. То есть получают затвердевшее аморфное (вязкое) вещество, твёрдую жидкость. Значит, стекло надо рассматривать, как переохлаждённую жидкость с высочайшей вязкостью. К примеру, даже из металла можно получить стекло, охлаждая его со скоростью 100000 - 1000000 К/с, правда, оно не прозрачно, но здесь дело том, что силикатное стекло весь свет пропускает, а железное ― весь отражает.

Состав стекла

Стекло делают также из органических веществ (т.н. оргстекло), но промышленное стекло, используемое в строительстве, производят, в основном, из кварцевого песка SiO 2 . К нему добавляется мел СаСО3 или известь СаО, а также сода Na2CO3. Взятые в нужных пропорциях, они перемешиваются и отправляются в печь При температурах в диапазоне 1100-1600 °С полученная масса плавится, из неё улетучивается СО 2 . Далее ей дают медленно остыть. Но стекло мягчеет и плавится при 500-600°С, значит, при этой же температуре при остывании оно может начать кристаллизоваться, и тогда это будет уже не стекло. Поэтому, начиная с температуры чуть выше указанной, производят быстрое остывание стекломассы. Она твердеет, но остаётся аморфной. Это уже стекло, имеющее состав Na 2 O СаО 6SiO 2 .

Классификация строительного стекла

Классификаций, учитывающих определённые параметры стекла множество, поэтому лучше перечислить не отдельные виды стекла, а способы классификации. Итак, строительные стёкла классифицируются по:

• - форме готового стекла. Оно может быть плоским, профильным, листовым, может представлять собой стеклоблоки или стекловолокно;
• - способу производства. Существует тянутое, прокатное и прессованное, пеностекло и стекловата имеют непохожую на остальные технологию производства;
• - целям применения. Всем известно оконное, а ведь есть ещё и полированное, закалённое, в виде плиток и т.д.;
• - свойствам. Оно может быть светотехническим, армированным, цветным, пуленепробиваемым, шумоизоляционным, теплоизоляционным.

Свойства стекла

Естественно, свойства стекла будут зависеть от его состава. Например, химическая стойкость зависит от наличия в стекле щелочных окислов. Стоит заменить одновалентные натриевые окислы окислами с большей валентностью, как она повышается.

Ранее ценились только оптические свойства, о других мало задумывались, считалось, что стекло только и предназначено для того, чтобы пропускать свет. Конечно, после бычьего пузыря в оконце это был верх прогресса. Из оптических свойств, кроме прозрачности, ещё можно назвать отражение, светопреломление, рассеивание. Все эти характеристики можно менять, изменяя химический состав или цвет стекла. К примеру, силикатное стекло не пропускает ультрафиолет, а кварцевое ― свободно.

Из других свойств стекла стоит отметить хрупкость, борьба с которой и породила создание противоударных и пуленепробиваемых стёкол. Теплопроводность стекла довольно высока. Что касается электропроводности, то само стекло плохо проводит электрический ток, хорошо проводит поверхностная плёнка, впитывающая влагу.

Стекло прекрасно противостоит воде, щелочам и кислотам, правда, не любит фосфорную и плавиковую кислоты. Оно режется, шлифуется, обтачивается и полируется специальными инструментами с содержанием алмаза. Дело в том, что по шкале Мооса твёрдость стекла 5-7, у алмаза ― все 10. При температурах около 1000°С стекло можно формовать, вытягивать в трубки и листы, делать волокна, сваривать, выдувать.

Еще о стеклах и изделиях из стекла:

-

-

-

Стекло - один из прекраснейших материалов, изобретенных еще 3000 лет до нашей эры. Несмотря на «солидный возраст», оно до сих пор честно служит людям, с каждым годом, открывающим в нем новые качества. Стекло - это красивые дома и сверхпрочные материалы, художественные изделия и ткани. Это один из материалов, которым никогда не перестанут любоваться люди. Оно незаменимо в быту и лабораторной практике. О стекле написано сотни книг, проведены и проводятся научные исследования, но до сих пор нет точного определения термина «стекло».

Стеклом называются все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава, независимо от их химического состава и температурной области затвердевания, и обладающие механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратимым.

В стекловидном состоянии могут находиться вещества, как естественного происхождения, так и полученные искусственно. К естественным стеклам относятся: вулканическая магма, пемза, смолы. Искусственные неорганические стекла - переохлажденные расплавы, в состав которых входят окиси кремния, бора, фосфора, щелочных и щелочноземельных металлов.

Исходными материалами для получения искусственной стекольной массы являются кварцевый песок, кальцинированная сода, поташ, сульфат натрия, мел и известняк, карбонат магния, доломит, карбонат бария, натриевая и калиевая селитры. В некоторые сорта стекол вводят окись алюминия, окись свинца и окислы других металлов.

Основным компонентом стекла является двуокись кремния - кремнезем, температура плавления которого равна 1728°С. Содержание окиси кремния в стекле составляет 50-85%, а в кварцевом стекле 98,8-99,9%. Содержание других компонентов, входящих в состав стекол, приведено в таблицах 1 и 2.

Цветные стекла получают, вводя в шихту окислы или другие соединения разных элементов, например для окраски стекла в синий цвет вводят соединения кобальта, в зеленый - окись хрома, в фиолетовый - соединения марганца, в рубиновый-закись меди или металлическое золото.

Тип, марка стекла	Si0 2	А1 2 0 3	в 2 о 3	СаО	MgO	РЬО	ВаО	Zr0 2	ZnO	Na 2 0	К 2 0	Fe 2 0 3
Тюрингенское	68,74	3-4	6,2-8	_	_	_	_	___	12-18	0-8,5	_
Унихост	68,9	3,9	-	5,5	2,9	-	-	-	-	17,8	1,3	-
АН	70,7	4,2	2,3	7,0	-	-	-	-	-	13,9	1,9	-
Х8	69,2	3,5	1,2	5,8	3,6	-	-	-	-	16,0	0,9	-
Мурано X	67,0	6,7	3,0	4,3	-	-	_	___	-	19.0	-	-
Содоизвестковое	71,0	0,85	-	7.7	3,8	-	0,5	-	-	15,5	-
Сиал	75,0	6	7	1,7	-	-	4,3	-	-	6,5	-
Симакс	79,0	3	11,9	-	-	-	-	-	-	5,5	-
Палекс	70,84	4,48	6,31	4,17	2,02	-	____	-	2,62	8,37	0,99	0,36
Лабораторное	69,0	4,90	4,3	4,50	-	-	3,5	-	5,5	8,6	-	-
Ветхайм ам Майн	69,25	5,96	8,56	0,99	0,45	-	3,63	-	-----	8.57	2,25	0,33
1447 Ш	64.3-64,7	4-7	8,7-12,0	0,1-0,6	-	-	-	-	10-12	7-9,7	-	-
G20	74,7-75,7	4,3-6,2	7,0-8,7	0,75-1	-	-	3,5-4,2	-	-	6,5-7,5	-	0,1-0,3
52	76,6	3	6	-	-	-	3	3	-	8	-	-
Корнпнг	80,0	2,71	11,31	0,76	-	-	-	-	-	4,74	0,35	-
Совирель	80,0	2,25	13,0	-	-	-	-	-	-	3,50	1,15	0,05
Разотерм	78,25	2,74	12,18	0,85	-	-	-	-	-	5,39	0,41	-
Дюран 50	79,69	3,10	10,29	0,77	0,87	-	-	-	-	5,20	-	-
Гнзиль	80,6	2,70	12,20	0,12	-	-	-	-	-	4,15	-	-
-Монакс	74,66	3,89	13,44	0,75	0,49	-	-	-	-	5,89	0,79	-

Варят стекло в специальных печах при высоких температурах. Во время варки стекла происходят сложные химические и физические процессы, в результате которых шихта, претерпевая ряд изменений, превращается в осветленную и однородную стекломассу.

Процесс стеклообразования начинается при достижении 1200- 1240°С. В заводских условиях стекло варят при 1400-1450°С; осветление стекломассы происходит при 1500 °С. Особые сорта стекла варят при еще более высокой температуре.

2. Физические свойства

Физические свойства стекла зависят от его химического состава, условий варки и последующей обработки. Стекло не имеет определенной точки плавления. Оно переходит в жидкое состояние постепенно, становясь мягче при повышении температуры.

Часто применяют термин «температура размягчения» стекла. По-видимому, эта температура лежит выше температуры отжига стекла, но сама по себе эта величина довольно неопределенна.

Важнейшими свойствами стекла, определяющими условия его варки и дальнейшей обработки, являются вязкость и поверхностное натяжение.

Вязкость. Свойство жидкостей оказывать сопротивление их течению-перемещению одного слоя относительно другого - под действием внешних сил называют вязкостью и обозначают г). Таким образом, вязкость характеризует внутреннее трение, поэтому это свойство часто называют внутренним трением. Вязкость - понятие, обратное текучести. Количественно эту величину выражают силой, действующей на единицу площади соприкосновения двух слоев, которая достаточна для поддержания определенной скорости перемещения одного слоя относительно другого. В системе измерения СГС вязкость измеряется в пуазах; пуазы принято обозначать П: 1 пуаз = 1 дина-секунда/сантиметр = 100 сантипуаз = 10 е микропуаз или 1П= 1 дн-с/см = = I г/ = 10 2 сП = 10 6 мкП. В единицах измерения СИ вязкость выражается в паскаль-секунда: 1П = 0,1 Па-с.

Вячкость стекла в обычных условиях равна Ю 13 -10 ls П При нагревании вязкость стекла уменьшается, оно делается более мягким и тягучим, так что его можно формовать, подвергать тепловой обработке.

Обрабатывать на пламени стеклодувных горелок можно только размягченное стекло, вязкость которого лежит в интервале от 10 3 до 10* П. Механическое формование стекла производят при температуре 800-1100 °С и вязкости 10 4 -4 -10 3 П.

При остывании стекло вновь твердеет. Температура, при которой вязкость стекла достигает 10 13 П, называется температурой стеклования.

Кривая изменения вязкости с уменьшением температуры должна быть относительно пологой, т. е. вязкость не должна изменяться слишком резко. В зависимости от вида кривой «вязкость - температура» стекла делят на «длинные» и «короткие». К «длинным» стеклам относятся сравнительно легкоплавкие стекла - свинцовые, № 23, молибденовые и др.; к «коротким» - стекла типа «пирекс». Самым «коротким» стеклом является кварцевое.

При быстром изменении температуры в стекле возникают неравномерные внутренние напряжения. Такое стекло очень непрочно и легко растрескивается. Напряжения в стекле снимают путем отжига. Для этого изделия помещают в печь в зону с температурой на 20-30 С ниже температуры стеклования, выдерживают при этой температуре некоторое время, а затем медленно охлаждают. Естественно, чем меньше вязкость стекла, тем меньше нужно его нагревать, чтобы снять внутренние напряжения.

Поверхностное натяжение. Поверхность любой жидкости, а следовательно и расплавленной стекломассы, всегда стремится сократиться за счет сил, которые называют силами поверхностного натяжения. Чтобы увеличить поверхность, требуется затратить работу. Размер этой работы, отнесенный к единице поверхности, называют поверхностным натяжением и обозначают о. В системе единиц СГС эту величину измеряют в динах на сантиметр, в СИ - в ньютонах на метр; 1 дин/см = = 1 ■ Ю- 3 Н/м. Поверхностное натяжение стекла равно 220- -380 дин/см и зависит от его химического состава. При введении в состав стекла окисей алюминия и магния его поверхностное натяжение увеличивается, а при введении окисей калия, натрия, бария и фосфора - снижается. Поверхностное натяжение уменьшается при повышении температуры.

Чем больше поверхностное натяжение стекла, тем труднее его обрабатывать и тем сильнее приходится нагревать его стеклодуву при обработке.

3. Механические свойства

Плотность. Плотность определяется отношением массы тела к его объему. В системе единиц СГС ее измеряют в граммах па кубический сантиметр, в СИ - в килограммах на кубический метр: 1 г/см 3 = 1-Ю 3 кг/м 3 . Плотность стекла з, при котором тела теряют способность быть упругими.

Потеря упругости у разных материалов проявляется по-разному: одни после снятия усилия остаются деформированными; другие при достижении предела упругости разрушаются. Первые материалы называются пластичными, вторые - хрупкими. Стекла относятся ко второй группе материалов.

Хрупкость. Хрупкость - состояние материла, в котором под действием внешних сил материал совсем не проявляет остаточной деформации и разрушается. Большая хрупкость стекла весьма ограничивает его применение. Хрупкость увеличивается, если стекло неоднородно по составу или толщине, если в нем имеются вкрапления инородных тел, пузырьков воздуха, если поверхность его поцарапана.

Материал можно вывести из хрупкого состояния, изменив внешние условия. Например, хрупкое при обычных условиях стекло становится пластичным при нагревании. Другие материалы будучи пластичными при обычных условиях, становятся хрупкими при понижении температуры. Так, резина при охлаждении становится хрупкой и легко разбивается. Таким образом, одни и те же материалы при разных условиях могут находиться или в хрупком, или в пластичном состоянии. Этим пользуются при формовке и обработке стекла, при изготовлении из него разных деталей и приборов. Различные сорта стекла при этом требуется нагреть до разной температуры.