из чего делают, что представляет собой структура, химические вещества, входящие в состав

Качественные оконные блоки с герметичными стеклопакетами полностью отвечают требованиям ГОСТ и собираются на официально зарегистрированных в стране предприятиях, с использованием современного передового оборудования.

К каждой светопрозрачной конструкции, поставляемой на рынок, прилагается паспорт качества, в котором описываются геометрические параметры изделия, теплотехнические и звукоизоляционные характеристики, а также формула и состав оконного стекла.

Содержание

• 1 Понятие
• 2 Что содержит химический состав?
  • 2.1 Основные вещества
  • 2.2 Вспомогательные или переменные
• 3 На что влияют особенности набора элементов?
• 4 Что представляет собой структура?
• 5 Почему важно знать, из чего делают?
• 6 Заключение

Понятие

Формула оконного стекла – это буквенное выражение его химического состава из периодической таблицы химических элементов, которое меняется, в зависимости от его физико-механических свойств и требований, предъявляемых к нему при эксплуатации.

На основании данной формулы, производители изготавливают различные типы стёкол, подвергают их термической обработке, что способствует усилению их прочностных характеристик и, соответственно, влияет на уровень безопасности во время эксплуатации в жилых и общественных зданиях.

Чаще всего, для стандартного оконного стекла, установленного в жилых домах, если к нему не предъявляется особых конструктивных и функциональных требований, используется формула Na₂O*CaO*6SiO₂.

Что содержит химический состав?

Оконное стекло – это светопрозрачная конструкция, которая состоит из ряда оксидов, согласно формуле, описанной выше. Их соединение происходит на молекулярном уровне, посредством высокотемпературной обработки в заводских условиях.

В каждом светопрозрачном элементе данные оксиды содержатся в следующих пропорциях:

• Na₂O – 12,5 – 13,5%.
• СaO – 11,5 – 12,5%.
• SiO₂ – 74. 5 – 76,5%.

Таким образом, обычное оконное стекло включает в себя три компонента. Для их надёжного соединения и получения нужной степени прозрачности, за счёт снижения пористости практически до нуля, применяется технология сплавления материала с последующей формовкой и охлаждением.

Основные вещества

Как было сказано выше, в состав стекла, которое используется в каждой современной светопрозрачной конструкции, входят следующие компоненты:

• Na₂O – оксид натрия, представляет собой бесцветные структурированные кристаллы, которые, чаще всего, поставляются в сыпучем виде.
• СaO – оксид кальция, который часто можно найти в продаже как «негашёную известь», отличается хрупкой структурой и белым оттенком.
• SiO₂ – диоксид кремния, который представляет собой обычный песок. Является основным компонентом любого стекла, повсеместно встречается в земной коре как в чистом виде, так и с разными посторонними примесями.

Следует учесть, что для изготовления качественного светопрозрачного элемента подойдёт далеко не каждый песок, так как ископаемые нерудные материалы должны подвергаться тщательной очистке для получения 100% формулы SiO₂. В случае присутствия глинистых включений или металлических элементов, полученное стекло отличается крайне низким качеством.

Вспомогательные или переменные

Помимо трёх основные компонентов, подробно описанных выше, в состав стандартного стекла также могут входить ряд вспомогательных химических элементов:

• MgO – оксид магния, применяется для закалённых стёкол, чтобы усилить кристаллическую решётку.
• Al₂O₃ – оксид алюминия, широко применяется в промышленности, в том числе, для стекольного производства. Отлично отражает световую энергию, усиливает прочность структуры, повышает долговечность готового изделия.
• PbO – оксид свинца, используется для получения высокоплотного и тяжёлого калийно-свинцового светопрозрачного элемента, широко применяющегося на объектах специального назначения, в том числе, с превышением допустимого уровня радиоактивного излучения.
• K₂O – оксид калия, также, как и предыдущее соединение, является неотъемлемым компонентом калиево-свинцового или калиево-кальциевого (поташного). стекла.
• Co, или кобальт, который активно применяется для производства кобальтого стекла, или смальты.

В зависимости от химических и физико-механических свойств стекла, в его составе могут также присутствовать такие элементы, как бор, фосфор, теллур или германий, каждый из которых отвечает за качество структуры изделия.

На что влияют особенности набора элементов?

При изменении химического состава стекла, добавлении вспомогательных элементов, либо при корректировке пропорций, производитель добивается следующих свойств и особенностей:

• Главный показатель – плотность изделия, которая может варьироваться от 2200 до 7500 кг/м³.
• Упругость, то есть, сопротивляемость хрупкому разрушению – данный показатель увеличивается, при введении в состав оконного стекла различных металлов и их оксидов.
• Твёрдость, которая на практике характеризуется устойчивостью к царапинам и другим видам поверхностных дефектов. Самыми твёрдыми считаются боросиликатные стёкла.
• Прочность на изгиб, сжатие или растяжение – зависит от температурной обработки различных соединений, входящих в состав материала.
• Теплопроводность, напрямую определяется плотностью материала и структуры изделия.
• Хрупкость – величина, обратная упругости, которая часто увеличивается, при отсутствии каких-либо металлических примесей, но, при этом, стекло стоит гораздо дешевле.
• Термическая устойчивость, или жаропрочность – также важный показатель, который зависит от введения в структуру СаСО₃, или карбоната кальция.

Таким образом, количество химических элементов, которые вводятся в состав любого стекла, полностью зависит от места его установки, характера эксплуатации и особенностей воздействия окружающей среды.

Что представляет собой структура?

В классических окнах, которые используются для заполнения проёмов в наружных стенах большинства гражданских зданий, присутствуют следующие особенности структуры материала:

• Для стеклопакетов используется только химически изготовленное стекло.
• В составе всегда преобладает кварц в виде оксида кремния.
• В каждое оконное стекло добавляется кальций.
• Температура плавления достигает 2500 ^оС.
• Структура оконного стекла относится к аморфным соединениям с нерегулярной кристаллической решёткой.
• Имеет низкий коэффициент преломления света, стремящийся к нулю.

Как правило, минимальная толщина светопрозрачного элемента в составе любого стеклопакета, не может быть ниже 4 мм, но, на практике, большинство производителей используют материалы с толщиной от 5 до 8 мм. Данный параметр ограничивается лишь весом готовой конструкции, так как масса подвижной створки по ГОСТ не может превышать 70 кг.

Почему важно знать, из чего делают?

Состав стекла крайне важен при заказе и выборе нужной оконной конструкции, так как правильно подобранная структура изделия позволяет добиться следующих результатов:

• Оптимальный подбор геометрических характеристик каждой глухой или подвижной створки, в зависимости от толщины. На данный показатель влияет прочность структуры материала.
• Выбор изделия с требуемым уровнем безопасности, например, для детских учреждений, где стандартное кремниевое стекло не отвечает всем эксплуатационным требованиям.
• Установка светопрозрачного элемента с повышенным показателем температурной стойкости, например, в помещениях парной банного комплекса.
• Возможность пигментации или тонировки изделия в массе, так как для этого требуется введение дополнительных компонентов, которые не должны нарушать прочность кристаллической решётки.
• Обеспечение требуемого сопротивления теплопередаче, шумоизоляционных и акустических свойств, что определяется показателем плотности материала.

Как правило, продавец в торговой точке владеет всей необходимой информацией о зависимости физико-механических свойств стекла от химического состава материала. Для выбора нужного изделия, рекомендуется заранее составить техническое задание, в котором указываются основные требования к помещению в процессе его эксплуатации.

Заключение

Существует несколько химических формул оконных стёкол. В составе каждого светопрозрачного элемента присутствует кварц, то есть, оксид кремния, а также негашёная известь и оксид натрия.

В зависимости от конструктивных и функциональных требований, к составу стекла могут добавляться различные соединения металлов, что повышает упругость конструкции, а также карбонад кальция для увеличения жаропрочности и другие компоненты, каждый из которых отвечает за определённые свойства материала.

Листовое оконное стекло тарное сортовое кварцевое

Листовое оконное стекло. Светопрозрачность листового стекла толщиной 2 и 2,5 мм должна быть не менее 87 %, стекла толщиной 3 и 4 мм -не менее 85 %.

В связи с увеличением производительности стекловаренных печей, повышением скоростей вытягивания стекла, а также освоением технологии производства стекла на поверхности расплавленного металла (флоат-процесс) к составам оконных стекол предъявляются следующие требования: пониженная скорость кристаллизации, высокая скорость варки, оптимальная скорость твердения.

По химической стойкости оконное стекло относят к III гидролитическому классу и при использовании его непосредственно для остекления зданий и сооружений порчи его поверхности, как правило, не отмечается.

Химический состав листового и всех остальных стекол приведен в приложении 1.

Тарное стекло используют для расфасовки, хранения и транспортирования различных жидких, пастообразных и твердых продуктов. Изделия из тарного стекла должны иметь хороший внешний вид, быть гигиеничными, инертными по отношению ко всем видам пищевых продуктов, обладать температуроустойчивостью, позволяющей пастеризовать и стерилизовать пищевые продукты. К недостаткам стеклянной тары следует отнести сравнительно большую массу и невысокую механическую прочность.

Состав стекла для того или иного вида тары зависит от способа ее производства и назначения. Кроме основных компонентов SiO₂, СаО и Na₂O тарные стекла содержат от 3 … 3,5 % MgO, а также до 3 . .. 5 % Al₂O₃.

Содержание оксидов железа в бесцветных стеклах до 0,1 %, а в полубелых — до 0,5 % Fe₂O₃. Окрашенные стекла содержат Fe₂O₃ до 1,5 … 2 % и MgO до 1 … 2 %. По химической стойкости тарное стекло должно быть не ниже III гидролитического класса.

Наиболее распространенный способ повышения механической прочности и эксплуатационной надежности стеклянной тары — нанесение пленочных защитно-упрочняющих покрытий. В качестве оксидно-металлических покрытий чаще всего применяют оксидно-оловянные, наносимые при воздействии паров SnCl4 на горячую (450 … 600°С) поверхность изделий. Кремнийорганические пленки наносят на изделия путем распыления водных эмульсий кремнийорганических жидкостей типа ГКЖ-94 при температуре 150 … 200 С. В некоторых случаях наносят покрытия из пластических масс на основе поливинилхлорида путем окунания изделий в ванну. У изделий с защитными покрытиями возрастает сопротивление внутреннему давлению на 6 . .. 20 %, за счет повышения механической прочности примерно в 1,5 … 2 раза снижаются потери при транспортировании стеклянной тары. Кроме того, благодаря повышению механической прочности стеклотары значительно снижаются потери пищевых продуктов на предприятиях пищевой промышленности.

Сортовое стекло используют для производства изделий бытового назначения. Оно должно обладать высоким показателем светопреломления и максимальным светопропусканием, иметь хорошие варочные свойства и малую склонность к кристаллизации, хорошо поддаваться механической и химической обработке. Составы сортовых стекол подразделяют на три основные группы: обычные бесцветные натрийкальцийсиликатные составы, хрустали и цветные стекла. Свинцовые хрустали занимают особое место в производстве изделий бытового назначения. Они имеют небольшую вязкость и медленно твердеют. С увеличением содержания оксида свинца повышается показатель светопреломления. При введении в состав стекла 18 … 24 % оксида свинца РbО показатель светопреломления составляет 1,532 . .. 1,542, а светопропускание достигает 90 … 92 %.

При введении красителей в состав шихты стекло окрашивается, давая при этом яркие чистые спектры цветов. Степень окрашивания зависит от вида красителя, его концентрации, состава стекла и условий варки.

Кварцевое стекло представляет собой силикатное стекло, состоящее практически из одного кремнезема и обладает целым комплексом ценных свойств: термостойкостью, огнеупорностью, химической и радиационной устойчивостью, прозрачностью в широком диапазоне длин волн, оптической и акустической однородностью, высокими электроизоляционными свойствами. Благодаря этим свойствам изделия из кварцевого стекла эксплуатируются в условиях высоких температур и давлений, глубокого вакуума и холода, динамических и вибрационных нагрузок, кинетического нагрева и резкого охлаждения, воздействия агрессивных сред, ядерных и космических излучений.

Для получения достаточно однородного стекла температура расплава должна быть не ниже 1850 . .. 1950 С. Его получают путем плавления в электрических печах чистых природных (горный хрусталь) или искусственных кристаллических разновидностей кремнезема, а также синтетического диоксида кремния.

Прозрачное техническое и оптическое стекло используют для изготовления различной аппаратуры, лабораторной посуды и приборов, труб и стержней, смотровых стекол и люков реакторов, высокочастотных изоляторов.

Особо чистое кварцевое стекло служит для производства труб, тиглей, различной аппаратуры, используемых в полупроводниковой технике и радиоэлектронике.

Из прозрачного стекла вырабатывают термостойкую кислотоупорную аппаратуру и емкости, арматуру, огнеупоры для стекловаренных печей, защитные чехлы термопар, корпуса электропечей и т. д.

Состав стекла, типы стекла

Состав стекла, типы стекла

Состав стекла, типы стекла

Связанные сайты: Свойства стекла на GlobalSpec, GlassOnWeb, MatWeb, Glass Global

Общий обзор о стекольном искусстве, истории, науке,
литература, общественные науки и технологии доступны в Музее стекла Корнинга (см.
в формате PDF, 1,8 МБ). исследование Шотта
и развитие обобщили их физические
и технические свойства стекла (1,5 МБ). Многочисленное промышленное стекло
составы и их свойства включены в «Базу данных свойств высокотемпературного расплава стекла для моделирования процессов».

Составы стекла на этом сайте указаны в молярных процентах (мол.%). Для преобразования мольных % в весовые проценты (мас.%) можно использовать преобразователь состава (Excel, 28 kB).

Композиция из натриево-известкового стекла (тара, флоат-стекло, например, для окон),
мол.%

E, D, R композиции боросиликатного стекла (текстильные
волокно)

Приблизительный состав стекла Е в мол. %:

Свойства стекла E, R и D (от Saint-Gobain Vetrotex)
(0,1 МБ)

Состав стекла для телевизионной панели, мол. %

Прочие составы боросиликатного стекла

Боросиликатное стекло с низким коэффициентом расширения, напр. Pyrex ^TM , Kimax ^TM , Duran ^TM или Jenaer Glas ^TM , примерный состав стекла в мол.%:

Боросиликатное стекловолокно, приближенное
состав в мол. %:

Безщелочной
составы стекла

Плоский
панельные дисплеи, пример состава стекла в мол. %:

SiO2: 70

B2O3: 10

Al2O3: 10

СаО: 6

ООО: 3

БаО: 1

Твердооксидное стеклокерамическое уплотнение топливного элемента,
пример состава стекла в мол.% [1]:

SiO2: 35,0

B2O3: 9,4

ВаО: 35,8

СаО: 12,6

MgO: 0,9

Al2O3: 5,2

ZrO2: 1,2

Плавленый кварц

Стекло из плавленого кварца

представляет собой чистый диоксид кремния (100% SiO2).
в некристаллическом состоянии. Его очень сложно изготовить, поэтому
самые дорогие из всех очков. Он может выдерживать рабочие температуры до
1200 ^o C на короткие периоды времени.

Состав свинцового стекла

Свинцовые стекла, не содержащие щелочи, для электрических применений,
пример состава стекла в мол.% [2]:

SiO2: 62,9

B2O3: 13,6

Al2O3: 2,6

MgO: 10,3

ZrO2: 2,1

PbO: 8,5

Стекла свинцовые для художественных работ (хрусталь), примерный состав стекла в
мол. %:

PbO: > 8

…

Свинцовые стекла для трубок термометров, примерный состав стекла в мол. %:

…

Стекло для отходов
иммобилизация

Золотое рубиновое стекло

[1] З. Ян, Дж. В. Стивенсон, К. Д.
Мейнхардт; «Химические взаимодействия барий-кальций-алюмосиликатных
герметизирующие стекла из устойчивых к окислению сплавов», Solid State Ionics 160
(2003), стр. 213� 225 (доступно
онлайн на сайте ScienceDirect)

[2] ZQ Zeng, P. Hing: «Подготовка
и характеристики теплового расширения стеклянных покрытий для электронных приложений»;
Химия и физика материалов, вып. 75, выпуски 1–3, 28 апреля 2002 г., стр. 260–264.
(доступен онлайн по адресу
ScienceDirect)

Стекло: состав, типы и применение

Стекло представляет собой некристаллическое аморфное твердое вещество, которое часто бывает прозрачным и имеет широкое практическое, технологическое и декоративное применение, например, в оконных стеклах, посуде и оптоэлектронике. Сначала стекло производилось в Египте. Обычное стекло изготавливается из различных веществ, таких как кремнезем, хлорная известь, оксиды щелочных металлов, оксид кальция (известь) и т. д.

Шакил Анвар
Обновлено:
22 марта 2016 г. 09:57 IST

Стекло представляет собой некристаллическое аморфное твердое вещество, которое часто бывает прозрачным и имеет широкое практическое, технологическое и декоративное применение, например, в оконных стеклах, посуде и оптоэлектронике. Сначала стекло производилось в Египте. Обычное стекло изготавливается из смеси различных веществ, таких как кремнезем, хлорная известь, оксиды щелочных металлов, оксид кальция (известь) и т. д. Первоначально стекло производилось в Египте. В основном стекло представляет собой гомогенную смесь силикатов различных щелочных металлов некристаллических и прозрачных или менее прозрачных веществ.

Обычное стекло изготавливается из различных веществ, таких как кремнезем, хлорная известь, оксиды щелочных металлов, оксид кальция (известь) и т. д. Эти составляющие стекла превращаются в мелкий микропорошок, который после сплавления расплавляется в в печах при умеренной температуре и обычное стекло приготавливается подходящим механизмом охлаждения расплавленного или жидкого стекла. Таким образом, обычное стекло представляет собой некристаллическое вещество сверхохлажденного жидкого стекла.

Типы стекла

Жидкое стекло: Производится из соединения силиката натрия (Na ₂ Si0 ₃ ) путем нагревания карбоната натрия и кремнезема. Он растворим в воде.

Фотохроматическое стекло: Это особый тип стекла, которое чернеет при резком ярком свете, поэтому такие очки используются в качестве светозащиты и средства для облегчения зрения, а также при изготовлении линз для глаз и защитных очков. Основной причиной черного цвета таких стекол является наличие йодистого серебра.

Стекло Pyrex: Его также называют боросиликатным стеклом. Он имеет некоторые специфические характеристики химической стойкости и более высокую термостойкость.

Свинцовый хрусталь: Это особый тип стекла, который используется для изготовления различных декоративных изделий путем соответствующей отделки, резки и оформления. При разрезании таких стекол оптическое явление полного внутреннего отражения имеет место очень резко, и таким образом получается приятный ослепляющий свет.

Содовое стекло: Его также называют мягким стеклом, которое является хрупким и самым дешевым и наиболее распространенным стеклом. Его очень удобно разбивать, и при изменении температуры в таких стеклах появляются трещины.

Зена Стекло: Это лучшая форма стекла, из которого изготавливаются химические контейнеры и оборудование для научных целей. Это стекло в основном состоит из боросиликата цинка и бария, что обеспечивает мягкость и хорошее качество стекла.

Бесцветное стекло: Производится из силикатов натрия, калия и свинца, которые используются при изготовлении идолов, имеющих культурное значение, дорогого оборудования или устройств из стекла. Такие стекла также используются при изготовлении электрических лампочек, линз телескопов, микроскопов, фотоаппаратов и призм и т. д.

Кроновое стекло: Обычно это натриево-кальциево-силикатное стекло, которое часто используется при изготовлении линз для очков. .

Стекло Crookes: В этом стекле в основном оксид церия (CiO ₂ ), который резко поглощает ультрафиолетовые лучи солнечного света, используемого при изготовлении линз для очков.

Кварцевое стекло: Его также называют кварцевым стеклом, потому что оно получается путем плавления кварца, и через него выходят ультрафиолетовые лучи. Таким образом, он используется при изготовлении колбы ультрафиолетовой лампы, при изготовлении контейнеров для химических реагентов, лабораторного оборудования и т. д.0002 Очки

Состав

Использование

Стаканы для содовой

Карбонат натрия, карбонат кальция и диоксид кремния

При изготовлении ламп, бутылок, лабораторного оборудования, домашней посуды

Бесцветное стекло

Карбонат калия

При изготовлении электрических лампочек, линз фотоаппаратов и телескопов и т. д.

Стекло Crooks

Оксид церия и диоксид кремния

При изготовлении линз для очков.

Калийное стекло

Карбонат калия, карбонат кальция и диоксид кремния

При изготовлении стеклянной тары и лабораторного оборудования, стеклянной посуды, нагреваемой до очень высокой температуры.

Стекло пирекс

Силикат бария и силикат натрия

При изготовлении лабораторного оборудования и фармацевтических контейнеров или сосудов.

Краун Стекло

Окись калия, окись бария и диоксид кремния

При изготовлении линз глаз стеклянных.

Свинцовый хрусталь

Карбонат калия, оксид свинца и диоксид кремния

При изготовлении дорогостоящих стеклянных сосудов или сосудов и т. д.

Как окрашиваются очки?

При изготовлении стекол его различные компоненты или составляющие в расплавленном или расплавленном состоянии иногда изменяют (заменяют) или, что более целесообразно, добавляют или добавляют некоторые посторонние вещества, такие как оксиды металлов, после чего стекла окрашиваются. Также различные доступные вещества производят разные цвета в очках. Например; При попадании оксида железа в обычное плавленое стекло получается стекло коричневого цвета. Подобным образом такие вещества, как окись хрома, двуокись марганца, окись кобальта и т. д., при смешивании (соединении) в плавленом стекле получают стекла зеленого, красного и синего цвета.