§ Плотность стекла зависит от его химического состава. Считается, что минимальную плотность имеет кварцевое стекло - 2200 кг/м3. Менее плотными являются боросиликатные стекла; и, напротив, плотность стекол, содержащих оксиды свинца, висмута, тантала достигает 7500 кг/м3. Плотность обычных натрий-кальций-силикатных стекол, в том числе оконных, колеблется в пределах 2500 - 2600 кг/м3. При повышении температуры с комнатной до 1300°С плотность большинства стекол уменьшается на 6 - 12%, т.е. в среднем на каждые 100°С плотность уменьшается на 15 кг/м3. Табличным значением плотности стекла является диапазон от 2400 до 2800 кг/м3.
§ Упругость стекол также зависит от их химического состава и может изменяться от 48*103 до 12*104 МПа. Например, у кварцевого стекла упругость составляет 71,4*103 МПа. Для увеличения упругости оксида кремния частично замещают оксидами кальция, алюминия, магния, бора. Напротив, оксиды металлов снижают модуль упругости, так как прочность связей МеO значительно ниже прочности связи SiО. Модуль сдвига 20 00 - 30 000 МПа, коэффициент Пуассона 0,25
§ Прочность: У обычных стекол предел прочности на сжатие составляет от 500 до 2000 МПа (у оконного стекла около 1000 МПа). Предел прочности на растяжение у стекла значительно меньше, именно поэтому предел прочности стекла при изгибе измеряют пределом прочности при растяжении. Данная прочность колеблется в пределах от 35 до 100 МПа. Путем закаливания стекла удается повысить его прочность в 3 - 4 раза. Также значительно повышает прочность стекол обработка их поверхности химическими реагентами с целью удаления дефектов поверхности (мельчайших трещин, царапин и т.д.).
§ Твердость стекла, как и многие другие свойства, будет зависеть от примесей. По шкале Мооса она составляет 6-7 Ед, что находится между твердостью апатита и кварца. Наиболее твердыми являются кварцевое и малощелочное боросиликатное стекло. С увеличением содержания щелочных оксидов твердость стекла снижается. Наиболее мягкими будет свинцовое стекла.
§ Хрупкость В области относительно низких температур (ниже температуры плавления) стекло разрушается от механического воздействия без заметной пластической деформации и, таким образом, относится к идеально хрупким материалам (наряду с алмазом и кварцем). Данное свойство может быть отражено удельной ударной вязкостью. Как и в предыдущих случаях, изменение химического состава позволяет регулировать и это свойство: например, введение брома повышает прочность на удар почти вдвое. Для силикатных стекол ударная вязкость составляет от 1,5 до 2 кН/м, что в 100 раз уступает железу.
§ Теплопроводность стекла весьма незначительна и равна 0,0017—0,032 кал/(см*с*град) или от 0,711 до 13,39 Вт/(м*K). У оконных стекол эта цифра равна 0,0023 (0,96).
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
Подготовка сырья
А) Дробление
Б) Сушка
В) Тонкое измельчение
Приготовление стекольной шихты
А) взвешивание
Б) Перемешивание
Варка стекла
А) Силикатообразование (400С, появление жидкой фазы)
Б) Стеклообразование (до 1200С)
В) Гомогенизация
Г) Студка
Варка стекломассы (стекловарение) —главнейшая и самая сложная операция всего стекольного производства, производится чаще всего в ванных печах непрерывного действия, представляющих собой бассейны, сложенные из огнеупорных материалов. При нагревании шихты до 400°С происходит образование силикатов (силикатообразование) сначала в твердом виде, а затем в расплаве. При дальнейшем повышении температуры в этом расплаве полностью растворяются наиболее тугоплавкие компоненты SiO2 и АL2O3 — образуется стекломасса. Эта стекломасса насыщена газовыми пузырьками и неоднородна по составу. Для осветления и гомогенизации стекломассы ее температуру повышают до 1200 °С. При этом вязкость расплава снижается и соответственно облегчается удаление газовых включений и получение однородного расплава.
Производство наиболее распространенного в строительстве листового стекла осуществляют путем вертикального или горизонтального вытягивания ленты из вязкой расплавленной стекломассы или прокатом, а также способом плавающей ленты (флоат-способ).
Метод вытягивания применяют для получения стекла толщиной 2...6 мм, для чего используют машины вертикального или горизонтального вытягивания. Лента стекла вытягивается из стекломассы вращающимися валками машины через лодочку (огнеупорный брус с прорезью) или со свободной поверхности стекломассы (безлодочный способ), охлаждается и отжигается в камере этой же машины. При производстве стекла методом непрерывного проката стекломасса сливается на гладкую поверхность и ее прокатывают валками с гладкой или узорчатой поверхностью.
Процесс формования ленты стекла флоат-способом протекает на поверхности расплавленного металла. Плоскость стекла, соприкасающаяся с поверхностью металла, получается ровной и гладкой и не требует дальнейшей полировки.
Готовая продукция
1. Листовое стекло:
Листовое стекло – основной материал, который используется для изготовления стеклянных дверей, перегородок, дверей в шкаф-купе, отдельных элементов интерьера. Стекло выпускается восьми марок толщиной от 2 мм до 19 мм. Листовые стёкла представляют собой плоские листы, которые получают из стекломассы вертикальным вытягиванием, горизонтальным прокатом между вращающимися валками, а также флоат-способом. Сущность флоат-способа заключается в том, что струя стекломассы (10000С) непрерывно подаётся на поверхность расплавленного олова (2320С), растекается по ней слоем определённой толщины и в результате охлаждения превращается в ленту стекла с полированной нижней поверхностью.
| Оконное (толщина до 5мм) | бесцветное прозрачное тянутое листовое стекло с гладкими поверхностями. |
| Витринное (толщина свыше 6,5мм) | Крупногабаритные бесцветные листы, полированные, размером примерно от 1700X1250мм до 3500X6000мм Виды: · Полированное (изготовляют методом непрерывной прокатки стекломассы между валками с последующими отжигом отформованной ленты, шлифовкой и полировкой на механизированных и автоматизированных конвейерных установках) · Неполированное (вырабатывают методом вертикального вытягивания) |
| Армированное | Листовое стекло, внутри которого параллельно поверхности уложена металлическая сетка из крученой или сварной отожженной, хромированной или никелированной стальной проволоки с шестиугольными или квадратными ячейками. Стекломасса формируется способом проката, прочность стекла снижается, но оно безопасно, т.к. при разрушении от механических воздействий, осколки удерживаются металлической сеткой. Его используют в устройстве фонарей верхнего света, перегородок с повышенными запросами к безопасности и огнестойкости остекления, балконов. |
| Узорчатое | Листовое бесцветное или цветное стекло, имеющее по всей площади с одной стороны чёткий рельефный узор глубиной 0,5-1,5мм, толщина стекла составляет 3 – 6 мм, его получают прокаткой на машинах, верхний вал которых имеет соответствующий узор. Чаще всего используется для декорирования элементов интерьера. Изделия имеют повышенную стойкость к внешним воздействиям и долговечность. |
| Увиолевое | стекло, пропускающее ультрафиолетовое излучение. По химическому составу Увиолевое стекло подразделяются на 3 группы: силикатные (содержат около 75% SiO2), боросиликатные (68-80% SiO2 и 12-14% B2O3), фосфатные (около 80% P2O3). Увиолевое стекло используется для остекления школ, детсадов, лечебных учреждений, парников, для оболочек бактерицидных и люминесцентных ламп и т.д. Ультрафиолетовое излучение - не видимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучениями в пределах длин волн l 400—10 нм. |
2. Конструкционное стекло:
| Стеклоблоки (отливаются) | Два свареных по периметру прессованных полублока, стекломасса которых может быть бесцветной или цветной. Внутренняя поверхность гладкая или с рельефным рисунком. Масса блоков 2,4 и 4,3 кг. Они предназначены для кладки наружных ограждений, перегородок. |
| Стеклопрофилит (вытягивается) | Крупноразмерное стеклянное изделие, получаемое методом проката. |
3. Транспортное стекло:
| Сталинит (разрушается без образования острых кромок) | стекло повышенной прочности. Его получают по специальной технологии, путем закалки. Сталинит может выдержать очень мощные удары, а под чрезмерным давлением разлетается на мелкие гранулы, оставаясь безопасным для человека. Закаленное стекло применяется, как правило для: · остекление автомобилей различных марок и классов; · остекление дверей, специальных окон, светопрозрачных перегородок, а также наружная и внутренняя облицовка стен зданий; · производство разнообразной стеклянной мебели: полок, стеллажей, витрин, этажерок; · изготовление смотровых окон в печах, бытовых газовых плитах, изготовление тепловых экранов. |
| Триплекс | это один из видов защитного ламинированного стекла, которое представляет собой закаленное стекло из двух или более слоев, "склеенных" вместе с помощью специальной ламинирующей пленки (пленочный триплекс) или ламинирующей жидкости (заливной триплекс). Поэтому триплекс также называют ламинированным или многослойным стеклом. |
4. Теплоизолирующие материалы:
| Пеностекло | уникальный, состоящий на 100% из стеклянных ячеек материал, обладает высокими тепло и звукоизоляционными свойствами, легко подвергается механической обработке и склеиванию. |
| Стекловата | волокнистый минеральный теплоизоляционный материал, разновидность минеральной ваты. Для получения стеклянного волокна используют то же сырьё, что и для производства обычного стекла или отходы стекольной промышленности. |
5. Отделочные материалы:
| Марблит (полированное стекло в виде плитки) | глушёное белое, чёрное или цветное утолщённое стекло с огненно-полированной лицевой и мелкорифлёной тыльной поверхностями. Рифление тыльной поверхности придаётся для лучшего сцепления стекла с вяжущим материалом при облицовке. |
| Стемалит (окрашенное с внутренней стороны) | листовой строительный материал из закаленного стекла (толщиной 6 - 12 мм), покрытого с одной стороны непрозрачной (глухой) керамической краской. Применяется главным образом для внутренней и наружной облицовки зданий. Декоративные качества стемалита сочетаются с высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям и механической прочностью. ПРОЧНОСТЬ — способность материала (или конструкции) сопротивляться внеш. мех. воздействиям, не деформируясь необратимо выше заданного предела, т. е. не разрушаясь |
| Смальта (неправильные куски цветного стекла) | цветное искусственное стекло, изготовленное по специальным технологиям выплавки с добавлением оксидов металлов, равно как и кусочки различной формы, полученные из него методом колки или резки. Кусочки смальты являются традиционным материалом для создания мозаичных панно. Смальта как цветное искусственное стекло существует нескольких видов: · прозрачная смальта — на основе огнеупорных красителей; · глухая или опаловая смальта — на основе заглушающих веществ, например, двуокиси олова или окиси сурьмы; · жилистая и пятнистая смальта — соединяющих несколько оттенков, путём термической обработки; · золотая и серебряная смальта — изготавливается путём запрессовки фольги между двумя слоями стекла. |
Изделий из стекла в зависимости от их назначения:
| 1.стеклянные изделия, предназначенные для бытового использования. Бытовые стеклянные изделия подразделяются: · в зависимости от количества произведенных копий изделия на: штучные, комплектные и не комплектные; · размеру на: мелкие, средние, крупные и особо крупные | повседневная и «парадная» посуда, статуэтки и прочие элементы декора интерьера, лампы, зеркала |
| 2.архитектурно-строительные стеклянные изделия; | включает широкий ассортимент изделий, разнообразных по виду и назначению: конструктивно-строительные элементы из стекла и металлов (панели, стеклопакеты и блоки); облицовочное стекло (цветные коврово-мозаичные плитки и др.); тепло- и звукоизоляционные материалы (пеностекло, стекловолокнистые материалы, стекловата, стеклоткани); стеклянная и осветительная аппаратура. |
В зависимости от обработки поверхности стекла:
| матовые | получают пескоструйной обработкой стекла, она выполняется с помощью струи воздуха с песком под очень большим давлением. Регулируя давление и, меняя зернистость песка, удается получать различную степень сплошной матировки. Матировка стекла производится после его обработки и закалки, на толстых стеклах заклеивается кромка для сохранения прозрачности. |
| прозрачные | являются обычными стеклами, которые имеют зеленоватый оттенок. Если стекло толстое, то и оттенок будет более насыщенным. Прозрачное стекло – это самый распространенный вид стекла, который применяется в наружном и внутреннем остеклении. На прозрачное стекло могут быть нанесены различные рисунки. Также оно может быть использовано, например, в офисных перегородках. Прозрачное стекло может быть использовано в стеклянных стенах, хрупких прозрачных полках, а также в межкомнатных дверях или перегородках. |
| декорированные | фьюзинг- витражи, декоративная пленка |
По методу производства:
| выдувные изделия | Выдувной способ выработки может быть ручным (для изделий сложных форм) и механизированным. При ручном способе используют металлические трубки-самодувки, в которые воздух подается специальным резиновым баллоном. Разогретый конец трубки опускают в стекломассу, которая прилипает к нагретому металлу. На трубку навивают определенное количество стекла, выравнивают его на металлическом столе, после чего раздувают в небольшой пузырек "баночку", из которой окончательно выдувают изделия в металлической разъемной форме. |
| прессованные изделия | Прессование — более простой способ выработки изделий, чем выдувание. Процесс прессования состоит в следующем: определенная весовая капля стекломассы подается в форму (матрицу), в которую опускают пуансон, оказывающий при своем движении давление на стекломассу, последняя заполняет пространство между формой и пуансоном. Изделия прессуют на ручных, полуавтоматических и автоматических прессах. |
| изделия, полученные путем центробежного литья | Литьё— технологический процесс изготовления заготовок (реже — готовых деталей), заключающийся в заполнении предварительно изготовленной литейной формы жидким с последующим его затвердеванием. Литьём называют также продукцию литейного производства, художественные изделия и изделия народных промыслов, полученные с помощью литья. |
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА
Наиболее широко в строительстве применяют стекло оконное листовое, стекло витринное и стекло листовое узорчатое. Для определения соответствия листов стекла требованиям ГОСТов по внешнему виду их ставят вертикально на расстоянии 1 м от наблюдателя на высоте, при которой глаз наблюдателя находится на уровне середины листа, и осматривают в проходящем свете.
Длину и ширину листа стекла проверяют металлической линейкой с ценой деления 1 мм.
Толщину стекла измеряют микрометром в четырех точках по периметру, посередине каждой стороны. Разница между наибольшей и наименьшей толщиной одного и того же листа характеризует разнотолщинность.
Косоугольность проверяют наложением металлического прямоугольника на лист стекла и измерением наибольшего просвета между стороной прямоугольника и краем листа.
Кривизну листа (стрелу прогиба) определяют, измеряя щупом наибольший просвет, образующийся при наложении проверочной линейки на край листа, уложенного на гладкую и ровную горизонтальную плоскость.
Полосность или волнистость стекла контролируют с помощью экрана, установленного на расстоянии 1 м от листа. Экран представляет собой белую поверхность, на которой под углом 45° нанесена черная полоса шириной 10-15 мм.
Лист стекла устанавливают так, чтобы полосность была расположена вертикально. Наблюдатель располагается впереди стекла на расстоянии 1,6 м от экрана. Лист стекла сначала просматривают под углом примерно 25°, образуемым в горизонтальной плоскости направлением луча зрения наблюдателя с полосностью листа. Если под этим углом не видно искажения полосы на экране, то по полосности стекло относится к I сорту.
В случае искажения полосы на экране лист стекла просматривают под углом 35° и, если под этим углом искажения не видно, стекло относят ко II сорту.
При наличии искажения под углом 35° стекло не соответствует по полосности требованиям стандарта.
Светопропускаемость проверяют на объективном фотометре в параллельном пучке света. Источником света является лампочка накаливания, работающая при постоянном напряжении. Приемником излучения служит селеновый фотоэлемент с корригирующим светофильтром, соединенный с чувствительным гальванометром. Определение производят в трех - пяти точках исследуемого образца. В каждой точке делают несколько замеров величины световых потоков (как падающих непосредственно на фотоэлемент, так и прошедших через измеряемый образец). Светопропускаемость выражают в % отношения светового потока, прошедшего сквозь стекло, к величине светового потока, падающего на стекло, и определяют как среднее арифметическое всех произведенных замеров.