Виды природного стекла

Основные виды стекол, используемых в строительстве

Стекло является одним из главных материалов, применяемых в строительстве. К его достоинствам хочется отнести: высокую прозрачность, не меняющуюся с течением времени; химическую инертность, позволяющую применять различные чистящие средства; не менее высокую стойкость к абразивным воздействиям, дающую возможность стеклянным поверхностям сохранять безупречный внешний вид практически неограниченное время. Немаловажным качеством стекла, при использовании в крупных общественных зданиях и сооружениях, является также и его стойкость к возгоранию — стекло не горит и не выделяет ядовитых газов при нагревании.

Основными компонентами, образующими стекло, являются кварцевый песок (69-74 %); сода (12-16 %); известняк и доломит (5-12 %) и в небольших процентных соотношениях некоторые другие компоненты. Помимо основных сырьевых составляющих используются также различные добавки, например, для окрашивания стекла в желаемый цвет или для изменения других свойств стекла.

Для получения листового стекла в основном применяется флоат-метод. При этом процессе стекло поступает из печи плавления в виде плоской ленты, а затем через ванну с расплавленным оловом идет на дальнейшее охлаждение и отжиг. Преимуществами этого метода, по сравнению с другими, являются стабильная толщина стекла; высокое качество поверхности, не требующее дальнейшей полировки; отсутствие оптических дефектов; высокая производительность.

Ассортимент производимого сегодня стекла очень велик Для того чтобы сориентироваться в этом многообразии и сделать правильный выбор, необходимо четко представлять, в каких условиях будет эксплуатироваться то или иное стекло.

Выбор стекла должен определяться не только эстетическими соображениями, но и оптико-энергетическими характеристиками остекления и его биологическим воздействием. Чтобы грамотно использовать современные виды строительного стекла, необходимо знать, что такое солнечное излучение. К основным составляющим солнечного излучения относятся: ультрафиолетовые лучи; видимый свет; короткие волны; длинные волны.

Световые лучи частично отражаются стеклом, частично поглощаются и частично попадают внутрь помещения. Коэффициент светопропускания стекла — от 88 % (для обычного полированного стекла) до 19% (специального).

Прямая солнечная энергия (короткие волны) — это невидимая часть спектра, она также частично отражается стеклом (особенно темным, окрашенным), а часть ее проходит внутрь помещения. Косвенная солнечная энергия (длинные волны) передается тремя путями: теплопроводность, конвекция и тепловое излучение из них 2/3 потери тепла через стекло происходит за счет теплового излучения и 1/3 за счет теплопроводности и конвекции.

В последнее время в массе выпускаемого материала значительно возрастает доля функционального (с особыми свойствами) и декоративного стекла. Связано это с тем, что обычное стекло не отвечает современным требованиям по теплосбережению, механической прочности, спектральному диапазону пропускаемого излучения и т.д

Придавая стеклу определенные свойства (создавая различные типы стекол), можно влиять на проникновение в помещение того или иного вида световой энергии.

Теплосберегающие стекла

В силу климатических особенностей России теплоизоляция является наиболее важной деталью при больших поверхностях остекления. Для уменьшения теплопотерь разработаны энергосберегающие стекла с селективными оптическими свойствами, которые в значительной степени отражают энергию длинноволнового инфракрасного диапазона. Эти свойства придают стеклу некоторые полупрозрачные металлические и окиснометаллические покрытия. Они обеспечивают прохождение в помещение коротковолнового солнечного излучения, но препятствуют выходу из помещения длинноволнового теплового излучения. В настоящее время во всем мире для этих целей используются два типа покрытий: К-стекло — «твердое» покрытие и i-стекло — «мягкое» покрытие.

Первым шагом в выпуске энергосберегающего стекла явилось производство К-стекла. Для придания стеклу теплосберегающих свойств при его изготовлении на поверхность методом химической реакции при высокой температуре (метод пиролиза) наносится тонкий слой из окислов металлов, который является прозрачным и в то же время обладает электропроводностью.

Такое теплозащитное стекло устанавливается во внутреннем ряду остекления и обращено покрытием в межстекольное пространство; наружным стеклом может быть обычное или солнцезащитное. При использовании теплозащитного стекла сопротивление теплопередаче конструкции остекления возрастает приблизительно на 40%. Температура внутренней поверхности остекления с теплозащитным стеклом в зимний период в среднем на 5-6°С выше, чем у обычного остекления. Благодаря этому уменьшается интенсивность «холодного» излучения поверхностей светопроемов в сторону помещения и повышается тепловой комфорт зон, располагаемых у окон. Кроме того, исключается возможность появления конденсата на поверхности остекления.

Следующим значительным шагом в производстве теплосберегающих стекол стал выпуск так называемого i-стекла, которое по своим свойствам в 1,5 раза превосходит К-стекло. Различие между ними заключается в коэффициенте излучательной способности, а также технологии получения. i-стекло производится вакуумным напылением и представляет собой трехслойную (или более) структуру из чередующихся слоев диэлектрика.

Такие стекла применяются, в основном, в составе стеклопакетов, теплосберегающие свойства которых во многом определяются параметрами стекла.

Солнцезащитные стекла

Следующий вопрос, который может возникнуть при организации светопроемов большой площади, — значительный перегрев помещений. Для устранения этого отрицательного явления применяется солнцезащитное остекление, в котором используются теплопоглощающие и теплоотражающие стекла. Под «солнцезащитным» понимается стекло, которое обладает способностью снижать пропускание световой и солнечной тепловой энергии. Солнцезащитными являются, например, окрашенные во всей массе стекла, а также некоторые виды стекол с покрытиями. Как видно из самих названий этих стекол, одни из них поглощают, а другие отражают значительную часть инфракрасных солнечных лучей.

Теплопоглощающие солнцезащитные стекла изготавливаются путем нанесения на расплавленную стекольную массу либо кристаллов металлов, либо окислов металлов, которые обладают способностью поглощать часть солнечного излучения. В процессе его поглощения стекла нагреваются и излучают большую часть полученного ими тепла в наружное пространство.

Теплопоглощающее стекло следует всегда устанавливать в наружном ряду двойного остекления, так как во время инсоляции оно сильно нагревается. Его температура может превышать температуру наружного воздуха на 20-40°С в зависимости от интенсивности окраски, состава стекол и интенсивности солнечной радиации, наличия ветра.

Солнцезащитные стекла с отражающими покрытиями получают нанесением металлических полупрозрачных пленок на стекло. Зеркальные пленки могут быть бесцветными и цветными, что расширяет ассортимент стекла. Полностью отражающие поверхности прозрачных стекол получают путем последовательного нанесения покрытия на поверхность стекла. Как правило, количество покрывающих слоев пять, из которых четыре — это слои окислов металлов, а работающий слой — серебряный. Серебро обладает способностью пропускать видимый свет, как и обычное стекло. В случае, когда длина волны больше 0,76 мкм, серебро почти полностью отражает все излучение. Кроме того, такие стекла обладают и хорошей теплоизолирующей способностью.

Используются эти стекла в солнцезащитном остеклении окон, дверей, фасадов, производстве стеклопакетов, ламинированных и закаленных стекол для снижения затрат на кондиционирование в летний период и конфиденциальность помещений. Но иногда возникает обратная функциональная необходимость — в стекле, пропускающем ультрафиолетовые лучи.

Закаленное стекло

Существенным недостатком обыкновенного стекла является его хрупкость при воздействии ударных, термических и ветровых нагрузок. Острые грани осколков, возникающих при разрушении, создают угрозу для физической безопасности людей. Одним из способов избежать этого при остеклении куполов, световых фонарей, высотных фасадов является использование закаленного стекла.

Закаленным называется стекло, прошедшее обработку путем нагревания в специальной печи до температуры перехода в пластичное состояние, с последующим быстрым воздушным охлаждением. Возникающее при этом в стекле перераспределение напряжений растяжения и сжатия резко изменяет его первоначальные свойства.

Свойства закаленного стекла известны давно, однако, широкое распространение как материал для строительства оно получило только в последние годы. Возможно, дело в том, что по-настоящему качественное закаленное стекло делают немногие. В России традиционно ведущий изготовитель такого стекла — Борский стекольный завод, его продукция гарантирует высокую марку качества.

Увиолевое стекло

При строительстве больниц, яслей, детских садов, школ и зданий оздоровительного назначения особое значение приобретает использование природного ультрафиолетового излучения. Поэтому в особо редких случаях используется так называемое увиолевое стекло. Увиолевое стекло пропускает биологически активные ультрафиолетовые лучи длиной 280-380 нм. Способность увиолевых стекол пропускать лучи ультрафиолетовой области спектра определяется их химическим составом (силикатные, боросиликатные и фосфатные).

Ламинированное стекло (триплекс)

Это архитектурное стекло, состоящее из двух или более стекол, скрепленных вместе с помощью пленки или специальной жидкости. В его состав могут входить солнцезащитные, обычные, закаленные, теплозащитные, пожаростойкие стекла.

Триплекс препятствует насильственному вторжению, снижает опасность от разлетающихся осколков или падающего стекла (стекло разбивается, но остается в раме), обеспечивает звукоизоляцию (многослойное стекло эффективно снижает воздействие шумов) и т. д.

Ламинирование не увеличивает механическую прочность стекла, однако при разрушении такое стекло остается «целым» благодаря пленке, т. е. осколки остаются прикрепленными к ней. Разными видами ламинирующих пленок можно обеспечить практически любое тонирование стекла. Эти стекла применяются при остеклении фасадов, балконов, окон, ограждений.

Пластик надежнее стекла

Витражи в интерьере помещений

Что такое Стекло? Виды стекла, технология производства.

Что такое Стекло, виды, технология производства, свойства, назначение.

Стекло – это материал, по некоторым свойствам не имеющий аналогов. До сих пор для его производства используются натуральные ингредиенты, повторная переработка испорченного изделия может происходить неоднократно без потери качества и почти без отходов.

Определение стекла.

Стекло может находиться в нескольких агрегатных состояниях на разных этапах производства. И все же, стекло – что такое и из чего его делают? Согласно научному определению, стеклом является всякое аморфное тело, полученное методом расплава, которое при увеличении вязкости приобретает свойства твердого тела. При этом процесс перехода из одного состояния в другое является обратимым.

Читайте также  Как сделать наливной пол своими руками поэтапно?

История стекла.

В повседневной жизни мы ежедневно используем стекло. Что такое и из чего его делают – это редко задаваемые в современности вопросы, настолько нам привычен материал. Ученые считают, что стекло впервые было получено случайно, проследить зарождение технологии невозможно. Первые изделия датируются примерно 2540 годом до нашей эры. В древней рецептуре присутствовали три компонента – сода, песок и глинозем. В дальнейшем научились улучшать свойства материала, добавляя к основным ингредиентам мел, доломит и другие составляющие. Весь состав, из которого варится стекло, называется шихта. Цветное стекло начали получать, используя природные пигменты – окиси хрома, оксид никеля, кобальтовые добавки. Первое формованное изделие было получено в 1-м веке нашей эры римскими мастерами. Они же изобрели листовое стекло. Технология производства стекла в листах состояла в выдувании огромного, в человеческий рост цилиндрического пузыря из горячей массы. Пока она не остыла, ее разрезали вдоль длинной части и раскладывали на поддонах для выравнивания. Такая техника была распространена повсеместно до начала 20-го века. В России стекольное производство было открыто в 17-м веке и располагалось в селе Духанине, мастерами в то время были только иностранцы

Состав стекла.

Для множества целей используется стекло. Что такое стекло, мы уяснили, а что представляют собой его основные ингредиенты? Состав исходных ингредиентов за весь период практики изготовления материала практически не изменился. Три основных компонента составляют основу (шихту) – это кремнезем или кварцевый песок, сода (оксид натрия) и оксид кальция, известный под названием известь. Составляющие соединяются в определенных пропорциях и плавятся в печи при температуре от 300 до 2500 °С. В состав шихты, в зависимости от желаемых свойств, добавляются поташ, борный ангидрид, битое стекло предыдущих варок или сырье вторичной переработки.

Технология производства стекла.

Для усиления или ослабления свойств соединений в процесс плавки добавляют усилители, глушители, красители, обесцвечиватели и т. д. После варки массу быстро охлаждают, что позволяет избежать образования кристаллов. Из всех составляющих самый большой процент в рецептуре занимает песок — от 60 до 80%. Песок выступает остовом, вокруг которого формируется стекловидный материал. Технология производства стекла остается неизменной в течение столетий. Известь является еще одним компонентом, без которого не производится стекло. Что такое оксид кальция в составе ингредиентов? Эта составляющая придает материалу химическую устойчивость и усиливает блеск. Стекло можно выплавить лишь из песка и соды, но без извести оно растворится в воде. Третьим игроком в составе шихты является оксид металла — натрия или калия (до 17%). В смесь вводится в виде кальцинированной соды или поташа. Эти составляющие уменьшают температуру плавления, позволяя отдельным песчинкам полностью расплавиться и соединиться в монолит.

Виды стекла.

В зависимости от используемых компонентов в составе шихты, разделяют виды стекла:

  • Кварцевое. Изготавливается из одного компонента – кремнезема. Обладает высокими качествами: устойчиво к высокой температуре (до 1000 °С) и термоудару, пропускает видимый и ультрафиолетовый спектр излучения. Производство связано с высокими энергетическими затратами, поскольку кремнезем (силикатное стекло) — тугоплавкое сырье и плохо поддается формовке. Основные сферы применения – химическая и лабораторная посуда, части оптических систем, ртутные лампы и пр.
  • Натриево-силикатное. Изготавливается из двух компонентов, состав стекла – силикатный песок и сода (1:3). По своим свойствам имеет широкое применение в промышленности в качестве компонента какого-либо процесса, но не применяется в других сферах, изделия из него не изготавливаются. Основной недостаток – растворяется в воде.
  • Известковое. Самый распространенный вид материала, из которого производится большинство изделий – листовое стекло, стеклотара, зеркальное полотно, посуда и многое другое.
  • Свинцовое. В классический состав стекла (шихты) пропорционально добавляется оксид свинца. Свинцовое стекло отличается повышенными диэлектрическими свойствами, что позволяет использовать его в качестве лучшего изолирующего состава в телевизионных трубках, осциллографах, конденсаторах и пр. Наличие свинца в стеклянной массе придает материалу дополнительный блеск, сверкание, что часто используется при изготовлении художественных изделий, посуды и т. д. Хрусталь – один из видов свинцового стекла.
  • Боросиликатное. Добавка оксида бора в состав материала увеличивает его устойчивость к термическому удару до 5 раз, существенно улучшаются химические свойства. Боросиликатное стекло используется для изготовления труб и лабораторно-химической посуды, изделий для бытовых нужд. Масштабным примером использования служит зеркало, созданное на основе боросиликатного стекла для крупнейшего в мире телескопа.
  • Прочие виды стекла – алюмосиликатные, боратные, цветные и др.

Виды оконных стекол

Оконное стекло самый востребованный вид материала. Оно пропускает солнечный свет, осуществляет теплоизоляцию зимой и летом, препятствует проникновению шума, эстетически оформляет оконный проем и выполняет еще множество функций. На сегодняшний день существует широкий выбор видов стекла, каждый из которых отвечает определенным требованиям:

  • Энергосберегающее. Вид стекла, тонированного в массе или покрытого специальной пленкой, которая обеспечивает проникновение в помещение коротковолнового солнечного излучения, а длинноволновое излучение отопительных приборов из помещения не выпускается. Второе название – селективное стекло. На сегодняшний день разработано несколько типов покрытий. Наиболее перспективными являются – К-стекло (нанесение окислов металлов на поверхность) и i-стекло (вакуумное многослойное напыление серебра — диэлектрика).
  • Солнцезащитное. Снижает пропускание солнечного света в помещение. Разделяют на два вида – отражающее и поглощающее. Эффект достигается либо тонировкой стекла в массе при варке, либо нанесением специальной пленки на поверхность. Декоративное. Оконное стекло с дополнительными эстетическими характеристиками – узорчатое, цветное и т. д

Безопасные стекла

Одним из отрицательных качеств стекла является его хрупкость, существуют технологии упрочнения материала. Самые распространенные виды:

  • Армированное. Листовое стекло, при формовке которого в массу внедряется металлическая сетка. Сфера применения – производственные помещения, уличные осветительные приборы, облицовка лифтовых шахт и т. п.
  • Ламинированное или триплекс. Два или больше стекол скрепляются между собой специальной пленкой или жидкостью. Этот вид материала существенно снижает уровень шума в помещениях. Также при использовании дополнительных цветофильтров при ламинации способно выполнять солнцезащитные функции. Триплекс обладает повышенной механической устойчивостью, при разбивании полотна осколки остаются прикрепленными к пленке, что делает его максимально безопасным для применения при фасадном, балконном, оконном, дверном остеклении.
  • Огнестойкое. Чаще всего производится по технологии ламинации специальными пленками, которые при температуре свыше 120 °С меняют свои физические свойства и, расширяясь, становятся матовыми, придавая стеклу жесткость.
  • Защитное. Представляет собой многослойный материал, состоящий из нескольких видов стекла, скрепленного полимерной пленкой. Например, силикатное стекло скрепляется с поликарбонатом и органическим стеклом. Такой светопрозрачный блок устойчив к механическим, химическим, ударным повреждениям. К защитным видам стекла относятся пулестойкое, ударостойкое, устойчивое к пробиванию и другие типы. Технические требования к материалу и классификация защитных стекол регулируются ГОСТом Р 51136.
  • Закаленное. Обладает высокими прочностными характеристиками. Эффект обеспечивает технология производства стекла — в специальной тоннельной печи листы краткосрочно подвергаются воздействию высокой температуры и быстро охлаждаются. При разбивании закаленное стекло рассыпается на мелкие осколки, не несущие угрозы жизни и здоровью. Недостатком является невозможность механической обработки закаленного полотна, при малейшем воздействии оно разрушается. Большинство изделий из закаленного стекла сначала формуются, режутся или обрабатываются иным способом и только после этого проходят закалку.

Стекла для автомобилей обладают повышенными прочностными характеристиками, отвечающими требованиям безопасности. На сегодняшний день при производстве используются две технологии – ламинация (триплекс) и закаливание (сталинит): Закаленное получают термической обработкой обычного силикатного стекла, разогревая его в печи до температуры +600 °С с последующим быстрым охлаждением. Оно приобретает механическую и термическую прочность, но при сильных ударах разрушается, распадаясь на мелкие безопасные осколки, у которых отсутствуют режущие и колющие кромки. Российская маркировка – буква «З», европейская – «Т» или Tempered. Ламинированное – это два тонких листовых стекла, скрепленных полимерной пленкой под действием температуры и вакуума. Свойства стекла таковы, что оно остается целостным при сильных воздействиях, не распадается на осколки, если лопнуло. Части остаются скрепленными пленкой. У триплекса есть дополнительные возможности – тонировка цветофильтрами в процессе ламинации, дополнительная шумоизоляция салона, низкая теплопроводность и пр.

Современные разработки стекла.

Двадцатый век можно назвать временем широкого применения стекла. После разработки технологии механических способов получения материала его стали применять в самых разных областях — в качестве тончайшего волокна в сферах телекоммуникаций, с не меньшим успехом используется большими многотонными блоками в строительных технологиях. заказчика Свойства стекла многообразны, их до сих пор продолжают изучать в научных институтах, а умельцы находят новые способы применения и изобретают новые виды. В 1940 году стеклоделы представили миру пеностекло. Его качествами является: Легкость — не тонет в воде, имеет ячеистую структуру, удельный вес немного превышает вес пробки. Влагоустойчивость, долговечность. Экологичность (в классический рецепт шихты добавлен кокс). Пожаробезопасен (не горит) и заглушает огонь. Материал можно распиливать на куски без ущерба для качества. Сферой применения стали изоляционные материалы для опасных производств, холодильных камер и пр. Для солнечных батарей используют стекло с проводящим покрытием из тонкого слоя оксида металлов. Панели с покрытием работают при температурах около 350 °С. Кроме того, такое стекло монтируют в кабины самолетов, чтобы избежать наледи и сохранить тепло внутри кабины. Важным достижением современности стала возможность производства стеклокерамики. Материал изготавливается по технологии обычного стекла, но на последнем этапе охлаждения процесс замедляется, и происходит кристаллизация в массе материала. Катализаторами служат специальные добавки, которые никак не влияют на внешнее состояние стекла, но образуют мелкие кристаллы. Материал без деформации выдерживает высокие температуры и более устойчив ко всем видам повреждений. Используется в ракетостроении, бытовой технике, лабораториях, частях двигателя и во многих других областях.

Читайте также  Как устроен магнитный замок?

Блестящий успех ситалла

Фото: Лыткаринский завод оптического стекла (ЛЗОС)

Не секрет, что многие драгоценные камни используются в промышленности. Но есть и другой пример, когда созданный в технических целях камень украшает самые изысканные ювелирные изделия. Речь идет о ситалле – уникальном стеклокристаллическом материале, который нашел свое место в авиапроме, космической отрасли, астрономической оптике, микроэлектронике, при этом своим блеском и красотой завоевал любовь ювелиров.

Какие особенности делают ситалл таким универсальным, и как совершенствуется технология его производства на предприятиях Ростеха – читайте в нашем материале.

Ситалл: стекло и кристалл

Экспериментировать со структурой стекла ученые начали еще в XVIII веке. Считается, что первым в этом деле преуспел француз Рене Реомюр. В 1739 году ему удалось получить термостойкое стекло. На самом деле, материал, созданный Реомюром, сложно было назвать стеклом – он был не прозрачным, а белым, внешне похожим скорее на фарфор. Причина тому – относительно крупные по размеру микрокристаллы в структуре. Только в XX веке ученым удалось взять под контроль кристаллизацию стекла. Впервые это смог сделать американский химик Дональд Стуки в 1957 году. Однако его метод выращивания искусственного минерала оказался достаточно дорогим удовольствием и поэтому не получил должного масштаба. Для получения «пирокерамов» (так американцы прозвали аналог ситалла) использовались особые стекла и такие катализаторы кристаллизации, как золото, серебро, платина.

В это же время, независимо от американцев, советскими учеными был разработан эффективный и экономически выгодный способ изготовления подобного минерала – из металлургических шлаков. Главным создателем и идеологом метода стал физикохимик Исаак Китайгородский. Он продвигал идею использования в качестве сырья для нового суперстекла отходы различных производств, включая доменные шлаки. Название «ситалл» также принадлежит ему, и представляет собой первую букву слова «стекло» и окончание слова «кристалл».

Таким образом, практически из отходов и обычного песка был получен новый материал, который был легче алюминия, и при этом отличался износоустойчивостью, химической и термической стойкостью. Однако по причине того, что в качестве примесей использовались низкокачественные отходы, первые образцы ситалла отличались непривлекательным видом. Это было мутное стекло серого или болотно-зеленого цвета. Впрочем, советские ученые изначально создавали ситалл не как декоративный материал. И внешний вид не помешал новому супер-стеклу в кратчайшие сроки стать одним из самых универсальных и востребованных материалов. К примеру, по твердости ситалл имеет около 8 единиц по шкале Мооса (для сравнения – алмаз на уровне 10 единиц). При этом, ситалл среди всех видов стекла обладает наименьшей плотностью, то есть материал по весу легкий. Вдобавок ко всему он не боится высоких температур – все виды ситалла не плавятся при температуре до 1000 градусов по Цельсию. Это, кстати, не предел термоустойчивости данного материала – сегодня при его изготовлении добавляют новые примеси, которые позволяют выдержать еще более экстремальные температуры.

Ситалл и изделия из него

Ситалл используют там, где прочность и термоустойчивость нужнее всего. В первую очередь не обходится без него создание авиационной и ракетной техники. В частности, из ситалла изготавливают головные обтекатели ракет. Применяют этот материал и в строительстве. К примеру, из ситалла сделан пол Останкинской телебашни на высоте более 300 метров.

Впрочем, встретиться с ситаллом можно и в повседневной жизни – такой стеклокристаллический материал идет на покрытия электрических плит и даже сковородок. Срок службы радиоэлектронных изделий зависит от ситалла – дорожки микросхем вытравливаются именно на ситалловых подложках. Кстати, до 2018 года такие подложки в Россию завозили из-за рубежа, пока ОНПП «Технология» не организовала их производство в стране. Сегодня предприятие Ростеха готово полностью обеспечить спрос отечественной радиоэлектронной, авиационной промышленности, судостроения и военно-промышленного комплекса на данную продукцию.

Долгое время ситалловое стекло не могли окрашивать пигментами без потери прозрачности. Когда удалось разработать технологию, позволяющую сделать это, перед ситаллом открылась новая область – ювелирное искусство.

Ювелирный ситалл: блестящая имитация

Ситалл, по сути, состоит из главных компонентов натуральных ювелирных камней – диоксида кремния SiO2 и оксида алюминия Al2O3. Разница лишь в том, что синтезирован он учеными в лабораторных условиях. По всем химико-физическим параметрам ситалл может быть идентичен натуральным драгоценным и полудрагоценным камням – с первого взгляда определить «подделку» не сможет даже специалист.


Фото: Ювелирная энциклопедия Sunlight

Придавая ситаллу различные цвета и степень прозрачности, можно заменить им большинство камней: изумруд, сапфир, топаз, гранат, бирюзу, цитрин, хризолит и другие. Ситалл не только ничем не уступает природным минералам, но порой может и обойти их. К примеру, благодаря своему синтетическому происхождению ситалл прозрачнее натуральных камней, он не содержит включений. Редко в природе можно найти изумруд без посторонних включений, а ситалл может обладать чистотой самых лучших изумрудов.

По показателю преломления света ситалл обгоняет изумруд, гранат, топаз. Кроме того, высокая прочность делают украшения с ситаллом очень носкими. Ну и, пожалуй, самое привлекательное – в лаборатории можно вырастить камень любого размера.

Кристальные перспективы

Высокопрочное ситалловое стекло стало отличным материалом для создания сложной космической оптики. Из специального астроситалла (astrositall) изготавливаются зеркала для самых крупных телескопов в мире. Кстати, технологией производства такого ситалла владеют всего несколько компаний в мире, и одна из них – «Швабе». Предприятие холдинга – Лыткаринский завод оптического стекла (ЛЗОС) – ведущий в России изготовитель ситалла. В Лыткарино выпускается примерно треть от всего мирового рынка крупногабаритной оптики – все крупнейшие телескопы оснащены зеркалами, произведенными специалистами ЛЗОС .

Разработка ситалла на предприятии началась еще в 1960 году совместно с Государственным оптическим институтом им. С. И. Вавилова (ГОИ), ныне также входящим в «Швабе» в качестве обособленного научно-производственного объединения (НПО ГОИ им. С. И. Вавилова). На заводе были разработаны составы, технология и оборудование для производства ситаллов, заменившие термостойкие стекла, ранее применявшиеся для астрономических зеркал. Совершенствование технологии производства ситалла на ЛЗОС не приостанавливается. Три года назад в Лыткарино был запущен в работу модернизированный участок производства заготовок из стеклокристаллического материала диаметром до трех метров.

Ученые уверены, что потенциал ситалла еще не исчерпан и усиленно работают над развитием его новых свойств. Российские предприятия и вузы в этом процессе продолжают принимать активное участие. К примеру, компания LG CHEM, входящая в холдинг LG, сотрудничает с Российским химико-технологическим университетом им. Д.И. Менделеева (РХТУ) в разработке особого ситалла для защиты дисплеев мобильных устройств. Это один из множества примеров, который показывает, что с развитием техники ситалл будет совершенствоваться и находить свое практическое применение в новых изделиях.

Основные промышленные виды стекла

Виды стекол

В зависимости от основного используемого стеклообразующего вещества, стекла бывают оксидными (силикатные, кварцевое, германатные, фосфатные, боратные), фторидными, сульфидными и т. д.

Базовый метод получения силикатного стекла заключается в плавлении смеси кварцевого песка (SiO2), соды (Na2CO3) и извести (CaO). В результате получается химический комплекс с составом Na2O*CaO*6SiO2.

Кварцевое стекло получают плавлением кремнезёмистого сырья высокой чистоты (обычно кварцит, горный хрусталь), его химическая формула — SiO2. Кварцевое стекло может быть также природного происхождения (см. выше —кластофульгуриты), образующееся при попадании молнии в залежи кварцевого песка (этот факт лежит в основе одной из исторических версий происхождения технологии).

Кварцевое стекло характеризуется весьма малым коэффициентом температурного расширения и потому его иногда используют в качестве материала для деталей точной механики, размеры которых не должны меняться при изменении температуры. Примером служит использование кварцевого стекла в точных маятниковых часах.

Оптическое стекло — применяют для изготовления линз, призм, кювет и др.

Химико-лабораторное стекло — стекло, обладающее высокой химической и термической устойчивостью.

В качестве главной составной части в стекле содержится 70—75 % двуокиси кремния (SiO2), получаемой из кварцевого песка при условии соответствующей грануляции и свободы от всяких загрязнений. Венецианцы для этого применяли чистый песок из реки По или даже завозили его из Истрии, тогда как богемские стеклоделы получали песок из чистого кварца.

Второй компонент — окись кальция (CaO) — делает стекло химически стойким и усиливает его блеск. На стекло она идёт в виде извести. Древние египтяне получали её из щебня морских раковин, а в Средние века она приготовлялась из золы деревьев или морских водорослей, так как известняк в качестве сырья для приготовления стекла был ещё не известен. Первым подмешивать к стеклянной массе мел, как тогда назывался известняк, стали богемские стеклоделы в XVII веке.

Читайте также  Чем заделать щели на лоджии?

Следующей составной частью стекла являются оксиды щелочных металлов — натрия (Na2O) или калия (K2O), нужные для плавки и выделки стекла. Их доля составляет примерно 16—17 %. На стекло они идут в виде соды (Na2CO3) или поташа (K2CO3), которые при высокой температуре легко разлагаются на окиси. Соду сначала получали выщелачиванием золы морских водорослей, а в местности, удалённой от моря, применяли содержащий калий поташ, получая его выщелачиванием золы буковых или хвойных деревьев.

Различаются три главных вида стекла:

  • Содово-известковое стекло (1Na2O : 1CaO : 6SiO2)
  • Калийно-известковое стекло (1K2O : 1CaO : 6SiO2)
  • Калийно-свинцовое стекло (1K2O : 1PbO : 6SiO2)
| следующая лекция ==>
Виды пластмасс | Пористое стекло

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Бремя стекла. Чем опасен хрусталь и как переработка стекла экономит природный газ

Первую стеклянную емкость человечество выдуло за сто лет до начала нашей эры. С тех пор в производстве стекла люди значительно продвинулись: стеклянные фасады домов, стеклянная тара, стеклянные украшения. Стекло давно и прочно вошло в жизнь человека. Но, в последнее время, ему на пятки активно наступал пластик, вытеснив стекло с полок магазинов, заменив собой в производстве техники и т.д.

Между тем, стекло было и остается экологичной альтернативой пластику. В нем дольше хранятся продукты питания, оно легче перерабатывается и способно получать вторую, третью, четвертую жизнь. Но все ли стекло одинаково полезно? Разбирается «Зелёный портал».

Что такое стекло?

Стекло – аморфный сплав оксидов, из которых хотя бы один неметаллический. Все твердые материалы, кроме органических, вроде древесины, кристаллические или аморфные. В кристаллах все атомы располагаются в строгом порядке как солдаты в строю. А в аморфном – беспорядочно, как люди в плотной толпе, точнее, как шарики в мешке. То же и в жидкости. Стекло и считается жидкостью, такой вязкой, что похожа на твердый материал.

Какие добавки используют при производстве стекла?

Самые дешевые составы стекла, а именно листовое, стеклотару и некоторые другие, делают из кварцевого песка, доломита, мела, соды. В качестве добавок применяют оксид алюминия и сульфат натрия. Это сырье не опасное.

Но есть и специфические составы стекол, самый известный из которых – хрусталь. В их составе в них может быть что угодно, в том числе и разные ядовитые компоненты. Из последних чаще всего используют свинцовый сурик.

К счастью, он нелетучий, так как по токсичности это вещество если и слабее боевых газов, то ненамного. Свинцовый сурик относится к первому классу опасности, наивысшему.

В некоторых специальных составах, которые добавляют в стекло, встречается и сурьма, и мышьяк, и некоторые другие ядовитые компоненты.

Какие опасные вещества используют при производстве стекла?

Из вспомогательных материалов самые вредные на массовом производстве это фтороводород и серная кислота, это химическая полировка стекла. Обе второго класса опасности.

Серная кислота – известная страшилка, а про фтороводород пишут меньше. Обычно упоминают, что он растворяет стекло. Но фтороводород, он же плавиковая кислота, еще и легко испаряется, а также легче впитывается в живые ткани. Потому плавиковая кислота намного опаснее серной, особенно учитывая, что при химической полировке стекла образовывается много паров кислот из-за повышенной температуры в химических ваннах.

При производстве также используют различные смолы и лаки, которые, например, на заводах их напыляют на стекловату для склеивания и используют при производстве стекловолоконных кабелей. В первую очередь фенолальдегидные смолы. И, раз идет напыление, от пыли этих смол и лаков с растворителями надо тщательно чистить воздух.

Токсичными бывают некоторые красители стекла, например кадмий, марганец, редкоземельные элементы. Раньше в производстве также использовали оксид урана, но этот краситель давно запрещен.

Где в Беларуси варят стекло?

В Беларуси стекло варит ОАО «Гомельстекло» и СЗАО «Гомельский стеклотарный завод» в городке Костюковка Гомельской области. Там производят листовое стекло и стеклотару.

Стеклотару, узорчатое и армированное прокатное стекло, а также стеклоблоки варит ОАО «Гродненский стеклозавод».

СЗАО «Стеклозавод Елизово» варит стеклотару, а ОАО «Стеклозавод Неман» в Березовке производит хрусталь и художественное стекло, а также стекловату.

Хрусталь и художественное стекло также производят на «Борисовском хрустальном заводе им. Дзержинского».

ОАО «Полоцк-Стекловолокно» производит различные виды стекловолокна (кроме оптического), а «Брестский электроламповый завод» имеет цех по производству стекла для различных ламп.

Производят оптическое стекло и в Лиде на «Заводе Оптик».

Безопасны ли стеклозаводы?

Большинство стеклозаводов – относительно экологически чистые производства.

У них есть обычные отходы, как у любого офиса: канализация от бытовых комнат, душевых, туалетов, отходы от токарных, фрезерных и сверлильных станков (металлическая стружка, обрезки металла, отработанное масло, загрязненная ветошь), вторсырье в виде макулатуры или отходов металлообработки.

Кроме того стеклозаводы выбрасывают в атмосферу продукты горения природного газа, того же что и в наших газовых плитах на кухнях.

Само же стекло, как брак производства и отходы резки, идет на переплавку.

Какое стекло не перерабатывается?

В производстве армированного стекла брак производства вывозят на свалку тоннами, потому что с проволокой стекло нельзя переплавлять.

На производстве стекловолокна остаются отходы смол и лаков, то есть токсичные отходы (фенол и прочие горючие токсичные вещества). У каждого производителя и для каждой марки стекловолокна свои смолы и лаки.

Есть много видов стекловолокна и огромная номенклатура изделий из них. И на все виды стекловолокна напыляется свой состав смол в качестве связующего или в качестве защиты (оптическое стекловолокно). Для утеплителя используется стекловата со связующим, обычно это формальдегидные смолы, но вообще каждый завод использует свои составы, и чаще всего точный состав это коммерческая тайна.

Чем опасен хрусталь?

Также вредным является производство хрусталя. В пересчете на металл содержание свинца в хрустале – 23-24 %. Для застолий хрустальные бокалы неопасны. Но при механической обработке на заводе образуется пыль хрусталя с водой и остатками абразивного инструмента.

И эта пыль медленно, год за годом, растворяется в воде, особенно на свалках бытовых отходов, где вода немного едкая.

Кроме того, при производстве хрусталя используется химическая полировка стекла смесью все тех же серной и плавиковой кислот.

При выдувании хрусталя в цеху из стекловаренной печи испаряется оксид свинца. В холодном воздухе он конденсируется и летает пылью с частицами меньше микрометра, которые не оседают.

В цехах по производству хрусталя люди идут на пенсию согласно «Списку 1», то есть на 10 лет раньше остальных.

Интересный факт: в цехах стекловаренных заводов нередко живут полудикие кошки, но там где варят хрусталь, отказываются жить.

При производстве массовых составов оптических стекол оксида свинца добавляют еще больше, чем в хрусталь.

Чем вредна пыль стекла?

Пыль стекла вредная из-за острых граней частиц, и потому раздражает как и пыль асбеста. Но она образовывается только при обработке разными видами абразивных кругов, и эта обработка всегда происходит под струёй воды, потому вся пыль уходит в отстойники с водой, где образует шлам (кашу из пыли и воды).

Чем опасны отходы стекла?

Стекло как отход опасно, в основном, потому что можно порезаться осколками. Стекла с большим содержанием свинца и некоторые другие малотоксичны в виде порошка, остальные неядовитые. Единственное исключение это радиоактивные отходы: в России после переработки ненужные радиоактивные изотопы сплавляют в глыбы стекла и только потом проводят захоронение. Всё потому что стекло условно инертный материал.

Почему стекло собирают раздельно?

С точки зрения не только эстетики, но и экономики битое стекло нужно собирать в качестве вторичного сырья. Обязательно отдельно бесцветное стекло и отдельно цветное стекло, в основном это зеленое и коричневое стекло. Электрические лампочки и другие виды отходов стекла с металлом допустимо выбрасывать только в цветное стекло.

В бесцветное стекло допустимо попадание бумаги, древесины, алюминия и других отходов, легко выгорающих. Железо и его сплавы нельзя бросать в контейнеры с битым стеклом, особенно бесцветным. Потому что это ненужный краситель, из-за него многие бутылки зеленого цвета. И еще возврат стекла на заводы на переплавку экономит не только сырье, но и природный газ, и уменьшает количество дымовых газов при варке стекла.

Проблемными являются в первую очередь производства хрусталя и стекловолокна. Но, к сожаленью, мы может отказаться только от хрусталя в пользу бессвинцового художественного стекла. И нужно как можно больше стекла выбрасывать во вторсырье, а не в мусорные ведра с другими отходами.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: