Неорганічне скло

Неорганічне скло — це затверділий розчин, що є складним роз­плавом кислотних і основних оксидів високої в'язкості. Скло­подібний стан є різновидом аморфного стану речовини. При переході з розплавленого рідкого стану в твердий аморфний в процесі швидкого охолоджування і наростання в'язкості структура наче "заморо­жується". У зв'язку з цим неорганічне скло характеризується не* впорядкованістю і неоднорідністю внутрішньої будови.

До складу неорганічного скла входять склоутворюючі оксиди кремнію, бору, фосфору, германію, миш'яку. Крім того, до складу скла вводять оксиди алюмінію, заліза, свинцю, титану, берилію, які надають склу потрібних технічних характеристик. У зв'язку з цим промислове скло є складною багатокомпонентною системою.

За призначенням все скло поділяють на:

• технічне (оптичне, світлотехнічне, хіміко-лабораторне, прила­дове, трубне);

• будівельне (віконне, вітринне, армоване, склоблоки);

• побутове (склотара, посуд, побутові дзеркала).

Скло випускається промисловістю у вигляді готових виробів, за­готовок або окремих деталей.

При нагріванні скло плавиться в певному температурному інтер­валі, який залежить від хімічного складу скла. Температура, нижче якої скло стає крихким, називається температурою склування (t_с ),

Для промислового силікатного скла температура склування t_с = 425...600 °С, температура розм'якшення (t_p) знаходиться в межах 600...800 °С. В інтервалі температур між t_c і t_p скло знаходиться у високов'язкому пластичному стані.

При температурах розм'якшення 1000... 1100 °С проводяться всі технологічні процеси переробки скломаси у вироби.

Найважливішими специфічними властивостями скла є його оптичні властивості, а саме:

• прозорість;

• віддзеркалення;

• розсіювання;

• поглинання;

• преломления світла.

Звичайне незабарвлене скло пропускає до 90 %, віддзеркалює приблизно 8 % і поглинає близько 1 % видимого і частково інфра­червоного світла; ультрафіолетові промені поглинає майже повністю. Кварцове скло є прозорим для ультрафіолетових променів. Коефі­цієнт заломлення скла становить 1,47...1,96; коефіцієнт розсіювання (дисперсії) — 20...71. Скло з великим вмістом оксиду свинцю поглинає рентгенівські промені.

Термостійкість скла характеризує його довговічність за умов різких змін температури. Вона визначається різницею температур, яку скло може витримувати без руйнування при його різкому охолод­женні у воді (0 °С). Для більшості видів скла термостійкість коливається від 90 до 170 °С, а для кварцового скла вона становить 800... 1000 °С.

Хімічна стійкість скла залежить від компонентів, що входять до його складу: оксиди SiО₂, ZrО₂, ТіО₂, А1₂О₃, CaO, MgO, ZnO забез­печують високу хімічну стійкість, а оксиди Li₂О₃, Na₂О₃, К₂О і РbО навпаки, сприяють хімічній корозії скла.

Механічна міцність і термостійкість скла можуть бути підвищені шляхом гартування.

Гартування полягає в нагріві скла до температури вище t_с і подальшому швидкому і рівномірному охолодженні в потоці повітря або в маслі. При цьому опір статичним навантаженням збільшується в 3...6 разів, ударна в'язкість — у 5...7 разів. При гартуванні підвищується також термостійкість скла.

Використання технічного скла. В транспортних засобах використовують переважно триплекси, термопан і загартоване скло.

Силікатні триплекси —- це два листи загартованого скла (завтовшки 2...3 мм), склеєні прозорою, еластичною полімерною плів­кою. При руйнуванні триплексу негострі уламки, що утворилися, утримуються на полімерній плівці. Триплекси бувають плоскими і і гнутими.

Термопан — це тришарове скло, що складається із двох шарів скла і повітряного проміжку між ними. Цей повітряний прошарок забез­печує теплоізоляцію.

Оптичне скло використовують в оптичних приладах та інструментах. Воно буває двох видів: з малим коефіцієнтом переломлення (крони), і з високим вмістом оксиду свинцю і великими значеннями коефіцієнта переломлення (флінти). Важкі флінти не пропускають рентгенівські та γ -промені. Світлорозсіююче скло містить фтор.

Для скління кабін і приміщень, де знаходяться пульти управління мартенівських і електричних дугових печей, прокатних станів і підіймальних кранів в ливарних цехах, використовується скло, що містить оксиди заліза і ванадію, які поглинають близько 70 % інфра­червоного випромінювання в інтервалі довжин хвиль 0,7...З мкм.

Кварцове скло завдяки високій термічній і хімічній стійкості застосовують для тиглів, чаш, труб, наконечників, лабораторного посуду.

Скловата є різновидом скловолокнистих матеріалів. Застосування її обмежене крихкістю; матеріали АСИМ, АТМ-3 складаються зі скловолокна, розташованого між двома шарами склотканини або склосітки. Використовують ці матеріали в інтервалі температур від -60 до 450...600 °С.

Скловату застосовують для теплозвукоізоляції кабін літаків, кузо­вів автомашин, залізничних вагонів, тепловозів, електровозів, корпу­сів суден, у холодильній техніці для ізоляції трубопроводів, авто­клавів тощо.