Файл: Различные типы стекла и методы его обработки.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Реферат

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 05.07.2023

Просмотров: 71

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Тема 1. Истрия стекла от Древнего Египта до наших дней

По мнению ученых, стекло изобрели в Древнем Египте. Оно было не таким, каким мы привыкли его видеть, а всё по тому что раньше не умели сохранять большое количество стекла в жидком состоянии. Стекло было в виде мелких камней и бусинок разного цвета и несвободно от примесей.

Получив когда-то первое стекло случайно, человек начал варить его в самых обыкновенных горшках в печи или на костре. Стекло имело консистенцию порошка, состоящего из золы или соды, песка, а также доломита, мела и глинозема. Этот порошок имеет название «шихта». Свойства приготовленного стекла (прозрачность, хрупкость, цвет, химическая стойкость) в большей степени зависят от того, как приготовят эту шихту. Если смешать только два компонента: соду и песок - получится не очень прозрачное стекло, которое легко растворяется в воде. А, например, состав из 3 компонентов – соды, песка, и глинозема - дает стеклу термическую и химическую стойкость, увеличивая твердость и прочность. Однако, если в такую трехкомпонентную смесь добавить, кроме соды, песка и глинозема, красители (например, соединения кобальта или хрома, или соединения оксида никеля) - получится цветное стекло: синее, зеленое, или красно-фиолетовое.

С тех пор как впервые изобрели стекло прошло много веков, и уже в I веке нашей эры римские стеклодувы начали использовать специальную стеклодувную трубу - стекло стали выдувать, подобно детям, выдувающим пузыри из мыльной жидкости. В дальнейшем выдутому «пузырю» можно придать необходимую форму. Так же стеклодувы выдували и халяву - выдутую мастером цилиндрической формы заготовку. Эта халява похожа на огромную сардельку. Такую сардельку-халяву разрезали и раскладывали на столе - получался большой лист стекла. Это халявный метод создания листового стекла. Он был единственным, вплоть до начала ХХ века. В России первыми стеклодувами были исключительно иностранцы. Первый завод, где производили стекло был открытый в начале XVII века в селе Духанине. В изготовлении листового стекла таким методом был существенный минус – стекло получалось не ровным.

Сегодня стекло стало привычным и надежным строительным и отделочным материалом, имеющим множество разновидностей. Кроме изменившейся со временем технологией изготовления стекла, также изменился состав шихты. К основным компонентам шихты может быть добавлено еще более 20 других. В зависимости от этих компонентов стекло может приобретать новые разнообразные свойства. Вместе с тем, на обычное стекло делают напыления самых различных типов. Благодаря им стекло приобретает полезные свойства, например, защищает нас от ожогов и солнечной радиации, а имущество - от выцветания и выгорания. Например, ультрафиолет не пропускают стекла, созданные методом напыления, либо если при варке шихта имела специальный состав.


Поскольку листовое (халявное) стекло, изготовленное по старым технологиям, было далеко от совершенства, пролетарии всех стран работали над тем, как сделать его ровным и гладким. В начале ХХ века изобрели метод вытяжки стекла, а мастеров-стеклодувов заменили автоматы. Однако это стекло тоже оказалось не очень ровным и допускало искажение изображения. В то же время на Западе уже создали технологию, чтобы с этим бороться. Английская компания "Пилкингтон" (Pilkington) внедрила в 50-е годы совершенно новую технологию изготовления ровного стекла флоат-методом. Она стала настоящей революцией в сфере стекольного производства. Суть этого метода в следующем: вся масса стекла вливается в ванну, где уже находится расплавленное олово. Затем, когда масса остывает, образуется идеально гладкая поверхность, не требующая ни полировки, ни шлифовки, как предыдущая технология. Сейчас все страны уже перешел на изготовление стекла флоат-методом. В России на сегодняшний день работают всего пять флоат-линий.

В современном мире человечеству известно огромное множество видов стекла. Некоторые, наиболее популярные в современном дизайне способы его обработки, рассматриваются ниже.

Тема 2. Виды стекла

Кварцевое стекло – вид стекла на основе оксида кремния. Двуокись кремния находится в аморфном состоянии. Это не приводит к разрушению стекла при температурных перепадах, чем не может похвастаться кристаллический кварц. Силикатное стекло производится путем плавки кремнезема (двуокись кремния), который может быть представлен в виде кварцевого песка, синтетического сырья, горного хрусталя или жилистого кварца.

Силикатное стекло относится к группе неорганических стекол. Кварц может образовываться в природных условиях. Например, удар молнии в кварцевый песок приводит к созданию кварцевого стекла. В производстве силикатное стекло часто называется сокращенно – кварц. Данный вид оптического материала имеет наибольший показатель светопропускания. Так, стекло из оксида кремния толщиной в 100м пропускает столько же света, как и обычное оконное стекло.

Материалу свойственен целый ряд уникальных характеристик:

Высокая однородность, что используется в оптике;

Низкое поглощение света;

Устойчивость к высоким и низким температурам, а также амплитудам;

Хорошее сопротивление лазерным излучениям высокой силы;

Стойкость к ионизирующему излучению;


Стекло из двуокиси кремния химически инертно к огромному количеству кислот (исключение – фтористоводородная и ортофосфатная при температуре 300 градусов Цельсия).

Свинцовое стекло - особый вид стекла, содержащий не менее 24 % окиси свинца. Такое стекло также называют – хрусталь. Добавка оксида свинца увеличивает показатель преломления стекла и дисперсию света в нём (с ювелирной точки зрения — «игру цвета», «огонь»). Также увеличивает пластические свойства стекла и, соответственно, возможности по его обработке — огранке, резьбе и т. п. Огранка хрусталя, подобно огранке драгоценных камней, позволяет хрусталю в полной мере проявить свойства, обусловленные большим показателем преломления и дисперсией. Название было дано по аналогии с горным хрусталем.

Свинцово-калиево-силикатные стекла стоят дороже обычных известковых стекол, но они проще в изготовлении и легче плавятся. Это позволяет использовать большие концентрации свинца и низкие — щелочного металла — без ущерба для легкоплавкости. Высокое содержание свинца дает достаточно высокие значения коэффицента преломления и дисперсии —параметров, очень важных в большинстве оптических приложениях. Эти же характеристики придают стеклам с добавлением свинца сверкание и блеск, украшающие утонченные произведения искусства и изделия столовой посуды. Хрусталь широко используется в быту. Это может быть красивая посуда, люстры и другие предметы интерьера. Этот материал аналогичен горному хрусталю, но создан руками человека.

Натриево-силикатное стекло получают сплавлением кремнезема и соды. Минус его использования – такое стекло растворяется даже в воде, и, хотя они достаточно важны для промышленного применения, изделия из натриево-силикатных стекол устойчивы к химическим реагентам.

Известковое стекло. Древние стеклоделы выявили, что растворимость в воде натриево-силикатных стекол можно устранить путем добавления извести. Анализы найденных археологами древних стекол показывают исключительное сходство их химического состава с составом стекол, используемых в современности. Эти стекла достаточно легко обрабатываются и перерабатываются в изделия, а сырьевые материалы, из которых они сделаны гораздо дешевле аналогов. Предположительно 90% создаваемого сегодня стекла является как раз известковым.

В 1915 фирма "Korning Glass Works" впервые начала создавать боросиликатные стекла под торговой маркой "Pyrex". В зависимости от состава термическая стойкость таких стекол в 2-5 раз выше, относительно свинцовых или известковых. Подобное стекло использовано при создании зеркала, установленного в одном из крупнейших телескопе в мире на г. Паломар в Калифорнии.


Светочувствительное стекло. В 1947 было совершено открытие: стекла некоторых составов при интенсивном воздействии ультрафиолета образуют скрытое изображение, которое можно проявить путем нагрева этих стекол выше температуры отжига. Допустим, к стеклу можно приложить фотографический негатив и облучить его ультрафиолетовым излучением, а затем нагреть стекло; в результате в структуре стекла появится проявленное в цвете изображение.

Алюмосиликатное стекло. предназначено для смотровых окон промышленных установок, работающих в условиях высоких давлений, температур, со щелочными или углеводородными средами. Техническая задача такого стекла - повышение прочности и термостойкости стекла при сохранении высокой щелочеустойчивости. Изобретение относится к составу стекла для смотровых окон промышленных установок, работающих в условиях высоких давлений, температур и со щелочными или углеводородными средами.

Также можно выделить различные виды стекол по их назначению.

- Энергосберегающее (теплозащитное) стекло. Сейчас оно расходится на ура по всему Миру. Они позволяют сохранять тепло зимой, а летом – прохладу;

Использование энергосберегающих стекол в России еще не столь развито, как в европейских странах. Странно, ведь где, как не в нашем холодном климате, бороться с энергопотерями? Специалисты провели исследование, согласно которому стало ясно, что около 10% тепла уходит в пол, его 20% уходят из помещения через стены, еще 30% – через крышу, а оставшиеся 40% приходится на окна. Чтобы сохранить как можно больше тепловой энергии, используйте стеклопакеты с энергосберегающими стеклами. Энергосберегающее стекло по толщине сравнимо с металлическим покрытием и занимает всего несколько десятков нанометров. Оно не отличается от привычного нам прозрачного стекла, вставляется в стеклопакеты и требует абсолютной герметичности. Все отличия микроскопичны и заключаются в том, что на поверхность стекла с одной стороны наносится незаметное покрытие, которое выполняет функции фильтра, препятствуя выходу теплового излучения от отопительных приборов, эффективно отражая его внутрь комнаты. Энергосберегающие стекла превосходят обычные кварцевые на 30-40% по энергосберегающим свойствам, сохраняя при этом отличную проводимость света.

Тонированное стекло - это стекло, обладающее определённым оттенком. Оттенок может быть различной интенсивности. Для такой тонировки используются специальные цветные, прозрачные или непрозрачные плёнки, в зависимости от желаемого результата, предназначенные для нанесения на стекло. Все эти плёнки обладают эффектом фильтрации света. Существуют плёнки с зеркальным эффектом. Такие плёнки позволяют создать эффект односторонней прозрачности, при условии нанесения зеркального слоя со стороны наибольшего освещения. Такие плёнки обычно используют для тонировки стёкол окон, фасадов, витрин торговых и развлекательных комплексов. Тонированные стекла позволяют создать имидж надежности, преуспевания и благополучия. Также тонированные и цветные стекла, из которых создают стеклянные перегородки внутри помещений и двери, могут придавать интерьеру легкую неординарность, оставляя простор для фантазии дизайнеров.


Цветное стекло может быть как в листовом варианте, так и в фигурном. Нужный оттенок стекло получает на этапе варки стекломассы с добавлением красителей. От конкретных добавок и их концентрации зависит прозрачность или непрозрачность стекла. Цветное стекло чаще всего применяется для имитации классических витражей, изготовления витражей тиффани, облицовки зданий, при производстве офисных перегородок, светильников, элементов интерьера.

Бронирование и безопасные стекла. В соответствии с современными стандартами, в общественных местах необходимо устанавливать безопасные стекла. Давний предок устойчивого к разрушениям типа стекла - это армированное стекло.

Такой метод изготовления стекла достаточно прост. В стеклянную массу интегрируется скелет-сетка, которая прокатывается валиками. Важно, чтобы осколки не разлетаются в разные стороны и никого не поранят. В последнее время армированные стекла утрачивают свою популярность, уступая новинкам. Вместе с тем одновременно остаются востребованы в некоторых областях, так как они прочные и доступные. Обычно их устанавливают в поликлиниках, парадных многоэтажных домов и школах.

Более стойкий вид стекла – закаленное стекло. Оно в несколько раз прочнее армированного. Существует два типа закалки. Стекло сначала подвергают высоким температурам, а затем лист обрабатывают сжатой струей ледяного воздуха.

Сегодня одна из самых надежных технологий приготовления безопасного стекла – триплекс. Суть технологии в полимерной пленке, которую кладут между листами стекла. После этого стекло вместе с пленкой отправляют в автоклав. При высокой температуре в автоклаве пленка превращается в клей, крепко скрепляющий две части стекла. Такая технология делает стекло в десять раз крепче стандартного оконного аналога. При разбитии стекла триплекс осколки не рассыпаются, так как они остаются зафиксированными пленкой. Это делает стекло безопасным для остекления в местах, где необходимы повышенные меры безопасности. На вид такое стекло похоже на монолит.

Существует много других типов стекол специального назначения. Среди них - фосфатные и боратные стекла. Производятся также стекла для изготовления линз, светофильтров, осветительного оборудования, косметической тары и домашней утвари.

Каждый день мы сталкиваемся с изделиями из стекла. И уже невозможно представить себе мир без него. Причем, даже не замечая этого, мы видим ежедневно великое множество различных методов обработке стекла. Углубляясь подробнее, хотелось бы выделить некоторые из них, особо актуальные в сфере дизайна.