Файл: Строительные материалы_ Краткий курс_ Н_А_ Машкин, О_А_ Игнатова(1).pdf

113 

щитное); теплозащитное (для холодного климата); упрочненное 
закаливанием  (витрины,  спортзалы,  перегородки);  электропро-
водящее  (не  запотевает,  устойчиво  к  радиации);  звукоизоляци-
онное (стекло с прозрачными полимерными пленками, которые 
наносят электрохимической обработкой, химическим осаждени-
ем из растворов, катодным распылением, испарением в вакууме, 
термическим разложением солей). 

4. Облицовочное стекло: марблит (глушеное цветное стек-

ло);  прессованные  облицовочные  плитки  (   =  4,  5,  6  мм;  от  
50×50  мм  до  150×150  мм);  эмалированное  стекло  (стемалит  –  
с одной стороны эмалевая краска, крепится окрашенной сторо-
ной внутрь металлического каркаса); коврово-мозаичные плитки  
(21×21×4,5 мм); триплекс цветной (два стекла соединены поли-
мерным  клеем  или  пленкой);  стекломрамор;  шлакоситалловые 
плитки (повышенная прочность, химическая стойкость, износо-
стойкость;  цвет  белый  или  темно-серый;  ударная  вязкость  
25 кДж/м

2

, прочность при изгибе 65 МПа). Применяют – для на-

ружной и внутренней отделки. 

5.  Цветное  художественное  стекло  –  окрашенное  в  массе, 

витринное;  цветное  стекло,  окрашенное  электрохимическим 
способом или нанесением оксидных пленок; стеклянная мозаи-
ка,  смальта  (цветное  непрозрачное  стекло  для  мозаичных  ра-
бот – 200 оттенков, получают методом прессования из стеклян-
ных  порошков  или  литьем  окрашенной  массы).  Изготавливают 
художественные витражи и экраны, декорируют стены, потолки, 
перегородки;  мозаику  и  смальту  используют  для  наружной  
и  внутренней  отделки  зданий,  изготовления  художественных 
панно. 

 
Технология получения изделий из стекла 
Сырье:   

–  SiO

2

 – кварцевые пески, песчаники, кварциты; 

–  CaO – известняк, мел, доломит (MgO);  

114 

–  Al

2

O

3

  (+  попутно  Na

2

O,  K

2

O)  –  полевой  шпат,  техниче-

ский гидроксид алюминия;  

–  Na

2

O – в виде соды кальцинированной; 

–  K

2

O – поташ;  

–  PbO  – свинцовый сурик и др. 

Сода или сульфат натрия понижает температуру плавления. 

Na

2

SiO

3 

(SiO

2

  +  Na

2

CO

3

)  –  растворимое  стекло.  Если  добавить 

СаСО

3

, то оно становится нерастворимым. 

Основное требование к сырью – это однородность и отсут-

ствие  примесей.  Например,  железистые  примеси  в  кварцевом 
песке  снижают  светопрозрачность  стекла,  поэтому  пески  тща-
тельно очищают. Для ускорения варки стекломассы в нее вводят 
стеклобой – 20–40 %. 

Вспомогательные  материалы:  красители,  глушители,  ос-

ветлители, обесцвечиватели, ускорители варки. 

Красители  –  оксиды  кобальта,  марганца,  железа,  хрома  

и др., а также соединения селена, серебра, серы, меди, золота. 

Глушители  –  фосфорнокислые  соли,  оксид  олова,  тальк, 

кремнефтористый натрий. Эффект глушения достигается за счет 
рассеивания  света  мельчайшими  частицами  глушителя.  Полу-
чаются  белые  непрозрачные  и  слабомолочные  мутноватые  
стекла. 

Обесцвечиватели:  оксиды  железа  приводят  к  появлению  в 

стекле  желто-зеленоватых  оттенков.  Эффект  обесцвечивания 
достигается за счет окрашивания в различные цвета. 

Осветлители способствуют удалению газовых включений – 

это  триоксид  мышьяка,  селитра  и  аммонийные  соли.  Они  выде-
ляют большое количество газов, способствующих интенсивному 
перемешиванию стекломассы и удалению мелких пузырьков. 

Ускорители варки – соединения фтора, хлора, бора, фосфо-

ра и аммонийные соли, а также плавиковый шпат. 

Подготовка  сырья  (шихты):  сушка  и  очистка  песка  от 

примесей; дробление, сушка и помол карбонатных пород; дози-
рование и смешение. 

115 

Довольно сложно очистить песок от железистых примесей. 

Для  этого  применяют  промывку  в  гидромеханических  класси-
фикаторах (наименее эффективно); оттирку пленок гидроксидов 
железа с песчинок за счет интенсивного перемешивания пульпы 
в  специальных  мешалках;  флотационную  обработку  (наиболее 
эффективно);  магнитную  сепарацию;  химическое  обогащение 
(щавелевокислым  натрием  NaHC

2

O

4 

–  дорогой  способ,  исполь-

зуемый для оптического стекла). 

Варка  стекла.  Получение  стекломассы  –  сложный  физико-

химический процесс, проходящий в несколько стадий: I – силика-
тообразование (800–900

ºС); II – стеклообразование (1150–1180 ºС); 

III  –  дегазация  (осветление)  (1400–1500  ºС);  IV  –  гомогенизация 
(1400–1500 ºС); V – студка стекломассы (1150–1200 ºС). 

Первая  стадия  (силикатообразование)  –  при  800–900 ºС 

происходит  диссоциация  углекислых  и  других  солей  с  образо-
ванием  при  их  взаимодействии  силикатов  и  выделением  СО

2

, 

SO

2

 и Н

2

О, спекание шихты. 

Вторая  стадия  (стеклообразование)  –  при  1150–1200 ºС 

завершаются  реакции  силикатообразования,  образуется  насы-
щенная газами стекломасса с зернами кварца (до 25 %). Процесс 
этот идет почти в 10 раз медленнее, чем силикатообразование на 
первой стадии. 

Третья стадия (дегазация) – при 1400–1500 ºС. Снижается 

вязкость стекломассы до 10 Па

.

с, происходит дегазация и освет-

ление. Самая продолжительная стадия. 

Четвертая стадия (гомогенизация) идет параллельно с де-

газацией.  Усреднение  состава  массы  за  счет  перемешивания 
поднимающимися к поверхности пузырьками воздуха. 

Пятая  стадия  (студка)  –  равномерное  снижение  темпера-

туры на 200–300 ºС. Возрастает до 100 Па

.

с вязкость стекломас-

сы (температура – 1150–1200 ºС), что необходимо для выработ-
ки стекла. 

Варку  стекла  производят  периодическим  (горшковые  и 

ванные с малой емкостью печи) и непрерывным (ванные печи с 
большой производительностью) способами. 

116 

В периодических печах все стадии стекловарения протекают 

последовательно  в  одном  объеме,  а  в  непрерывных  –  одновре-
менно, но в разных частях печи. Наиболее употребительны ван-
ные печи: пламенные; электрические (стекломасса при темпера-
туре более 1000 ºС проводит ток с выделением тепла); пламен-
но-электрические.  

Ванные печи непрерывного действия оборудованы механи-

ческими  загрузчиками  и  автоматикой.  Бассейн  разделяется  эк-
ранами, заградительными лодками. Загрузка и выработка произ-
водится непрерывно. Движение стекломассы происходит за счет 
непрерывной  выработки  и  конвекционных  потоков  вследствие 
разницы температур. 

Производительность  непрерывных  печей  –  до  250  т  стек-

ломассы  в  сутки;  коэффициент  полезного  действия  электриче-
ских  печей  в 3–5 раз  выше  вследствие  более  эффективного  ис-
пользования тепла и снижения теплопотерь. 

Выработка листового стекла: вытягивание (оконное стек-

ло  толщиной  до  6  мм);  прокат;  огневая  полировка  (флоат-
способ) (витринное, армированное и др.). 

Вытягивание  производят  вертикальным  и  горизонтальным 

способами. 

1. Вертикальное вытягивание стекла (ВВС) производится с 

помощью  шамотной  «лодочки»  в  машинах  ВВС  (высота  –  
5–7 м, несколько секций). Скорость вытягивания – 120 м/ч, ши-
рина  ленты  стекла  –  до  4,5  м.  Недостаток  –  нельзя  полностью 
устранить  полосность  и  волнистость  стекла.  При  безлодочном  
способе  вместо  лодочки  используют  поплавок  со  сквозной  
щелью. 

2. Горизонтальный безлодочный (поплавок) способ: сначала 

стекломасса вытягивается вертикально, потом загибается и лен-
та  тянется  горизонтально.  Скорость  вытягивания  –  до  180  м/ч, 
толщина стекла – 0,6–30 мм. 

Способ  проката  (цветное  утолщенное,  армированное, 

узорчатое,  волнистое).  Прокат  производится  металлическими 
валками  из  жароупорной  стали,  охлаждаемыми  водой.  Стекло-

117 

масса поступает через сливной порог (щель). Различают перио-
дический и непрерывный способы проката, в соответствии с ви-
дом печей для варки. 

Изготавливается стеклолента толщиной 3–40 мм, шириной 

3000 мм. Скорость проката – 240 м/ч и более.  

Для изготовления узорчатого стекла на поверхности одного 

из  валков  прокатной  машины  имеются  рифления.  При  армиро-
вании металлическая сетка проходит между валками и запрессо-
вывается  в  стекломассу.  Волнистые  листы  получают  на  специ-
альных гофрирующих станках. 

Недостатки проката: нельзя получать стекло тоньше 3 мм; 

необходима  дополнительная  шлифовка  и  полировка  поверхно-
сти, что ведет к удорожанию производства. Шлифовку проводят 
на  специальных  установках  или  конвейерах;  абразивы:  песок, 
корунд, карборунд. Полировка производится войлоком с добав-
лением полировальных порошков (оксид железа). 

Флоат-способ  –  самопроизвольное  формование  стекла  на 

расплаве металла (олова, сплава свинца, меди и др.). Отличается 
высокой  степенью  полировки  и  ровностью  поверхности.  Ис-
пользуется для специальных стекол: светопоглощающих, тепло-
отражающих.  Под  действием  электрического  поля  происходит 
внедрение  ионов  металла  в  поверхностный  слой  стекла.  Этим 
способом  изготавливают  высококачественное  цветное  стекло 
(серое,  бронзовое,  «метелица»).  Способ  экономичен,  высоко-
производителен, позволяет изготавливать стекло высокого каче-
ства. Вытесняет машины ВВС. 

Отжиг  необходим  для  уменьшения  остаточных  напряже-

ний:  медленное  охлаждение  стекла  в  интервале  отжига  –  530– 
470 ºС (4–8 мин), затем – быстрое охлаждение до 20–50 ºС. 

Закалка  (термическая  обработка)  создает  сжимающие  на-

пряжения во внешних слоях и растягивающие – во внутренних. 
Предел прочности при изгибе возрастает до 270 МПа. Произво-
дится  нагрев  до  температуры  потери  хрупкости  (630–650  ºС),