Glas ist eines der ältesten und vielseitigsten Materialien der Menschheit.

Glas kennt der Mensch schon sehr lange. Fayence-Dekorationen, die von Archäologen aus der Zeit der ersten Dynastie der Pharaonen gefunden wurden, weisen darauf hin, dass Glas bereits vor 5.000 Jahren in Ägypten bekannt war. Ein bei Ausgrabungen in Mesopotamien entdecktes Zylindersiegel aus Glas stammt aus der Zeit der akkadischen Dynastie, ist also über 4.000 Jahre alt. In Japan und Indien gefundene Glaswaren wurden vor etwa 2.000 Jahren hergestellt. Wissenschaftler haben jedoch keine gemeinsame Meinung über Zeit und Ort des Auftretens von Glas.

Wie ist Glas entstanden?

Eine der Legenden besagt, dass die phönizischen Kaufleute während ihres Aufenthalts am sandigen Ufer Essen kochten. Sie bauten den Herd nicht aus Steinen, sondern aus ihren Stücken afrikanischer Soda. Als Brennstoff diente Stroh. Als sie morgens aufwachten, fanden sie einen Glasbarren in der Asche.

Russische Handwerker kannten die Geheimnisse der Glasherstellung vor mehr als tausend Jahren. Alkali, Sand und Kalk waren damals die Rohstoffe für die Glasherstellung. Als Alkali wurde Pflanzenasche oder Soda verwendet.

Chemische Zusammensetzung von Glas

Gläser sind natürlich und künstlich. Natürliches Glas kann zum Beispiel bei einem Vulkanausbruch entstehen oder wenn ein Blitz in Quarzsandablagerungen einschlägt. Aber in der Natur gibt es so wenige Möglichkeiten zur Bildung von natürlichem Glas, dass der Mensch längst gelernt hat, sich künstliches Glas für seinen Bedarf zu beschaffen.

Glas- ein durch Unterkühlung der Schmelze erhaltener amorpher Körper, der aus verschiedenen Oxiden besteht.

Je nachdem, welches Oxid der Hauptbestandteil ist, werden Silikatgläser (SiO2), Borat- (B203), Phosphat- (P205) und kombinierte (Borosilikat etc.) Gläser unterschieden.

Silikatglas

Am gebräuchlichsten ist Silikatglas. Sein Hauptbestandteil ist Siliziumdioxid (SiO2). 70-75% Glas besteht daraus. Siliziumdioxid wird aus Quarzsand gewonnen. Calciumoxid (CaO) ist der zweite Bestandteil von Glas und verleiht ihm chemische Beständigkeit und Brillanz. In der Antike dienten Muscheln oder Baumasche als Quelle für Kalziumoxid, da Kalkstein den Menschen nicht bekannt war. Neben diesen beiden Komponenten enthält Glas Natriumoxid (Na2O) und Kaliumoxid (K2O), die zum Schmelzen von Glas notwendig sind. Die Oxidquellen sind Soda (Na2CO3) und Pottasche (K2CO3). Besteht das Glas nur aus hochreinem Quarz, spricht man von Quarz.

Physikalische Eigenschaften von Glas

Entsprechend den physikalischen Eigenschaften wird das Glas in gewöhnliches, hitzebeständiges und farbiges Glas eingeteilt.

Gewöhnliche Brille

Drei Gruppen gewöhnlicher Gläser sind bekannt: Kalk-Natrium, Kalk-Kalium und Kalk-Natrium-Kalium.

Kalk-Natrium, oder Soda, Glas wird zur Herstellung von Fensterglas, Geschirr verwendet.

Hohe Temperaturbeständigkeit Kalk-Kalium, oder Pottasche ermöglicht Glas seine Verwendung bei der Herstellung von Geräten und hochwertigem Geschirr.

Kalk-Natrium-Kalium Glas hat eine hohe chemische Beständigkeit. Am häufigsten bei der Herstellung von Geschirr verwendet.

Zerbrechlichkeit ist der Hauptnachteil von herkömmlichem Glas. Um den Anwendungsbereich von gewöhnlichem Glas zu erweitern, wird gehärtetes und gehärtetes Glas erhalten, das als Stalinit bezeichnet wird. Gewöhnliches Glas wird auch zur Herstellung von Triplex-Verbundglas verwendet.

Hitzebeständige Gläser

Hitzebeständige Gläser werden als feuerfest, hitzebeständig bezeichnet. Sie werden in Produkten verwendet, die unter besonderen Bedingungen betrieben werden. Zu den hitzebeständigen Gläsern gehören Borosilikatglas, Laborglas und Keramikglas.

Die hohe Korrosionsbeständigkeit von Borosilikatglas und seine Hitzebeständigkeit ermöglichen den Einsatz dieses Glases für den Bau von Sonderanlagen in der Verfahrenstechnik. Dieses Glas eignet sich auch hervorragend als hitzebeständiges Kochgeschirr. Das gleiche hochwertige Geschirr kann aus Laborglas hergestellt werden. Und im Maschinenbau werden Sitalls erfolgreich eingesetzt.

Farbige Gläser

Nach dem Aushärten hat die Glasmasse einen bläulich-grünen oder gelblich-grünen Farbton. Werden aber verschiedene Metalloxide in die Charge eingebracht, die während des Glasschmelzprozesses ihre Struktur verändern, dann kann das Glas nach dem Abkühlen bestimmte Farben aus dem durchtretenden Lichtspektrum hervorheben.

Solche Gläser werden zur Herstellung von Kunstprodukten, Buntglasfenstern und Geschirr verwendet.

Glas verbindet zwei Elemente: Feuer und Eis. Feuer hilft dem Glas zu entstehen. Glas wird wie Eis, wenn es in Form eines Produkts erstarrt.

Glas ist für den modernen Menschen aus seinem Leben nicht mehr wegzudenken. Es umgibt uns überall: zu Hause, im Verkehr, bei der Arbeit und im Urlaub. Es ist unmöglich, mindestens eine Branche zu nennen, in der Glas nicht verwendet würde.

Alle Feststoffe werden in kristallin und amorph unterteilt. Amorphe haben eine ungeordnete Struktur und können bei ausreichend hoher Temperatur schmelzen. In der Wissenschaft wird alles Glas genannt. amorphe Körper, die durch Unterkühlung der Schmelze entstehen.

Glas wird im Alltag als transparentes zerbrechliches Material bezeichnet. Abhängig von der einen oder anderen Komponente, die Teil der ursprünglichen Glasmasse ist, unterscheidet die Industrie folgende Glasarten: Silikat, Borat, Borosilikat, Alumosilikat, Boroalumosilikat, Phosphat und andere.

Grundlegende Methode Glas wird durch Schmelzen einer Mischung aus Quarzsand (SiO2), Soda (Na2CO3) und Kalk (CaO) gewonnen. Es entsteht ein chemischer Komplex der Zusammensetzung Na2O*CaO*6SiO2.

Physikalische, mechanische und chemische Eigenschaften von Glas:

Dichte Gläser hängt von den Bestandteilen ab, aus denen sich ihre Zusammensetzung zusammensetzt. So ist eine Glasmasse, die große Mengen an Bleioxid enthält, dichter als Glas, das unter anderem aus Oxiden von Lithium, Beryllium oder Bor besteht.

Druckfestigkeit - die Fähigkeit des Materials, inneren Spannungen standzuhalten, wenn es irgendwelchen Belastungen von außen ausgesetzt wird. Dabei hängt der Grad der Festigkeit von einer bestimmten Glasart ab chemisch in seiner Zusammensetzung enthalten. Gläser, die Oxide von Calcium oder Bor enthalten, sind haltbarer. Gläser mit Blei- und Aluminiumoxiden zeichnen sich durch geringe Festigkeit aus. Verschiedene Beschädigungen (Risse, tiefe Kratzer) verringern die Festigkeit des Materials erheblich. Um den Festigkeitsindex künstlich zu erhöhen, wird die Oberfläche einiger Glasprodukte mit einem Organosiliciumfilm beschichtet.

Zerbrechlichkeit - die mechanische Eigenschaft von Körpern, unter Einwirkung äußerer Kräfte zu kollabieren. Der Wert der Zerbrechlichkeit von Glas hängt hauptsächlich nicht von der chemischen Zusammensetzung seiner Bestandteile ab, sondern in größerem Maße von der Homogenität der Glasmasse (die in seiner Zusammensetzung enthaltenen Komponenten müssen rein und rein sein) und der Wandstärke des Glases Produkt aus Glas.

Härte - die mechanische Eigenschaft eines Materials, dem Eindringen eines anderen, härteren Materials zu widerstehen. Es ist möglich, den Härtegrad eines bestimmten Materials anhand einer speziellen Skalentabelle zu bestimmen, die die Eigenschaften einiger Mineralien widerspiegelt, die in aufsteigender Reihenfolge angeordnet sind, beginnend mit dem weniger harten Talk, dessen Härte als eins genommen wird, und am härtesten endet Diamant mit einer Härte von 10 herkömmlich akzeptierten Einheiten Der Härtegrad einer bestimmten Glasart hängt hauptsächlich von der chemischen Zusammensetzung seiner Bestandteile ab. Somit verringert die Verwendung von Bleioxid bei der Herstellung von Glasmasse die Härte von Glas erheblich. Im Gegenteil, Silikatgläser lassen sich nur sehr schwer mechanisch bearbeiten.

Wärmekapazität - die Eigenschaft von Körpern, bei jedem Vorgang eine bestimmte Wärmemenge aufzunehmen und zu speichern, ohne den Zustand zu verändern. Die Wärmekapazität von Glas hängt direkt von der chemischen Zusammensetzung der Bestandteile ab, aus denen die anfängliche Glasmasse besteht. Je höher der Gehalt an Blei- und Bariumoxiden in der Glasmasse ist, desto geringer ist die Wärmeleitfähigkeit. Und leichte Oxide, wie beispielsweise Lithiumoxid, können die Wärmeleitfähigkeit von Glas erhöhen. Glas mit geringer Wärmekapazität kühlt deutlich langsamer ab.

Wärmeleitfähigkeit - die Eigenschaft von Körpern, Wärme durch sich selbst von einer Oberfläche zur anderen zu übertragen, sofern dies der Fall ist unterschiedliche Temperatur. Glas leitet Wärme nicht gut. Außerdem wurde für Quarzglas die höchste Wärmeleitfähigkeit festgestellt. Mit abnehmendem Anteil von Siliziumoxid an der Gesamtglasmasse oder wenn es durch eine andere Substanz ersetzt wird, nimmt die Wärmeleitfähigkeit ab.

Erweichungsstarttemperatur ist die Temperatur, bei der ein amorpher Körper zu erweichen und zu schmelzen beginnt. Das härteste Quarzglas beginnt sich erst bei einer Temperatur von 1200-1500 ° C zu verformen. Andere Glasarten erweichen bereits bei einer Temperatur von 550-650 0 C. Der Wert der Temperatur des Schmelzbeginns einer bestimmten Sorte und Glasart wird durch die chemische Zusammensetzung der Komponenten bestimmt. So erhöhen feuerfeste Oxide von Silizium oder Aluminium das Temperaturniveau des Erweichungsbeginns, und niedrig schmelzende (Natrium- und Kaliumoxide) senken es dagegen.

Wärmeausdehnung - das Phänomen der Ausdehnung der Körpergröße unter dem Einfluss hoher Temperaturen. Veredelungsmaterialien sollten so ausgewählt werden, dass der Wert ihrer Wärmeausdehnung dem gleichen Indikator der Glasmasse des Hauptprodukts entspricht. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Gläsern hängt direkt von der chemischen Zusammensetzung der Ausgangsmasse ab. Je mehr Alkalioxide in der Glasmasse enthalten sind, desto höher ist der Wärmeausdehnungsindex, und umgekehrt verringert das Vorhandensein von Silizium-, Aluminium- und Boroxiden im Glas diesen Wert.

Hitzebeständigkeit - die Fähigkeit von Glas, Korrosion und Zerstörung infolge einer starken Änderung der Außentemperatur zu widerstehen. Dieser Koeffizient hängt nicht nur von der chemischen Zusammensetzung der Masse ab, sondern auch von der Größe des Produkts sowie von der Menge der Wärmeübertragung auf seiner Oberfläche.

Chemische Resistenz - die Fähigkeit eines Körpers, der Einwirkung von Wasser, Salzlösungen, Gasen und Luftfeuchtigkeit nicht zu erliegen. Indikatoren für die chemische Beständigkeit hängen von der Qualität der Glasmasse und des Einflussmittels ab. So kann Glas, das unter Wassereinwirkung nicht korrodiert, durch Einwirkung von Laugen und Salzlösungen verformt werden.

Optische Eigenschaften:

Lichtbrechung - Ändern der Richtung des Lichtstrahls, wenn er die Grenze zweier transparenter Medien passiert. Der Wert, der die Brechung von Glaslicht angibt, ist immer größer als eins.

Reflexion von Licht - Dies ist die Rückkehr eines Lichtstrahls, wenn er auf die Oberfläche zweier Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes fällt.

Lichtstreuung - die Zerlegung eines Lichtstrahls in ein Spektrum, wenn er gebrochen wird. Der Wert der Lichtstreuung von Glas hängt direkt von der chemischen Zusammensetzung des Materials ab. Das Vorhandensein von schweren Oxiden in der Glasmasse erhöht den Dispersionsindex.

Lichtabsorption - die Fähigkeit eines Mediums, die Intensität des Durchgangs eines Lichtstrahls zu verringern. Die Lichtabsorptionsrate von Gläsern ist gering. Es nimmt nur bei der Herstellung von Glas unter Verwendung verschiedener Farbstoffe sowie spezieller Verfahren zur Verarbeitung von Fertigprodukten zu.

Lichtstreuung ist die Ablenkung von Lichtstrahlen in verschiedene Richtungen. Der Lichtstreuungsindex hängt von der Qualität der Glasoberfläche ab. Wenn der Strahl also durch eine raue Oberfläche geht, wird er teilweise gestreut, und daher sieht ein solches Glas durchscheinend aus.

Die Terminologiekommission der Akademie der Wissenschaften der UdSSR hat Glas wie folgt definiert:

„Als Glas werden alle amorphen Körper bezeichnet, die durch Unterkühlung der Schmelze erhalten werden, unabhängig von der chemischen Zusammensetzung und dem Temperaturbereich der Erstarrung, und die infolge einer allmählichen Erhöhung der Viskosität die mechanischen Eigenschaften von Festkörpern und den Übergangsprozess von a besitzen flüssige Zustand in einen glasigen Zustand muss reversibel sein."

Glas gilt als Fachbegriff im Gegensatz zum wissenschaftlichen Begriff „glasiger Zustand“. Es können Bläschen oder kleine Kristalle im Glas sein. In einem glasartigen Material können sogar sehr viele winzige Kristalle speziell geformt werden, die das Material undurchsichtig machen oder ihm eine andere Farbe verleihen. Solches Material wird "milchiges" Glas, farbiges Glas usw. genannt.

Moderne Konzepte unterscheiden zwischen den Begriffen „Glas“ und „glasiger Zustand“. "Glasartig": "Eine feste, nicht kristalline Substanz, die durch Abkühlen einer Flüssigkeit mit einer ausreichenden Geschwindigkeit gebildet wird, um eine Kristallisation während des Abkühlens zu verhindern." NV Solomin, „Glas ist ein Material, das hauptsächlich aus einer glasartigen Substanz besteht.“

Alle Substanzen im glasigen Zustand haben mehrere gemeinsame physikalische und chemische Eigenschaften. Typische Glaskörper:

1. Isotope, d.h. ihre Eigenschaften sind in allen Richtungen gleich;

2. sie schmelzen beim Erhitzen nicht wie Kristalle, sondern erweichen allmählich und gehen von einem spröden in einen viskosen, hochviskosen und tropfenflüssigen Zustand über;

3. reversibel schmelzen und aushärten und ihre ursprünglichen Eigenschaften wiedererlangen.

Die Reversibilität der Pressen und Eigenschaften zeigt, dass glasbildende Schmelzen und erstarrtes Glas echte Lösungen sind. Der Übergang eines Stoffes vom flüssigen in den festen Zustand bei Temperaturabfall kann auf zwei Arten erfolgen: Der Stoff kristallisiert oder verfestigt sich in Form von Glas.

Fast alle Substanzen können dem ersten Weg folgen. Der Kristallisationsweg ist jedoch nur solchen Stoffen gemeinsam, die im flüssigen Zustand eine niedrige Viskosität aufweisen und deren Viskosität bis zum Zeitpunkt der Kristallisation relativ langsam ansteigt.

Zur zweiten Gruppe hängen sie entscheidend von der Konzentration an Alkalien oder von der Konzentration beliebiger anderer ausgewählter Komponenten ab. Ihre Abhängigkeit von der Zusammensetzung beeinflusst: Viskosität, elektrische Leitfähigkeit, Ionendiffusionsrate, dielektrische Verluste, chemische Beständigkeit, Lichtdurchlässigkeit, Härte, Oberflächenspannung.

Physikalische Eigenschaften Glas

Die Dichte von gewöhnlichem Natrium-Kalium-Silikatglas, einschließlich Fensterglas, schwankt zwischen 2500-2600 kg/m3. Bei einem Temperaturanstieg von 20 auf 1300 ° C nimmt die Dichte der meisten Gläser um 6-12% ab, dh um 100 ° C nimmt die Dichte um 15 kg / m3 ab. Die Druckfestigkeit von herkömmlichem getempertem Glas beträgt 500-2000 MPa, Fensterglas 900-1000 MPa.

Die Härte von Glas hängt von der chemischen Zusammensetzung ab. Gläser haben unterschiedliche Härten innerhalb von 4.000-10.000 MPa. Am härtesten ist Quarzglas, mit zunehmendem Gehalt an Alkalioxiden nimmt die Härte von Gläsern ab.

Zerbrechlichkeit. Glas ist zusammen mit Diamant und Quarz ein vollkommen sprödes Material. Da die Sprödigkeit beim Schlag am stärksten ausgeprägt ist, wird sie durch Schlagzähigkeit charakterisiert. Die Schlagzähigkeit von Glas hängt von der spezifischen Viskosität ab.

Wärmeleitfähigkeit. Quarzgläser haben die höchste Wärmeleitfähigkeit. Gewöhnliches Fensterglas hat 0,97 W/(m.K). Mit steigender Temperatur steigt die Wärmeleitfähigkeit, die Wärmeleitfähigkeit hängt von der chemischen Zusammensetzung des Glases ab.

Die hohe Transparenz von Oxidgläsern hat sie für die Verglasung von Gebäuden, Spiegeln und optischen Geräten, einschließlich Laser-, Fernseh-, Film- und Fotoausrüstung usw., unverzichtbar gemacht. Bei Bauglas, Fensterglas, Displayglas muss berücksichtigt werden, dass der Lichttransmissionskoeffizient direkt vom Reflexionsvermögen der Glasoberfläche und von deren Absorptionsvermögen abhängt. Theoretisch kann sogar perfektes Glas, das kein Licht absorbiert, nicht mehr als 92 % des Lichts durchlassen.

Optische Eigenschaften von Glas: Der Brechungsindex ist die Fähigkeit von Glas, einfallendes Licht zu brechen. Für die Herstellung keramischer Farbstoffe ist der Brechungsindex sehr wichtig. Es hängt davon ab, wie viel Licht es reflektiert. keramisches Produkt und wie es aussehen wird.

Mechanische Eigenschaften: Elastizität ist die Eigenschaft eines Festkörpers, nach Beendigung der Belastung seine ursprüngliche Form wieder herzustellen. Die Elastizität ist durch Größen wie den Modul der normalen Elastizität gekennzeichnet, der die Größe der Spannungen bestimmt, die unter dem Einfluss einer Zugbelastung (Druck) auftreten.

Innere Reibung: Glasartige Systeme haben die Fähigkeit, mechanische, insbesondere Schall- und Ultraschallschwingungen zu absorbieren. Die Dämpfung von Schwingungen hängt von der Zusammensetzung der Inhomogenitäten im Glas ab.

Die thermischen Eigenschaften von Silikatsystemen sind die wichtigsten Eigenschaften sowohl bei der Untersuchung als auch bei der Herstellung von Keramik- und Glasprodukten.

Spezifische Wärmekapazität: - bestimmt durch die Wärmemenge Q, die erforderlich ist, um eine Masseeinheit Glas um 1°C zu erwärmen.

Chemische Beständigkeit - Beständigkeit gegen verschiedene aggressive Medien - eine der ganz wichtigen Eigenschaften von Gläsern ist wichtig für die Medizin. Gehärtete Gläser zerfallen 1,5-2 Mal schneller als gut getemperte Gläser. Im modernen Bauwesen werden für Fenster, Türen und andere Öffnungen spezielle Gläser mit Sonnen- und Wärmeschutzeigenschaften verwendet. Für diese Gläser ist es wichtig, die spektrale Natur des Lichtstroms, der die Klärung durchlaufen hat, die Beurteilung des Farbtons. Basierend auf diesen Eigenschaften wird eine bestimmte Glasart ausgewählt, sowie die Bestimmung der thermischen und lichttechnischen Eigenschaften, deren Einfluss auf die Arbeitsbedingungen, die Gestaltung von Gebäuden und Bauwerken.

Fenster sind seit langem dafür gemacht, einen Wohnraum zu erhellen und ihm Komfort zu verleihen. Da Glas eine Seltenheit war, wurden stattdessen andere Materialien verwendet. Glücklicherweise ist Glas heutzutage keine Seltenheit: Es wird überall und für verschiedene Zwecke verwendet. Darüber hinaus können Sie nicht nur gewöhnliches Fensterglas, sondern auch farbiges Glas für die Herstellung von Buntglasfenstern kaufen.

Alle Feststoffe werden in kristallin und amorph unterteilt. Letztere haben die Eigenschaft, bei ausreichend hoher Temperatur zu schmelzen. Im Gegensatz zu kristallinen Körpern haben sie eine Struktur mit nur kleinen Bereichen geordneter Ionen, und diese Bereiche sind miteinander verbunden, so dass sie eine Asymmetrie bilden.

In der Wissenschaft (Chemie, Physik) ist es üblich, alle amorphen Körper, die durch Unterkühlung der Schmelze entstehen, als Glas zu bezeichnen. Diese Körper sind aufgrund der allmählichen Erhöhung des Viskositätsgrades mit allen Merkmalen fester Körper ausgestattet. Sie haben auch die Eigenschaft eines umgekehrten Übergangs von einem festen in einen flüssigen Zustand.

Glas wird im Alltag als transparentes zerbrechliches Material bezeichnet. Abhängig von der einen oder anderen Komponente, die Teil der ursprünglichen Glasmasse ist, unterscheidet die Industrie folgende Glasarten: Silikat, Borat, Borosilikat, Alumosilikat, Boroalumosilikat, Phosphat und andere.

Wie jeder andere physische Körper hat Glas eine Reihe von Eigenschaften.

Physikalische und mechanische Eigenschaften von Glas

Glasdichte hängt von den Bestandteilen ab, die in ihrer Zusammensetzung enthalten sind. So ist eine Glasmasse, die große Mengen an Bleioxid enthält, dichter als Glas, das unter anderem aus Oxiden von Lithium, Beryllium oder Bor besteht. In der Regel liegt die durchschnittliche Dichte von Glas (Fenster, Behälter, hochwertiges, hitzebeständiges) im Bereich von 2,24 × 10 Kubikmeter - 2,9 × 10 Kubikmeter kg/m3. Die Kristalldichte ist etwas höher: von 3,5 x 10 in einem Würfel - 3,7 x 10 in einem Würfel von kg / m3.

Stärke. Unter der Druckfestigkeit versteht man in Physik und Chemie die Fähigkeit eines Materials, inneren Spannungen standzuhalten, wenn es irgendwelchen Belastungen von außen ausgesetzt wird. Die Zugfestigkeit von Glas beträgt 500 bis 2000 MPa (Kristall - 700-800 MPa). Vergleichen wir diesen Wert mit der Festigkeit von Gusseisen und Stahl: 600-1200 bzw. 2000 MPa.

Gleichzeitig hängt der Festigkeitsgrad einer bestimmten Glasart von der darin enthaltenen chemischen Substanz ab.

Gläser, die Oxide von Calcium oder Bor enthalten, sind haltbarer. Gläser mit Blei- und Aluminiumoxiden zeichnen sich durch geringe Festigkeit aus.

Zugfestigkeit Die Glaszugfestigkeit beträgt nur 35-100 MPa. Der Grad der Zugfestigkeit von Glas hängt weitgehend vom Vorhandensein verschiedener auf seiner Oberfläche gebildeter Defekte ab. Verschiedene Beschädigungen (Risse, tiefe Kratzer) verringern die Festigkeit des Materials erheblich. Um den Festigkeitsindex künstlich zu erhöhen, wird die Oberfläche einiger Glasprodukte mit einem Organosiliciumfilm beschichtet.

Zerbrechlichkeit- die mechanische Eigenschaft von Körpern, unter Einwirkung äußerer Kräfte zu kollabieren. Der Wert der Zerbrechlichkeit von Glas hängt hauptsächlich nicht von der chemischen Zusammensetzung seiner Bestandteile ab, sondern in größerem Maße von der Homogenität der Glasmasse (die in seiner Zusammensetzung enthaltenen Komponenten müssen rein und rein sein) und der Wandstärke des Glases Produkt aus Glas.

Härte bezeichnen die mechanische Eigenschaft eines Materials, dem Eindringen eines anderen, härteren Materials zu widerstehen. Es ist möglich, den Härtegrad eines bestimmten Materials anhand einer speziellen Skalentabelle zu bestimmen, die die Eigenschaften einiger Mineralien widerspiegelt, die in aufsteigender Reihenfolge angeordnet sind, beginnend mit dem weniger harten Talk, dessen Härte als eins genommen wird, und endet mit dem härtesten - Diamant mit einer Härte von 10 konventionell akzeptierten Einheiten.

Oft wird die Härte von Glas durch Schleifen „gemessen“, wobei die sogenannte abrasive Härtemethode verwendet wird. In diesem Fall wird sein Wert in Abhängigkeit von der Ablöserate einer Einheitsoberfläche des Glasprodukts unter bestimmten Schleifbedingungen eingestellt.

Härtegrad Die eine oder andere Glasart hängt hauptsächlich von der chemischen Zusammensetzung ihrer Bestandteile ab. Somit verringert die Verwendung von Bleioxid bei der Herstellung von Glasmasse die Härte von Glas erheblich. Im Gegenteil, Silikatgläser lassen sich nur sehr schwer mechanisch bearbeiten.

Wärmekapazität ist die Eigenschaft von Körpern, bei jedem Prozess eine bestimmte Menge Wärme aufzunehmen und zu speichern, ohne den Zustand zu ändern.

Wärmekapazität von Glas hängt direkt von der chemischen Zusammensetzung der Bestandteile ab, aus denen die anfängliche Glasmasse besteht. Seine spezifische Wärme bei einer Durchschnittstemperatur beträgt 0,33-1,05 J / (kgxK). Je höher der Gehalt an Blei- und Bariumoxiden in der Glasmasse ist, desto niedriger ist außerdem der Wärmeleitfähigkeitsindex. Aber auch leichte Oxide, wie zB Lithiumoxid, können die Wärmeleitfähigkeit von Glas erhöhen.

Bei der Herstellung von Glasprodukten ist zu beachten, dass amorphe Körper mit geringer Wärmekapazität deutlich langsamer abkühlen als Körper mit hoher Wärmekapazität. Bei solchen Körpern steigt auch die Wärmekapazität mit zunehmender Außentemperatur. Darüber hinaus wächst diese Zahl im flüssigen Zustand etwas schneller. Dies gilt auch für Gläser verschiedener Typen.

Wärmeleitfähigkeit. Dieser Begriff bezeichnet in der Wissenschaft die Eigenschaft von Körpern, Wärme durch sich selbst von einer Oberfläche zur anderen weiterzugeben, sofern diese unterschiedliche Temperaturen aufweisen.

Es ist bekannt, dass Glas Wärme schlecht leitet (diese Eigenschaft wird übrigens häufig beim Bau von Gebäuden verwendet). Das Niveau seiner Wärmeleitfähigkeit beträgt durchschnittlich 0,95-0,98 W / (m x K). Außerdem wurde für Quarzglas die höchste Wärmeleitfähigkeit festgestellt. Mit abnehmendem Anteil von Siliziumoxid an der Gesamtglasmasse oder wenn es durch eine andere Substanz ersetzt wird, nimmt die Wärmeleitfähigkeit ab.

Erweichungsstarttemperatur- Dies ist die Temperatur, bei der der Körper (amorph) zu erweichen und zu schmelzen beginnt. Das härteste Quarzglas beginnt sich erst bei einer Temperatur von 1200-1500 ° C zu verformen. Andere Glasarten erweichen bereits bei einer Temperatur von 550-650 0 C. Diese Indikatoren sind bei verschiedenen Arbeiten mit Glas zu berücksichtigen: beim Blasen von Produkten, bei der Bearbeitung der Kanten dieser Produkte sowie beim thermischen Polieren ihrer Oberflächen.

Wert Schmelzstarttemperatur Die eine oder andere Sorte und Art von Glas wird durch die chemische Zusammensetzung der Komponenten bestimmt. So erhöhen feuerfeste Oxide von Silizium oder Aluminium das Temperaturniveau des Erweichungsbeginns, und niedrig schmelzende (Natrium- und Kaliumoxide) senken es dagegen.

Wärmeausdehnung. Dieser Begriff wird verwendet, um das Phänomen der Ausdehnung der Körpergröße unter dem Einfluss hoher Temperaturen zu bezeichnen. Dieser Wert ist bei der Herstellung von Glasprodukten mit verschiedenen Überzügen auf der Oberfläche sehr wichtig zu berücksichtigen. Veredelungsmaterialien sollten so ausgewählt werden, dass der Wert ihrer Wärmeausdehnung dem gleichen Indikator der Glasmasse des Hauptprodukts entspricht.

Wärmeausdehnungskoeffizient Glas hängt direkt von der chemischen Zusammensetzung der Ausgangsmasse ab. Je mehr Alkalioxide in der Glasmasse enthalten sind, desto höher ist der Wärmeausdehnungsindex, und umgekehrt verringert das Vorhandensein von Silizium-, Aluminium- und Boroxiden im Glas diesen Wert.

Hitzebeständigkeit Die Fähigkeit von Glas, Korrosion und Zerstörung infolge einer starken Änderung der Außentemperatur zu widerstehen, wird bestimmt. Dieser Koeffizient hängt nicht nur von der chemischen Zusammensetzung der Masse ab, sondern auch von der Größe des Produkts sowie von der Menge der Wärmeübertragung auf seiner Oberfläche.

Optische Eigenschaften von Glas

Lichtbrechung- so nennen sie in der Wissenschaft die Richtungsänderung eines Lichtstrahls, wenn er die Grenze zweier transparenter Medien passiert. Der Wert, der die Brechung von Glaslicht angibt, ist immer größer als eins.

Reflexion von Licht- Dies ist die Rückkehr eines Lichtstrahls, wenn er auf die Oberfläche zweier Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes fällt.

Lichtstreuung- die Zerlegung eines Lichtstrahls in ein Spektrum, wenn er gebrochen wird. Der Wert der Lichtstreuung von Glas hängt direkt von der chemischen Zusammensetzung des Materials ab. Das Vorhandensein von schweren Oxiden in der Glasmasse erhöht den Dispersionsindex. Diese Eigenschaft erklärt das Phänomen des sogenannten Lichtspiels in Kristallprodukten.

Durch Lichtabsorption Bestimmen Sie die Fähigkeit eines Mediums, die Intensität des Durchgangs eines Lichtstrahls zu verringern. Die Lichtabsorptionsrate von Gläsern ist gering. Es nimmt nur bei der Herstellung von Glas unter Verwendung verschiedener Farbstoffe sowie spezieller Verfahren zur Verarbeitung von Fertigprodukten zu.

Lichtstreuung ist die Ablenkung von Lichtstrahlen in verschiedene Richtungen. Der Lichtstreuungsindex hängt von der Qualität der Glasoberfläche ab. Wenn der Strahl also durch eine raue Oberfläche geht, wird er teilweise gestreut, und daher sieht ein solches Glas durchscheinend aus. Diese Eigenschaft wird in der Regel bei der Herstellung von Glaslampenschirmen für Lampen und Plafonds für Lampen verwendet.

Chemische Eigenschaften von Glas

Unter chemische Eigenschaften Es ist notwendig, die chemische Beständigkeit von Glas und daraus hergestellten Produkten hervorzuheben.

Als chemische Beständigkeit bezeichnet man in der Wissenschaft die Fähigkeit eines Körpers, der Einwirkung von Wasser, Salzlösungen, Gasen und Luftfeuchtigkeit nicht zu erliegen. Indikatoren für die chemische Beständigkeit hängen von der Qualität der Glasmasse und des Einflussmittels ab. So kann Glas, das unter Wassereinwirkung nicht korrodiert, durch Einwirkung von Laugen und Salzlösungen verformt werden.

Silikatgläser zeichnen sich durch eine außergewöhnliche Eigenschaftskombination, Transparenz, absolute Wasserdichtigkeit und universelle chemische Beständigkeit aus. All dies erklärt sich aus der spezifischen Zusammensetzung und Struktur von Glas.

Dichte Glas hängt von der chemischen Zusammensetzung ab und beträgt für herkömmliches Bauglas 2400...2600 kg/m 3 . Die Dichte von Fensterglas beträgt 2550 kg / m. Bleioxidhaltige Gläser („böhmischer Kristall“) zeichnen sich durch eine hohe Dichte aus - mehr als 3000 kg / m 3. Die Porosität und Wasseraufnahme von Glas sind fast gleich 0%.

Mechanische Eigenschaften. Glas in Gebäudestrukturen wird häufiger Biegung, Dehnung und Stoß und seltener Druck ausgesetzt, daher die Hauptindikatoren, die es bestimmen mechanische Eigenschaften, sollte als Zugfestigkeit und Sprödigkeit betrachtet werden.

theoretisch Glas Zugfestigkeit - (10...12) 10 3 MPa. In der Praxis liegt dieser Wert um das 200- bis 300-fache niedriger und reicht von 30 bis 60 MPa. Dies erklärt sich dadurch, dass es im Glas geschwächte Stellen gibt (Mikroinhomogenitäten, Oberflächendefekte, Eigenspannungen). Je größer die Größe der Glasprodukte ist, desto wahrscheinlicher ist das Vorhandensein solcher Bereiche. Ein Beispiel für die Abhängigkeit der Festigkeit von Glas von der Größe des Testprodukts ist Glasfaser. Fiberglas mit einem Durchmesser von 1 ... 10 Mikron hat eine Zugfestigkeit von 300 ... 500 MPa, also fast 10 mal höher als die von Flachglas. Reduzieren Sie stark die Zugfestigkeit der Glaskratzer; Darauf basiert das Schneiden von Glas mit einem Diamanten.

Druckfestigkeit von Glas hoch - 900 ... 1000 MPa, d.h. fast wie Stahl und Gusseisen. Im Temperaturbereich von - 50 bis + 70 ° C ändert sich die Festigkeit von Glas praktisch nicht.

Glas zeichnet sich bei normalen Temperaturen dadurch aus, dass es keine plastischen Verformungen aufweist. Unter Belastung gehorcht es dem Hookeschen Gesetz bis zum Sprödbruch. ElastizitätsmodulGlas E=(7...7,5) 10 4 MPa.

Zerbrechlichkeit - der Hauptnachteil von Glas. Der Hauptindikator für die Sprödigkeit ist das Verhältnis des Elastizitätsmoduls zur Zugfestigkeit E/R p . Für Glas sind es 1300 ... 1500 (für Stahl 400 ... 460, Gummi 0,4 ... 0,6). Darüber hinaus trägt die Gleichmäßigkeit der Struktur (Homogenität) des Glases zur ungehinderten Rissbildung bei, was eine notwendige Bedingung für das Auftreten von Sprödigkeit ist.

Glashärte, der von seiner chemischen Zusammensetzung her den Feldspäten nahe kommt, ist mit diesen Mineralen identisch und liegt je nach chemischer Zusammensetzung im Bereich von 5 ... 7 auf der Mohs-Skala.

Optische Eigenschaften Gläser zeichnen sich durch Lichtdurchlässigkeit (Transparenz), Lichtbrechung, Reflexion, Streuung usw. aus. Gewöhnliche Silikatgläser, mit Ausnahme von Spezialgläsern (siehe unten), lassen den gesamten sichtbaren Teil des Spektrums durch (bis zu 88 ... 92%). und übertragen praktisch keine ultravioletten und infraroten Strahlen. Brechungsindex von Bauglas (P= 1,50...1,52) bestimmt die Stärke des reflektierten Lichts und die Lichtdurchlässigkeit des Glases bei verschiedenen Lichteinfallswinkeln. Wenn der Lichteinfallswinkel von 0 auf 75° geändert wird, nimmt die Lichtdurchlässigkeit von Glas von 90 auf 50 % ab.

Wärmeleitfähigkeit verschiedene Sorten Glas hängt wenig von ihrer Zusammensetzung ab und beträgt 0,6 ... 0,8 W / (m K) und ist damit fast 10-mal niedriger als bei ähnlichen kristallinen Mineralien. Beispielsweise beträgt die Wärmeleitfähigkeit eines Quarzkristalls 7,2 W / (m K).

Koeffizient der linearen Wärmeausdehnung (CLTE) von Glas ist relativ klein (für gewöhnliches Glas 9 · 10 -6 K -1). Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit und des hohen Elastizitätsmoduls können die Spannungen, die im Glas bei starker einseitiger Erwärmung (oder Abkühlung) entstehen, Werte erreichen, die zur Zerstörung des Glases führen. Dies erklärt die relativ kleine Hitzebeständigkeit(Fähigkeit, plötzlichen Temperaturänderungen standzuhalten) von gewöhnlichem Glas. Es ist 70 ... 90 ° C.

Fähigkeit zur Schalldämmung Glas ist ziemlich hoch. Glas mit einer Dicke von 1 cm in Bezug auf die Schalldämmung entspricht ungefähr einer Ziegelmauer in einem halben Ziegel - 12 cm.

Chemische Resistenz Silikatglas ist eine seiner einzigartigsten Eigenschaften. Glas widersteht gut der Einwirkung von Wasser, Laugen und Säuren (mit Ausnahme von Fluss- und Phosphorsäure). Dies erklärt sich dadurch, dass unter Einwirkung von Wasser und wässrigen Lösungen Na + - und Ca ++ -Ionen aus der äußeren Glasschicht ausgewaschen werden und sich ein mit SiO 2 angereicherter chemisch beständiger Film bildet. Diese Folie schützt das Glas vor weiteren Beschädigungen.