Klaas on üks vanimaid ja mitmekülgsemaid materjale, mida inimene teab.

Inimene tunneb klaasi väga pikka aega. Vaaraode esimese dünastia ajast pärinevad arheoloogide leitud fajansist kaunistused näitavad, et klaasi tunti Egiptuses juba 5 tuhat aastat tagasi. Mesopotaamias väljakaevamistel avastatud klaassilindri pitser pärineb Akadi dünastia ajast ehk on üle 4000 aasta vana. Jaapanist ja Indiast leitud klaasnõud valmistati umbes 2000 aastat tagasi. Kuid teadlastel pole klaasi ilmumise aja ja koha kohta ühtset arvamust.

Kuidas klaas tekkis?

Üks legende räägib, et foiniikia kaupmehed küpsetasid seal viibides liivasel kaldal toitu. Nad ehitasid kolde mitte kividest, vaid oma Aafrika sooda tükkidest. Põhk oli kütuseks. Hommikul ärgates leidsid nad tuha pealt klaasiploki.

Vene käsitöölised teadsid klaasitootmise saladusi rohkem kui tuhat aastat tagasi. Sel ajal olid klaasitootmise tooraineks leelis, liiv ja lubi. Alusena kasutati taimetuhka või soodat.

Klaasi keemiline koostis

Prillid on looduslikud ja kunstlikud. Looduslik klaas võib tekkida näiteks vulkaanipurske ajal või siis, kui välk tabab kvartsliiva ladestusi. Kuid looduses on loodusliku klaasi tekkeks nii vähe võimalusi, et inimkond on ammu õppinud kunstklaasi oma vajadusteks hankima.

Klaas- sulandi ülejahutamisel saadud amorfne keha, mis koosneb erinevatest oksiididest.

Sõltuvalt sellest, milline oksiid on põhikomponendiks, eristatakse silikaatklaase (SiO2), boraatklaase (B203), fosfaatklaase (P205) ja kombineeritud (borosilikaat jne) klaase.

silikaatklaas

Kõige tavalisem on silikaatklaas. Selle põhikomponent on ränidioksiid (SiO2). 70-75% klaasist koosneb sellest. Ränidioksiidi saadakse kvartsliivast. Kaltsiumoksiid (CaO) on klaasi teine ​​komponent, mis annab sellele keemilise vastupidavuse ja sära. Iidsetel aegadel olid merekarbid või puutuhk kaltsiumoksiidi allikaks, kuna inimesed ei tundnud lubjakivi. Lisaks nendele kahele komponendile sisaldab klaas naatriumoksiidi (Na2O) ja kaaliumoksiidi (K2O), mis on vajalikud klaasi sulatamiseks. Oksiidide allikad on sooda (Na2CO3) ja kaaliumkloriid (K2CO3). Kui klaas koosneb ainult kõrge puhtusastmega ränidioksiidist, nimetatakse seda kvartsiks.

Klaasi füüsikalised omadused

Füüsikaliste omaduste järgi jagunevad klaasid tavaliseks, kuumakindlaks ja värviliseks.

Tavalised prillid

Tuntud on kolm tavaliste klaaside rühma: lubi-naatrium, lubi-kaalium ja lubi-naatrium-kaalium.

Lubi-naatrium, ehk sooda, klaasi kasutatakse aknaklaaside, nõude tootmiseks.

Kõrge temperatuuritaluvus lubi-kaalium, või potas, klaas võimaldab seda kasutada seadmete ja kvaliteetsete nõude tootmisel.

Lubi-naatrium-kaalium klaasil on kõrge keemiline vastupidavus. Kõige sagedamini kasutatakse roogade valmistamisel.

Haprus on tavapärase klaasi peamine puudus. Tavalise klaasi ulatuse laiendamiseks seda karastatakse ja saadakse karastatud klaas, mida nimetatakse staliniidiks. Tavalist klaasi kasutatakse ka triplex – lamineeritud klaasi loomiseks.

Kuumakindlad klaasid

Kuumuskindlaid klaase nimetatakse tulekindlateks, kuumakindlateks. Neid kasutatakse toodetes, mida kasutatakse eritingimustes. Kuumuskindlate klaaside hulka kuuluvad borosilikaatklaas, laboriklaas ja keraamiline klaas.

Borosilikaatklaasi kõrge korrosioonikindlus ja kuumakindlus võimaldavad seda klaasi kasutada keemiatehnika eripaigaldiste loomiseks. Sellest klaasist saab ka suurepäraseid kuumakindlaid kööginõusid. Sama kvaliteetset lauanõu saab valmistada laboriklaasist. Ja sitaale kasutatakse edukalt masinaehituses.

Värvilised prillid

Pärast kõvenemist on klaasimassil sinakasroheline või kollakasroheline toon. Aga kui laengusse tuuakse erinevaid metallioksiide, mis muudavad selle struktuuri klaasi sulamise käigus, siis pärast jahutamist suudab klaas seda läbivast valgusspektrist teatud värvid esile tõsta.

Selliseid klaase kasutatakse kunstitoodete, vitraažide, nõude valmistamiseks.

Klaas ühendab kaks elementi: tuli ja jää. Tuli aitab klaasil tekkida. Klaas muutub jääks, kui see toote kujul tahkub.

Kaasaegsetel inimestel on võimatu ette kujutada oma elu ilma klaasita. See ümbritseb meid kõikjal: kodus, transpordis, tööl ja puhkusel. Võimatu on nimetada vähemalt ühte tööstusharu, milles klaasi ei kasutataks.

Kõik tahked ained jagunevad kristalliliseks ja amorfseks. Amorfsed on korratu struktuuriga ja võivad sulada piisavalt kõrgel temperatuuril. Teaduses nimetatakse kõike klaasiks. amorfsed kehad, mis tekivad sulatise ülejahutuse tulemusena.

Klaasi nimetatakse igapäevaelus läbipaistvaks hapraks materjaliks. Olenevalt ühest või teisest komponendist, mis on algse klaasimassi osa, eristatakse tööstuses järgmisi klaasitüüpe: silikaat, boraat, borosilikaat, alumosilikaat, booraluminosilikaat, fosfaat ja teised.

Põhimeetod klaas saadakse kvartsliiva (SiO2), sooda (Na2CO3) ja lubja (CaO) segu sulatamisel. Tulemuseks on keemiline kompleks koostisega Na2O*CaO*6SiO2.

Klaasi füüsikalised, mehaanilised ja keemilised omadused:

Tihedus klaasid sõltuvad nende koostisest moodustavatest komponentidest. Seega on suures koguses pliioksiidi sisaldav klaasimass tihedam kui klaas, mis koosneb muude materjalide hulgas liitium-, berüllium- või boorioksiididest.

Survetugevus - materjali võime taluda sisepingeid, kui see puutub kokku väliste koormustega. Sel juhul sõltub teatud tüüpi klaasi tugevusaste keemiline sisaldub selle koostises. Kaltsium- või boorioksiide sisaldavad klaasid on vastupidavamad. Plii- ja alumiiniumoksiididega klaase iseloomustab madal tugevus. Erinevad kahjustused (praod, sügavad kriimud) vähendavad oluliselt materjali tugevust. Tugevusindeksi kunstlikuks suurendamiseks kaetakse osade klaastoodete pind räniorgaanilise kilega.

haprus - kehade mehaaniline omadus välisjõudude toimel kokku kukkuda. Klaasi hapruse väärtus ei sõltu peamiselt mitte selle koostisosade keemilisest koostisest, vaid suuremal määral klaasimassi homogeensusest (koostises olevad komponendid peavad olema puhtad, puhtad) ja klaasi seina paksusest. klaasist toode.

Kõvadus - ühe materjali mehaaniline omadus takistada teise, kõvema materjali tungimist sellesse. Konkreetse materjali kõvadusastet on võimalik määrata spetsiaalse skaalatabeli abil, mis kajastab mõne mineraali omadusi ja mis on järjestatud kasvavas järjekorras, alustades vähemkõvadest talgist, mille kõvadus võetakse üheks ja lõpetades kõige kõvemaga – teemandiga, mille kõvadus on tinglikult aktsepteeritud 10 ühikut.Konkreetse klaasiliigi kõvadusaste sõltub peamiselt selle koostisosade keemilisest koostisest. Seega vähendab pliioksiidi kasutamine klaasimassi loomisel oluliselt klaasi kõvadust. Ja vastupidi, silikaatklaase on mehaaniliselt üsna raske töödelda.

Soojusmahtuvus - kehade omadus vastu võtta ja salvestada teatud kogus soojust mis tahes protsessis ilma olekut muutmata. Klaasi soojusmahtuvus sõltub otseselt klaasi algmassi moodustavate komponentide keemilisest koostisest. Mida suurem on plii- ja baariumoksiidide sisaldus klaasimassis, seda madalam on soojusjuhtivus. Ja kerged oksiidid, nagu näiteks liitiumoksiid, võivad suurendada klaasi soojusjuhtivust. Madala soojusmahutavusega klaas jahtub palju aeglasemalt.

Soojusjuhtivus – kehade omadus lasta enda kaudu soojust ühelt pinnalt teisele, eeldusel, et neil on erinev temperatuur. Klaas ei juhi soojust hästi. Veelgi enam, kõrgeim soojusjuhtivus oli kvartsklaasil. Ränioksiidi osakaalu vähenemisega klaasi kogumassis või kui see asendatakse mõne muu ainega, väheneb soojusjuhtivuse tase.

Pehmenemise algustemperatuur on temperatuur, mille juures amorfne keha hakkab pehmenema ja sulama. Kõige kõvem - kvartsklaas - hakkab deformeeruma alles temperatuuril 1200-1500 ° C. Teised klaasiliigid pehmenevad juba temperatuuril 550-650 0C. Konkreetse klassi ja tüüpi klaasi sulamise alguse temperatuuri väärtuse määrab komponentide keemiline koostis. Niisiis tõstavad räni või alumiiniumi tulekindlad oksiidid pehmenemise alguse temperatuuritaset, madala sulamistemperatuuriga oksiidid (naatrium- ja kaaliumoksiidid), vastupidi, alandavad seda.

soojuspaisumine - keha suuruse laienemise nähtus kõrgete temperatuuride mõjul. Viimistlusmaterjalid tuleks valida nii, et nende soojuspaisumise väärtus vastaks põhitoote klaasimassi samale näitajale. Klaaside soojuspaisumise koefitsient sõltub otseselt algmassi keemilisest koostisest. Mida rohkem leelisoksiide on klaasimassis, seda suurem on soojuspaisumisindeks ja vastupidi, räni-, alumiinium- ja booroksiidide olemasolu klaasis vähendab seda väärtust.

Kuumakindlus - klaasi võime vastu pidada korrosioonile ja hävimisele välistemperatuuri järsu muutuse tagajärjel. See koefitsient ei sõltu mitte ainult massi keemilisest koostisest, vaid ka toote suurusest, samuti selle pinnal oleva soojusülekande kogusest.

Keemiline vastupidavus - keha võime mitte alluda vee, soolalahuste, gaaside ja õhuniiskuse mõjule. Keemilise vastupidavuse näitajad sõltuvad klaasimassi kvaliteedist ja mõjuainest. Seega võib klaas, mis veega kokkupuutel ei korrodeeru, leelise- ja soolalahustega kokkupuutel deformeeruda.

Optilised omadused:

Valguse murdumine - valguskiire suuna muutmine, kui see läbib kahe läbipaistva kandja piiri. Klaasi valguse murdumist näitav väärtus on alati suurem kui üks.

valguse peegeldus - see on valguskiire tagasitulek, kui see langeb kahe erineva murdumisnäitajaga meediumi pinnale.

Kerge dispersioon - valguskiire lagunemine spektriks selle murdmisel. Klaasi valguse dispersiooni väärtus sõltub otseselt materjali keemilisest koostisest. Raskete oksiidide esinemine klaasimassis suurendab dispersiooniindeksit.

valguse neeldumine - keskkonna võime vähendada valguskiire läbimise intensiivsust. Prillide valguse neeldumismäär on madal. See suureneb ainult klaasi valmistamisel, kasutades erinevaid värvaineid, samuti valmistoodete töötlemise erimeetodeid.

valguse hajumine on valguskiirte kõrvalekaldumine erinevatesse suundadesse. Valguse hajumise indeks sõltub klaaspinna kvaliteedist. Niisiis, läbides kareda pinna, on tala osaliselt hajutatud ja seetõttu näeb selline klaas välja poolläbipaistev.

NSVL Teaduste Akadeemia terminoloogiakomisjon andis klaasile järgmise definitsiooni:

"Klaas viitab kõigile amorfsetele kehadele, mis on saadud sulati ülejahutamisel, olenemata tahkestumise keemilisest koostisest ja temperatuurivahemikust ning millel on viskoossuse järkjärgulise suurenemise tulemusena tahkete ainete mehaanilised omadused ja üleminekuprotsess vedel olek klaasjaks peab olema pöörduv."

Klaasi peetakse tehniliseks terminiks, mitte teaduslikule terminile "klaasjas olek". Klaasis võivad olla mullid, väikesed kristallid. Klaasjas ainest valmistatud materjalis võib isegi spetsiaalselt moodustuda väga suur hulk tillukesi kristalle, mis muudavad materjali läbipaistmatuks või annavad sellele teistsuguse värvi. Sellist materjali nimetatakse "piimseks" klaasiks, värviliseks klaasiks jne.

Kaasaegsed mõisted eristavad mõisteid "klaas" ja "klaasjas olek". "Klaasjas": "tahke mittekristalliline aine, mis tekib vedeliku jahutamisel kiirusega, mis on piisav, et vältida kristalliseerumist jahutamise ajal." N.V. Solomin, "klaas on materjal, mis koosneb peamiselt klaasjas ainest."

Kõikidel klaasjas olekus ainetel on mitmeid ühiseid füüsikalisi ja keemilisi omadusi. Tüüpilised klaasjad kehad:

1. isotoobid, s.o. nende omadused on igas suunas ühesugused;

2. kuumutamisel nad ei sula nagu kristallid, vaid pehmenevad järk-järgult, muutudes rabedast viskoosseks, väga viskoosseks ja tilk-vedelaks;

3. sulavad ja kõvenevad pöörduvalt, saades tagasi oma esialgsed omadused.

Presside ja omaduste pöörduvus näitab, et klaasimoodustavad sulatised ja tahkunud klaas on tõelised lahendused. Aine üleminek vedelast olekust tahkesse olekusse koos temperatuuri langusega võib toimuda kahel viisil: aine kristalliseerub või tahkub klaasi kujul.

Peaaegu kõik ained võivad järgida esimest teed. Kristallisatsioonitee on aga levinud ainult nendele ainetele, mis vedelas olekus on madala viskoossusega ja mille viskoossus suureneb kuni kristalliseerumise hetkeni suhteliselt aeglaselt.

Teise rühma puhul sõltuvad need otsustaval määral leeliste kontsentratsioonist või muude valitud komponentide kontsentratsioonist. Nende sõltuvus koostisest mõjutab: viskoossust, elektrijuhtivust, ioonide difusioonikiirust, dielektrilist kadu, keemilist vastupidavust, valguse läbilaskvust, kõvadust, pindpinevust.

Füüsikalised omadused klaasist

Tavalise naatrium-kaalium-silikaatklaasi, sh aknaklaasi tihedus kõigub vahemikus 2500-2600 kg/m3. Temperatuuri tõusuga 20–1300 ° C väheneb enamiku klaaside tihedus 6–12%, see tähendab 100 ° C võrra, tihedus väheneb 15 kg / m3. Tavalise lõõmutatud klaasi survetugevus on 500-2000MPa, aknaklaasil 900-1000MPa.

Klaasi kõvadus sõltub keemilisest koostisest. Klaasidel on erinev kõvadus vahemikus 4000–10 000 MPa. Kõige kõvem on kvartsklaas, leelisoksiidide sisalduse suurenemisega klaaside kõvadus langeb.

Haprus. Klaas koos teemandi ja kvartsiga on täiesti habras materjal. Kuna rabedus on löögil kõige tugevam, iseloomustab seda löögitugevus. Klaasi löögitugevus sõltub konkreetsest viskoossusest.

Soojusjuhtivus. Kvartsklaasidel on kõrgeim soojusjuhtivus. Tavalisel aknaklaasil on 0,97 W/(m.K). Temperatuuri tõustes soojusjuhtivus suureneb, soojusjuhtivus sõltub klaasi keemilisest koostisest.

Oksiidklaaside suur läbipaistvus on muutnud need asendamatuks hoonete, peeglite ja optiliste seadmete, sealhulgas laser-, televisiooni-, filmi- ja fotoseadmete jms klaasimisel. Ehituslehtklaasi, aknaklaasi, vitriinklaasi puhul tuleb arvestada, et valguse läbilaskvustegur sõltub otseselt klaaspinna peegelduvusest ja selle neeldumisvõimest. Teoreetiliselt ei suuda isegi täiuslik klaas, mis valgust ei neela, läbi laskma rohkem kui 92% valgusest.

Klaasi optilised omadused: murdumisnäitaja on klaasi võime murda sellele langevat valgust. Keraamiliste värvainete tootmisel on murdumisnäitaja väga oluline. See sõltub sellest, kui palju valgust see peegeldab. keraamiline toode ja kuidas see välja näeb.

Mehaanilised omadused: elastsus on tahke keha omadus taastada oma esialgne kuju pärast koormuse lõppemist. Elastsust iseloomustavad sellised suurused nagu normaalelastsusmoodul, mis määrab koormuse (surve) mõjul tekkivate pingete suuruse.

Sisemine hõõrdumine: Klaasist süsteemid suudavad neelata mehaanilisi, eriti heli- ja ultrahelivibratsioone. Võnkumiste summutamine oleneb klaasi ebahomogeensuste koostisest.

Silikaatsüsteemide soojusomadused on kõige olulisemad omadused nii uuringus kui ka keraamika- ja klaastoodete valmistamisel.

Erisoojusmahtuvus: - määratakse soojushulgaga Q, mis on vajalik klaasi massiühiku kuumutamiseks 1°C võrra.

Keemiline vastupidavus - vastupidavus erinevatele agressiivsetele vahenditele - üks väga oluline prillide omadus on meditsiini jaoks oluline. Karastatud klaasid lagunevad 1,5-2 korda kiiremini kui hästi lõõmutatud klaasid. Kaasaegses ehituses kasutatakse akna-, ukse- ja muude avauste jaoks spetsiaalseid päikese- ja kuumakaitseomadustega klaase. Nende klaaside puhul on oluline selginemise läbinud valgusvoo spektraalne olemus, värvitooni hindamine. Nende omaduste põhjal valitakse teatud tüüpi klaas, samuti määratakse soojus- ja valgustusomadused, nende mõju töötingimustele, hoonete ja rajatiste projekteerimine.

Aknaid on pikka aega tehtud valgustamiseks ja eluruumi mugavuse andmiseks. Kuna klaas oli haruldus, kasutati selle asemel muid materjale. Õnneks pole klaas tänapäeval haruldane: seda kasutatakse kõikjal ja erinevatel eesmärkidel. Lisaks saate osta mitte ainult tavalist aknaklaasi, vaid ka värvilist klaasi vitraažide valmistamiseks.

Kõik tahked ained jagunevad kristalliliseks ja amorfseks. Viimastel on omadus sulada piisavalt kõrgel temperatuuril. Erinevalt kristalsetest kehadest on nende struktuur ainult väikeste järjestatud ioonide aladega ja need alad on omavahel ühendatud nii, et moodustavad asümmeetria.

Teaduses (keemias, füüsikas) on tavaks nimetada klaasiks kõiki amorfseid kehasid, mis tekivad sulandi ülejahutuse tulemusena. Need kehad on viskoossusastme järkjärgulise suurenemise tõttu varustatud kõigi tahkete kehade omadustega. Neil on ka omadus anda pöördüleminek tahkest olekust vedelasse.

Klaasi nimetatakse igapäevaelus läbipaistvaks hapraks materjaliks. Olenevalt ühest või teisest komponendist, mis on algse klaasimassi osa, eristatakse tööstuses järgmisi klaasitüüpe: silikaat, boraat, borosilikaat, alumosilikaat, booraluminosilikaat, fosfaat ja teised.

Nagu igal teisel füüsilisel kehal, on ka klaasil mitmeid omadusi.

Klaasi füüsikalised ja mehaanilised omadused

Klaasi tihedus sõltub nende koostises sisalduvatest komponentidest. Seega on suures koguses pliioksiidi sisaldav klaasimass tihedam kui klaas, mis koosneb muude materjalide hulgas liitium-, berüllium- või boorioksiididest. Klaasi keskmine tihedus (aken, anum, kvaliteetne, kuumakindel) jääb reeglina vahemikku 2,24×10 kuupmeetrit - 2,9×10 kuupmeetrit kg/m3. Kristalli tihedus on mõnevõrra suurem: 3,5 x 10 kuubis - 3,7 x 10 kg / m3 kuubis.

Tugevus. Füüsika ja keemia survetugevuse all on tavaks mõista materjali võimet taluda sisepingeid, kui see puutub kokku väliste koormustega. Klaasi tõmbetugevus on 500-2000 MPa (kristall - 700-800 MPa). Võrdleme seda väärtust malmi ja terase tugevusega: vastavalt 600-1200 ja 2000 MPa.

Samal ajal sõltub teatud tüüpi klaasi tugevusaste selle koostises olevast keemilisest ainest.

Kaltsium- või boorioksiide sisaldavad klaasid on vastupidavamad. Plii- ja alumiiniumoksiididega klaase iseloomustab madal tugevus.

Tõmbetugevus klaasi tõmbetugevus on ainult 35-100 MPa. Klaasi tõmbetugevuse aste sõltub suuresti selle pinnale tekkinud erinevate defektide olemasolust. Erinevad kahjustused (praod, sügavad kriimud) vähendavad oluliselt materjali tugevust. Tugevusindeksi kunstlikuks suurendamiseks kaetakse osade klaastoodete pind räniorgaanilise kilega.

haprus- kehade mehaaniline omadus välisjõudude toimel kokku kukkuda. Klaasi hapruse väärtus ei sõltu peamiselt mitte selle koostisosade keemilisest koostisest, vaid suuremal määral klaasimassi homogeensusest (koostises olevad komponendid peavad olema puhtad, puhtad) ja klaasi seina paksusest. klaasist toode.

kõvadus tähistavad ühe materjali mehaanilist omadust takistada teise, kõvema materjali tungimist sellesse. Konkreetse materjali kõvadusastet on võimalik määrata spetsiaalse skaalatabeli abil, mis kajastab mõne mineraali omadusi ja mis on järjestatud kasvavas järjekorras, alustades vähemkõvadest talgist, mille kõvadus võetakse üheks ja lõpetades kõige kõvema teemandiga, mille kõvadus on 10 tavapäraselt aktsepteeritud ühikut.

Sageli "mõõdetakse" klaasi kõvadust lihvimise teel, kasutades nn abrasiivse kõvaduse meetodit. Sel juhul määratakse selle väärtus sõltuvalt klaastoote pinna koorumise kiirusest teatud lihvimistingimustes.

Kõvadusasteüks või teine ​​klaasitüüp sõltub peamiselt selle koostisosade keemilisest koostisest. Seega vähendab pliioksiidi kasutamine klaasimassi loomisel oluliselt klaasi kõvadust. Ja vastupidi, silikaatklaase on mehaaniliselt üsna raske töödelda.

Soojusmahtuvus on kehade omadus vastu võtta ja salvestada teatud kogus soojust mis tahes protsessis ilma olekut muutmata.

Klaasi soojusmahtuvus sõltub otseselt klaasi algmassi moodustavate komponentide keemilisest koostisest. Tema erisoojus keskmisel temperatuuril on 0,33-1,05 J / (kgxK). Veelgi enam, mida suurem on plii- ja baariumoksiidide sisaldus klaasimassis, seda madalam on soojusjuhtivuse indeks. Kuid kerged oksiidid, nagu näiteks liitiumoksiid, võivad suurendada klaasi soojusjuhtivust.

Klaastoodete valmistamisel tuleb meeles pidada, et madala soojusmahutavusega amorfsed kehad jahtuvad palju aeglasemalt kui suure soojusmahutavusega kehad. Sellistes kehades on välistemperatuuri tõusuga ka soojusmahtuvuse suurenemine. Veelgi enam, vedelas olekus kasvab see näitaja mõnevõrra kiiremini. See kehtib ka erinevat tüüpi prillide kohta.

Soojusjuhtivus. See termin teaduses tähistab kehade omadust kanda soojust läbi enda ühelt pinnalt teisele, eeldusel, et viimastel on erinevad temperatuurid.

Teatavasti juhib klaas halvasti soojust (muide, seda omadust kasutatakse laialdaselt hoonete ehitamisel). Selle soojusjuhtivuse tase on keskmiselt 0,95-0,98 W / (m x K). Veelgi enam, kõrgeim soojusjuhtivus oli kvartsklaasil. Ränioksiidi osakaalu vähenemisega klaasi kogumassis või kui see asendatakse mõne muu ainega, väheneb soojusjuhtivuse tase.

Pehmenemise algustemperatuur- see on temperatuur, mille juures keha (amorfne) hakkab pehmenema ja sulama. Kõige kõvem - kvartsklaas - hakkab deformeeruma alles temperatuuril 1200-1500 ° C. Teised klaasiliigid pehmenevad juba temperatuuril 550-650 0C. Neid näitajaid on oluline arvestada erinevatel klaasiga töödel: toodete puhumisel, nende toodete servade töötlemisel, samuti nende pindade termopoleerimisel.

Väärtus sulamise algustemperatuurühe või teise klaasi klassi ja tüübi määrab komponentide keemiline koostis. Niisiis tõstavad räni või alumiiniumi tulekindlad oksiidid pehmenemise alguse temperatuuritaset, madala sulamistemperatuuriga oksiidid (naatrium- ja kaaliumoksiidid), vastupidi, alandavad seda.

soojuspaisumine. Seda terminit kasutatakse keha suuruse laienemise nähtuse tähistamiseks kõrgete temperatuuride mõjul. Seda väärtust on väga oluline arvestada erinevate pinnakattega klaastoodete valmistamisel. Viimistlusmaterjalid tuleks valida nii, et nende soojuspaisumise väärtus vastaks põhitoote klaasimassi samale näitajale.

Soojuspaisumise koefitsient klaas sõltub otseselt algmassi keemilisest koostisest. Mida rohkem leelisoksiide on klaasimassis, seda suurem on soojuspaisumisindeks ja vastupidi, räni-, alumiinium- ja booroksiidide olemasolu klaasis vähendab seda väärtust.

kuumakindlus määratakse klaasi vastupidavus korrosioonile ja hävimisele välistemperatuuri järsu muutuse tagajärjel. See koefitsient ei sõltu mitte ainult massi keemilisest koostisest, vaid ka toote suurusest, samuti selle pinnal oleva soojusülekande kogusest.

Klaasi optilised omadused

Valguse murdumine- nii nimetatakse teaduses valguskiire suuna muutumist, kui see läbib kahe läbipaistva meediumi piiri. Klaasi valguse murdumist näitav väärtus on alati suurem kui üks.

valguse peegeldus- see on valguskiire tagasitulek, kui see langeb kahe erineva murdumisnäitajaga meediumi pinnale.

Kerge dispersioon- valguskiire lagunemine spektriks selle murdmisel. Klaasi valguse dispersiooni väärtus sõltub otseselt materjali keemilisest koostisest. Raskete oksiidide esinemine klaasimassis suurendab dispersiooniindeksit. Just see omadus seletab nn valguse mängu fenomeni kristalltoodetes.

Valgust neelates määrata keskkonna võime vähendada valguskiire läbimise intensiivsust. Prillide valguse neeldumismäär on madal. See suureneb ainult klaasi valmistamisel, kasutades erinevaid värvaineid, samuti valmistoodete töötlemise erimeetodeid.

valguse hajumine on valguskiirte kõrvalekaldumine erinevatesse suundadesse. Valguse hajumise indeks sõltub klaaspinna kvaliteedist. Niisiis, läbides kareda pinna, on tala osaliselt hajutatud ja seetõttu näeb selline klaas välja poolläbipaistev. Seda omadust kasutatakse reeglina lampide klaasist lambivarjude ja lampide plafoonide valmistamisel.

Klaasi keemilised omadused

hulgas keemilised omadused Tuleb esile tõsta klaasi ja sellest valmistatud toodete keemilist vastupidavust.

Keemiline vastupidavus on teaduses keha võime seista vastu vee, soolalahuste, gaaside ja õhuniiskuse mõjudele. Keemilise vastupidavuse näitajad sõltuvad klaasimassi kvaliteedist ja mõjuainest. Seega võib klaas, mis veega kokkupuutel ei korrodeeru, leelise- ja soolalahustega kokkupuutel deformeeruda.

Silikaatklaase eristab ebatavaline omaduste kombinatsioon, läbipaistvus, absoluutne veepidavus ja universaalne keemiline vastupidavus. Kõik see on seletatav klaasi spetsiifilise koostise ja struktuuriga.

Tihedus klaasist sõltub keemilisest koostisest ja tavapärase ehitusklaasi puhul on 2400...2600 kg/m 3 . Aknaklaasi tihedus on 2550 kg / m. Pliioksiidi (“Böömi kristall”) sisaldavad klaasid eristuvad suure tihedusega - üle 3000 kg / m 3. Klaasi poorsus ja veeimavus on peaaegu 0%.

Mehaanilised omadused. Ehituskonstruktsioonide klaas on sagedamini painutatud, venitatud ja löök ning harvem kokku surutud, seetõttu on selle määravad peamised näitajad mehaanilised omadused, tuleks arvestada tõmbetugevuse ja rabedusega.

teoreetiline klaasi tõmbetugevus - (10...12) 10 3 MPa. Praktikas on see väärtus 200...300 korda väiksem ja jääb vahemikku 30-60 MPa. Seda seletatakse asjaoluga, et klaasis on nõrgenenud kohti (mikrohomogeensused, pinnadefektid, sisepinged). Mida suurem on klaastoodete suurus, seda tõenäolisem on selliste alade olemasolu. Näiteks klaasi tugevuse sõltuvusest katsetatava toote suurusest on klaaskiud. Klaaskiud läbimõõduga 1 ... 10 mikronit on tõmbetugevusega 300 ... 500 MPa, st peaaegu 10 korda suurem kui lehtklaasil. Vähendage tugevalt klaasi kriimustuste tõmbetugevust; Sellel põhineb klaasi lõikamine teemandiga.

Klaasi survetugevus kõrge - 900 ... 1000 MPa, st peaaegu nagu teras ja malm. Temperatuurivahemikus -50 kuni + 70 ° C klaasi tugevus praktiliselt ei muutu.

Tavatemperatuuril klaasi iseloomustab see, et sellel puuduvad plastilised deformatsioonid. Laadimisel järgib see Hooke'i seadust kuni rabeda murdumiseni. Elastsusmoodulklaas E=(7...7,5) 10 4 MPa.

haprus - klaasi peamine puudus. Hapruse peamine näitaja on elastsusmooduli ja tõmbetugevuse suhe E/R p . Klaasi puhul on see 1300 ... 1500 (terasel 400 ... 460, kummil 0,4 ... 0,6). Lisaks aitab klaasi struktuuri ühtlus (homogeensus) kaasa pragude takistamatule tekkele, mis on hapruse ilmnemise vajalik tingimus.

klaasi kõvadus, mis keemilise koostise poolest on päevakividele lähedane aine, on sama mis nende mineraalide oma ja jääb olenevalt keemilisest koostisest Mohsi skaalal 5...7 vahemikku.

Optilised omadused klaase iseloomustab valguse läbilaskvus (läbipaistvus), valguse murdumine, peegeldumine, hajumine jne Tavalised silikaatklaasid, välja arvatud spetsiaalsed (vt allpool), lasevad läbi kogu nähtava spektriosa (kuni 88 ... 92%) ja praktiliselt ei edasta ultraviolett- ja infrapunakiiri. Ehitusklaasi murdumisnäitaja (P= 1,50...1,52) määrab peegeldunud valguse tugevuse ja klaasi valguse läbilaskvuse erinevate valguse langemisnurkade korral. Kui valguse langemisnurka muuta 0-lt 75°-le, väheneb klaasi valguse läbilaskvus 90-lt 50%-le.

Soojusjuhtivus mitmesugused klaas sõltub nende koostisest vähe ja on 0,6 ... 0,8 W / (m K), mis on peaaegu 10 korda madalam kui sarnastel kristalsetel mineraalidel. Näiteks kvartskristalli soojusjuhtivus on 7,2 W / (m K).

Lineaarse soojuspaisumise koefitsient (CLTE) klaas on suhteliselt väike (tavalise klaasi puhul 9 10 -6 K -1). Kuid madala soojusjuhtivuse ja kõrge elastsusmooduli tõttu võivad pinged, mis tekivad klaasis terava ühepoolse kuumutamise (või jahutamise) ajal, ulatuda väärtusteni, mis põhjustavad klaasi hävimist. See seletab suhteliselt väikest kuumakindlus(võime taluda äkilisi temperatuurimuutusi) tavalisest klaasist. See on 70...90 °C.

Heliisolatsiooni võime klaas on üsna kõrge. Klaas paksusega 1 cm heliisolatsiooni poolest vastab ligikaudu poole telliskivi seinale - 12 cm.

Keemiline vastupidavus silikaatklaas on üks selle ainulaadsemaid omadusi. Klaas peab hästi vastu vee, leeliste ja hapete (välja arvatud vesinikfluoriid- ja fosforhape) toimele. Seda seletatakse sellega, et vee ja vesilahuste toimel uhutakse klaasi väliskihist välja Na + ja Ca ++ ioonid ning moodustub SiO 2-ga rikastatud keemiliselt vastupidav kile. See kile kaitseb klaasi edasiste kahjustuste eest.