Szkło jest jednym z najstarszych i najbardziej wszechstronnych materiałów znanych człowiekowi.

Człowiek zna szkło od bardzo dawna. Znalezione przez archeologów dekoracje fajansowe z okresu pierwszej dynastii faraonów wskazują, że szkło znane było w Egipcie już 5 tysięcy lat temu. Odkryta podczas wykopalisk w Mezopotamii szklana pieczęć cylindryczna pochodzi z okresu dynastii akadyjskiej, czyli ma ponad 4000 lat. Szkło znalezione w Japonii i Indiach powstało około 2000 lat temu. Ale naukowcy nie mają wspólnego zdania na temat czasu i miejsca pojawienia się szkła.

Jak powstało szkło?

Jedna z legend mówi, że kupcy feniccy gotowali jedzenie na piaszczystym brzegu podczas ich pobytu. Zbudowali palenisko nie z kamieni, ale z kawałków afrykańskiej sody. Za paliwo służyła słoma. Budząc się rano, znaleźli na popiele sztabkę szkła.

Rosyjscy rzemieślnicy znali tajniki produkcji szkła już ponad tysiąc lat temu. W tamtych czasach surowce do produkcji szkła stanowiły alkalia, piasek i wapno. Jako zasadę stosowano popiół roślinny lub sodę.

Skład chemiczny szkła

Okulary są naturalne i sztuczne. Szkło naturalne może powstać na przykład podczas erupcji wulkanu lub gdy piorun uderza w osady piasku kwarcowego. Ale w naturze jest tak mało możliwości wytwarzania naturalnego szkła, że ​​ludzkość już dawno nauczyła się pozyskiwać sztuczne szkło na swoje potrzeby.

Szkło- ciało amorficzne uzyskane przez przechłodzenie stopu, który składa się z różnych tlenków.

W zależności od tego, który tlenek jest głównym składnikiem, rozróżnia się szkła krzemianowe (SiO2), boranowe (B203), fosforanowe (P205) i kombinowane (borokrzemianowe itp.).

szkło krzemianowe

Najczęściej spotykane jest szkło krzemianowe. Jego głównym składnikiem jest dwutlenek krzemu (SiO2). Składa się z niego 70-75% szkła. Dwutlenek krzemu pozyskiwany jest z piasku kwarcowego. Tlenek wapnia (CaO) to drugi składnik szkła, który nadaje mu odporność chemiczną i połysk. W starożytności muszle morskie lub popiół drzewny służyły jako źródło tlenku wapnia, ponieważ ludzie nie znali wapienia. Oprócz tych dwóch składników szkło zawiera tlenek sodu (Na2O) i tlenek potasu (K2O), które są niezbędne do topienia szkła. Źródłem tlenków są soda (Na2CO3) i potaż (K2CO3). Jeśli szkło składa się wyłącznie z krzemionki o wysokiej czystości, nazywa się je kwarcem.

Właściwości fizyczne szkła

Według właściwości fizycznych szkła dzieli się na zwykłe, żaroodporne i kolorowe.

Zwykłe okulary

Znane są trzy grupy szkieł zwykłych: wapniowo-sodowe, wapniowo-potasowe i wapniowo-sodowo-potasowe.

Wapno-sodowe, czyli sodowe, szkło wykorzystywane jest do produkcji szyb okiennych, naczyń.

Odporność na wysoką temperaturę wapno-potas, czy potaż, szkło pozwala na jego wykorzystanie w produkcji sprzętu i wysokiej jakości naczyń.

Wapno-sodowo-potasowe szkło ma wysoką odporność chemiczną. Najczęściej stosowany w produkcji naczyń.

Kruchość jest główną wadą konwencjonalnego szkła. Aby rozszerzyć zakres zwykłego szkła, jest ono hartowane i uzyskuje się szkło hartowane, które nazywa się stalinitem. Zwykłe szkło służy również do tworzenia triplex - szkła laminowanego.

Okulary żaroodporne

Okulary żaroodporne nazywane są ogniotrwałymi, żaroodpornymi. Stosowane są w produktach eksploatowanych w specjalnych warunkach. Szkła żaroodporne obejmują szkło borokrzemianowe, szkło laboratoryjne i szkło ceramiczne.

Wysoka odporność korozyjna szkła borokrzemianowego oraz jego odporność termiczna umożliwiają wykorzystanie tego szkła do tworzenia specjalnych instalacji w inżynierii chemicznej. Szkło to nadaje się również do doskonałych naczyń żaroodpornych. Ta sama wysokiej jakości zastawa stołowa może być wykonana ze szkła laboratoryjnego. A sitall są z powodzeniem stosowane w inżynierii mechanicznej.

Kolorowe okulary

Po utwardzeniu masa szklana ma odcień niebiesko-zielony lub żółto-zielony. Jeśli jednak do wsadu wprowadzi się różne tlenki metali, które podczas procesu topienia szkła zmieniają jego strukturę, to po schłodzeniu szkło będzie w stanie uwydatnić określone kolory z przechodzącego przez niego widma światła.

Takie szkła są używane do produkcji wyrobów artystycznych, witraży, naczyń.

Szkło łączy w sobie dwa elementy: ogień i lód. Ogień pomaga powstać szkłu. Szkło staje się jak lód, gdy zestala się w postaci produktu.

Współcześni ludzie nie wyobrażają sobie życia bez szkła. Otacza nas wszędzie: w domu, w transporcie, w pracy i na wakacjach. Nie sposób wymienić przynajmniej jednej branży, w której szkło nie byłoby używane.

Wszystkie ciała stałe dzielą się na krystaliczne i amorficzne. Amorficzne mają nieuporządkowaną strukturę i mogą topić się w wystarczająco wysokiej temperaturze. W nauce wszystko nazywa się szkłem. ciała amorficzne, które powstają w wyniku przechłodzenia stopu.

Szkło w życiu codziennym nazywane jest przezroczystym, kruchym materiałem. W zależności od tego czy innego składnika wchodzącego w skład oryginalnej masy szklanej, przemysł wyróżnia następujące rodzaje szkła: krzemianowe, boranowe, borokrzemianowe, glinokrzemianowe, boroglinokrzemianowe, fosforanowe i inne.

Metoda podstawowa szkło uzyskuje się przez stopienie mieszaniny piasku kwarcowego (SiO2), sody (Na2CO3) i wapna (CaO). Rezultatem jest kompleks chemiczny o składzie Na2O*CaO*6SiO2.

Właściwości fizyczne, mechaniczne i chemiczne szkła:

Gęstość okulary zależą od składników, które składają się na ich skład. Zatem masa szklana zawierająca duże ilości tlenku ołowiu jest gęstsza od szkła składającego się m.in. z tlenków litu, berylu czy boru.

Wytrzymałość na ściskanie - zdolność materiału do wytrzymania naprężeń wewnętrznych pod wpływem wszelkich obciążeń z zewnątrz. W tym przypadku stopień wytrzymałości konkretnego rodzaju szkła zależy od chemiczny zawarte w jego składzie. Szkła zawierające tlenki wapnia lub boru są trwalsze. Okulary z tlenkami ołowiu i aluminium charakteryzują się niską wytrzymałością. Różne uszkodzenia (pęknięcia, głębokie rysy) znacznie obniżają wytrzymałość materiału. Aby sztucznie zwiększyć wskaźnik wytrzymałości, powierzchnia niektórych wyrobów szklanych jest pokryta folią krzemoorganiczną.

kruchość - mechaniczna właściwość ciał do zapadania się pod działaniem sił zewnętrznych. Wartość kruchości szkła zależy głównie nie od składu chemicznego jego składników składowych, ale w większym stopniu od jednorodności masy szklanej (składniki wchodzące w jej skład muszą być czyste, czyste) oraz grubości ścianek szkła. produkt szklany.

Twardość - mechaniczna właściwość jednego materiału, aby oprzeć się wnikaniu innego, twardszego w niego. Możliwe jest określenie stopnia twardości danego materiału za pomocą specjalnej tabeli z podziałką, która odzwierciedla właściwości niektórych minerałów, które są ułożone w porządku rosnącym, zaczynając od mniej twardego talku, którego twardość przyjmuje się jako jeden, oraz kończąc na najtwardszym diamentie o twardości umownie przyjętych 10 jednostek.Stopień twardości danego rodzaju szkła zależy głównie od składu chemicznego jego składników. Tym samym zastosowanie tlenku ołowiu w tworzeniu masy szklanej znacznie obniża twardość szkła. I przeciwnie, szkła krzemianowe są dość trudne do obróbki mechanicznej.

Pojemność cieplna - właściwość ciał do odbierania i przechowywania pewnej ilości ciepła w dowolnym procesie bez zmiany stanu. Pojemność cieplna szkła zależy bezpośrednio od składu chemicznego składników tworzących wyjściową masę szklaną. Im wyższa zawartość tlenków ołowiu i baru w masie szklanej, tym mniejsza przewodność cieplna. A lekkie tlenki, takie jak np. tlenek litu, mogą zwiększać przewodność cieplną szkła. Szkło o małej pojemności cieplnej stygnie znacznie wolniej.

Przewodność cieplna - właściwość ciał do przepuszczania ciepła przez siebie z jednej powierzchni na drugą, pod warunkiem, że mają: inna temperatura. Szkło nie przewodzi dobrze ciepła. Ponadto najwyższą przewodność cieplną odnotowano dla szkła kwarcowego. Wraz ze spadkiem udziału tlenku krzemu w całkowitej masie szkła lub po zastąpieniu go jakąkolwiek inną substancją, poziom przewodności cieplnej spada.

Temperatura rozpoczęcia zmiękczania to temperatura, w której ciało amorficzne zaczyna mięknąć i topić się. Najtwardsze - kwarcowe - szkło zaczyna się odkształcać dopiero w temperaturze 1200-1500 ° C. Inne rodzaje szkła miękną już w temperaturze 550-650 0C. Wartość temperatury początku topienia danego gatunku i rodzaju szkła zależy od składu chemicznego składników. Tak więc ogniotrwałe tlenki krzemu lub glinu zwiększają poziom temperatury początku mięknienia, a niskotopliwe (tlenki sodu i potasu), przeciwnie, obniżają go.

rozszerzalność termiczna - zjawisko powiększania się rozmiarów ciała pod wpływem wysokich temperatur. Materiały wykończeniowe należy dobierać tak, aby wartość ich rozszerzalności cieplnej odpowiadała temu samemu wskaźnikowi masy szkła produktu głównego. Współczynnik rozszerzalności cieplnej szkieł zależy bezpośrednio od składu chemicznego masy wyjściowej. Im więcej tlenków alkalicznych w masie szklanej, tym wyższy współczynnik rozszerzalności cieplnej i odwrotnie, obecność w szkle tlenków krzemu, glinu i boru zmniejsza tę wartość.

Wytrzymałość cieplna - odporność szkła na korozję i zniszczenie w wyniku gwałtownej zmiany temperatury zewnętrznej. Współczynnik ten zależy nie tylko od składu chemicznego masy, ale także od wielkości produktu, a także od ilości wymiany ciepła na jego powierzchni.

Odporność chemiczna - zdolność organizmu do nieulegania działaniu wody, roztworów soli, gazów i wilgoci atmosferycznej. Wskaźniki odporności chemicznej zależą od jakości masy szklanej i czynnika wpływającego. Tak więc szkło, które nie koroduje pod wpływem wody, może ulec deformacji pod wpływem roztworów alkalicznych i soli.

Właściwości optyczne:

Załamanie światła - zmiana kierunku wiązki światła po przejściu przez granicę dwóch przezroczystych mediów. Wartość wskazująca na załamanie światła szkła jest zawsze większa niż jeden.

odbicie światła - jest to powrót wiązki światła, gdy pada ona na powierzchnię dwóch mediów o różnych współczynnikach załamania.

Rozproszenie światła - rozkład wiązki światła na widmo po załamaniu. Wartość rozproszenia światła przez szkło zależy bezpośrednio od składu chemicznego materiału. Obecność ciężkich tlenków w masie szklanej zwiększa wskaźnik dyspersji.

pochłanianie światła - zdolność ośrodka do zmniejszania intensywności przejścia wiązki światła. Szybkość pochłaniania światła przez okulary jest niska. Zwiększa się tylko w produkcji szkła przy użyciu różnych barwników, a także specjalnych metod obróbki gotowych produktów.

rozpraszanie światła to ugięcie promieni świetlnych w różnych kierunkach. Współczynnik rozpraszania światła zależy od jakości powierzchni szkła. Tak więc, przechodząc przez szorstką powierzchnię, wiązka jest częściowo rozproszona, dlatego takie szkło wygląda na półprzezroczyste.

Komisja Terminologiczna Akademii Nauk ZSRR nadała szkłu następującą definicję:

„Szkło odnosi się do wszystkich ciał amorficznych otrzymanych przez przechłodzenie stopu, niezależnie od składu chemicznego i zakresu temperatur krzepnięcia, oraz posiadających, w wyniku stopniowego wzrostu lepkości, właściwości mechaniczne ciał stałych oraz proces przejścia z stan ciekły do ​​stanu szklistego musi być odwracalny."

Szkło jest uważane za termin techniczny w przeciwieństwie do naukowego terminu „stan szklisty”. W szkle mogą znajdować się bąbelki, małe kryształki. W materiale wykonanym ze szklistej substancji można nawet specjalnie uformować bardzo dużą liczbę drobnych kryształków, dzięki czemu materiał jest nieprzezroczysty lub nadaje mu inny kolor. Taki materiał nazywa się "mlecznym" szkłem, kolorowym szkłem itp.

Współczesne koncepcje rozróżniają terminy „szkło” i „stan szklisty”. „Szklistość”: „Stała, niekrystaliczna substancja utworzona przez schłodzenie cieczy z szybkością wystarczającą, aby zapobiec krystalizacji podczas chłodzenia”. N.V. Solomin, „szkło to materiał, który składa się głównie ze szklistej substancji”.

Wszystkie substancje w stanie szklistym mają kilka wspólnych cech fizycznych i chemicznych. Typowe ciała szkliste:

1. izotopy, czyli ich właściwości są takie same we wszystkich kierunkach;

2. po podgrzaniu nie topią się jak kryształy, ale stopniowo miękną, przechodząc od stanu kruchego do lepkiego, bardzo lepkiego i płynnego;

3. odwracalnie topią się i twardnieją, odzyskując swoje pierwotne właściwości.

Odwracalność pras i właściwości wskazują, że wytopy szklarskie i zestalone szkło są prawdziwymi rozwiązaniami. Przejście substancji ze stanu ciekłego do stanu stałego ze spadkiem temperatury może nastąpić na dwa sposoby: substancja krystalizuje lub zestala się w postaci szkła.

Prawie wszystkie substancje mogą podążać pierwszą ścieżką. Ścieżka krystalizacji jest jednak wspólna tylko dla tych substancji, które będąc w stanie ciekłym mają niską lepkość i których lepkość rośnie stosunkowo wolno, aż do momentu krystalizacji.

Do drugiej grupy zależą one w decydującym stopniu od stężenia alkaliów lub od stężenia dowolnych innych wybranych składników. Ich zależność od składu wpływa na: lepkość, przewodność elektryczną, szybkość dyfuzji jonów, straty dielektryczne, odporność chemiczną, przepuszczalność światła, twardość, napięcie powierzchniowe.

Właściwości fizyczne szkło

Gęstość zwykłego szkła sodowo-potasowo-krzemianowego, w tym szyb okiennych, waha się w granicach 2500-2600 kg/m3. Wraz ze wzrostem temperatury od 20 do 1300 ° C gęstość większości szkieł spada o 6-12%, czyli o 100 ° C gęstość spada o 15 kg / m3. Wytrzymałość na ściskanie konwencjonalnego szkła odprężonego wynosi 500-2000MPa, szkło okienne to 900-1000MPa.

Twardość szkła zależy od składu chemicznego. Okulary mają różną twardość w zakresie 4000-10000 MPa. Najtwardsze jest szkło kwarcowe, wraz ze wzrostem zawartości tlenków alkalicznych zmniejsza się twardość szkieł.

Kruchość. Szkło wraz z diamentem i kwarcem jest idealnie kruchym materiałem. Ponieważ kruchość jest najbardziej wyraźna przy uderzeniu, charakteryzuje się wytrzymałością na uderzenia. Udarność szkła zależy od określonej lepkości.

Przewodność cieplna. Szkła kwarcowe mają najwyższą przewodność cieplną. Zwykłe szkło okienne ma 0,97 W/(m.K). Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta przewodność cieplna, przewodność cieplna zależy od składu chemicznego szkła.

Wysoka przezroczystość szkieł tlenkowych sprawiła, że ​​są one niezbędne do szklenia budynków, luster i urządzeń optycznych, w tym sprzętu laserowego, telewizyjnego, filmowego, fotograficznego i tak dalej. W przypadku zabudowy tafli, szyb okiennych, szyb wystawowych należy wziąć pod uwagę, że współczynnik przepuszczalności światła zależy bezpośrednio od współczynnika odbicia powierzchni szkła i jej zdolności pochłaniania. Teoretycznie nawet idealne szkło, które nie pochłania światła, nie może przepuszczać więcej niż 92% światła.

Właściwości optyczne szkła: współczynnik załamania to zdolność szkła do załamywania padającego na nie światła. Przy produkcji barwników ceramicznych bardzo ważny jest współczynnik załamania światła. To zależy od tego, ile światła odbija. produkt ceramiczny i jak to będzie wyglądać.

Właściwości mechaniczne: elastyczność jest właściwością ciała stałego, która przywraca swój pierwotny kształt po zakończeniu obciążenia. Sprężystość charakteryzuje się takimi wielkościami jak moduł sprężystości normalnej, który określa wielkość naprężeń powstających pod wpływem obciążenia rozciągającego (ściskającego).

Tarcie wewnętrzne: systemy szkliste mają zdolność pochłaniania drgań mechanicznych, w szczególności dźwiękowych i ultradźwiękowych. Tłumienie drgań zależy od składu niejednorodności szkła.

Właściwości termiczne układów krzemianowych są najważniejszymi właściwościami zarówno w badaniach, jak i przy wytwarzaniu wyrobów ceramicznych i szklanych.

Ciepło właściwe: - określane przez ilość ciepła Q potrzebnego do ogrzania jednostkowej masy szkła o 1°C.

Odporność chemiczna - odporność na różne agresywne media - jedna z bardzo ważnych właściwości okularów ma znaczenie dla medycyny. Szkło hartowane rozpadają się 1,5-2 razy szybciej niż dobrze wyżarzone. W nowoczesnym budownictwie do okien, drzwi i innych otworów stosuje się specjalne szkła o właściwościach chroniących przed słońcem i ciepłem. W przypadku tych okularów ważna jest spektralna natura strumienia świetlnego, który przeszedł przez klarowanie, ocenę odcienia koloru. Na podstawie tych cech dobierany jest określony rodzaj szkła, a także określa się właściwości cieplne i oświetleniowe, ich wpływ na warunki pracy, projektowanie budynków i konstrukcji.

Okna od dawna tworzone są po to, by rozjaśniać i dawać komfort przestrzeni mieszkalnej. Ponieważ szkło było rzadkością, zamiast niego zastosowano inne materiały. Na szczęście w dzisiejszych czasach szkło nie jest rzadkością: jest używane wszędzie i do różnych celów. Co więcej, można kupić nie tylko zwykłe szkło okienne, ale także szkło kolorowe do wykonywania witraży.

Wszystkie ciała stałe dzielą się na krystaliczne i amorficzne. Te ostatnie mają właściwość topienia się w wystarczająco wysokiej temperaturze. W przeciwieństwie do ciał krystalicznych, mają one strukturę z niewielkimi obszarami uporządkowanych jonów, a obszary te są ze sobą połączone, tworząc asymetrię.

W nauce (chemia, fizyka) zwyczajowo nazywa się szkło wszystkimi ciałami amorficznymi, które powstają w wyniku przechłodzenia stopu. Ciała te, ze względu na stopniowy wzrost stopnia lepkości, posiadają wszystkie cechy ciał stałych. Mają również właściwość odwrotnego przejścia ze stanu stałego do stanu ciekłego.

Szkło w życiu codziennym nazywane jest przezroczystym, kruchym materiałem. W zależności od tego czy innego składnika wchodzącego w skład oryginalnej masy szklanej, przemysł wyróżnia następujące rodzaje szkła: krzemianowe, boranowe, borokrzemianowe, glinokrzemianowe, boroglinokrzemianowe, fosforanowe i inne.

Jak każde inne ciało fizyczne, szkło ma wiele właściwości.

Właściwości fizyczne i mechaniczne szkła

Gęstość szkła zależy od składników zawartych w ich składzie. Zatem masa szklana zawierająca duże ilości tlenku ołowiu jest gęstsza od szkła składającego się m.in. z tlenków litu, berylu czy boru. Z reguły średnia gęstość szkła (okiennego, kontenerowego, wysokogatunkowego, żaroodpornego) waha się od 2,24×10 metrów sześciennych – 2,9×10 metrów sześciennych kg/m3. Gęstość kryształu jest nieco wyższa: od 3,5 x 10 w sześcianie - 3,7 x 10 w sześcianie kg / m3.

Wytrzymałość. Pod względem wytrzymałości na ściskanie w fizyce i chemii zwykle rozumie się zdolność materiału do opierania się naprężeniom wewnętrznym pod wpływem wszelkich obciążeń z zewnątrz. Wytrzymałość szkła na rozciąganie wynosi od 500 do 2000 MPa (kryształ - 700-800 MPa). Porównajmy tę wartość z wytrzymałością żeliwa i stali: odpowiednio 600-1200 i 2000 MPa.

Jednocześnie stopień wytrzymałości określonego rodzaju szkła zależy od zawartej w nim substancji chemicznej.

Szkła zawierające tlenki wapnia lub boru są trwalsze. Okulary z tlenkami ołowiu i aluminium charakteryzują się niską wytrzymałością.

Wytrzymałość na rozciąganie wytrzymałość szkła na rozciąganie to tylko 35-100 MPa. Stopień wytrzymałości szkła na rozciąganie w dużej mierze zależy od obecności różnych defektów powstałych na jego powierzchni. Różne uszkodzenia (pęknięcia, głębokie rysy) znacznie obniżają wytrzymałość materiału. Aby sztucznie zwiększyć wskaźnik wytrzymałości, powierzchnia niektórych wyrobów szklanych jest pokryta folią krzemoorganiczną.

kruchość- mechaniczna właściwość ciał do zapadania się pod działaniem sił zewnętrznych. Wartość kruchości szkła zależy głównie nie od składu chemicznego jego składników składowych, ale w większym stopniu od jednorodności masy szklanej (składniki wchodzące w jej skład muszą być czyste, czyste) oraz grubości ścianek szkła. produkt szklany.

twardość oznaczają mechaniczną właściwość jednego materiału, aby oprzeć się wnikaniu innego, twardszego w niego. Możliwe jest określenie stopnia twardości danego materiału za pomocą specjalnej tabeli z podziałką, która odzwierciedla właściwości niektórych minerałów, które są ułożone w porządku rosnącym, zaczynając od mniej twardego talku, którego twardość przyjmuje się jako jeden, oraz kończąc na najtwardszym diamentie o twardości 10 umownie przyjętych jednostek.

Często twardość szkła „mierzy się” poprzez szlifowanie, stosując tzw. metodę twardości ściernej. W tym przypadku jego wartość ustalana jest w zależności od szybkości łuszczenia się powierzchni jednostkowej wyrobu szklanego w określonych warunkach szlifowania.

Stopień twardości jeden lub drugi rodzaj szkła zależy głównie od składu chemicznego jego składników. Tym samym zastosowanie tlenku ołowiu w tworzeniu masy szklanej znacznie obniża twardość szkła. I przeciwnie, szkła krzemianowe są dość trudne do obróbki mechanicznej.

Pojemność cieplna jest właściwością ciał do odbierania i przechowywania pewnej ilości ciepła w dowolnym procesie bez zmiany stanu.

Pojemność cieplna szkła bezpośrednio zależy od składu chemicznego składników tworzących wyjściową masę szklaną. Jego ciepło właściwe w średniej temperaturze wynosi 0,33-1,05 J/(kgxK). Ponadto im wyższa zawartość tlenków ołowiu i baru w masie szklanej, tym niższy współczynnik przewodzenia ciepła. Ale lekkie tlenki, takie jak np. tlenek litu, mogą zwiększać przewodność cieplną szkła.

Przy wytwarzaniu wyrobów szklanych należy pamiętać, że ciała amorficzne o małej pojemności cieplnej stygną znacznie wolniej niż ciała o dużej pojemności cieplnej. W takich ciałach następuje również wzrost pojemności cieplnej wraz ze wzrostem temperatury zewnętrznej. Co więcej, w stanie płynnym liczba ta rośnie nieco szybciej. Dotyczy to również okularów różnych typów.

Przewodność cieplna. Termin ten w nauce oznacza właściwość ciał do przepuszczania ciepła przez siebie z jednej powierzchni na drugą, pod warunkiem, że te ostatnie mają różne temperatury.

Wiadomo, że szkło słabo przewodzi ciepło (swoją drogą właściwość ta jest szeroko stosowana przy budowie budynków). Poziom jego przewodności cieplnej wynosi średnio 0,95-0,98 W / (m x K). Ponadto najwyższą przewodność cieplną odnotowano dla szkła kwarcowego. Wraz ze spadkiem udziału tlenku krzemu w całkowitej masie szkła lub po zastąpieniu go jakąkolwiek inną substancją, poziom przewodności cieplnej spada.

Temperatura rozpoczęcia zmiękczania- jest to temperatura, w której ciało (amorficzne) zaczyna mięknąć i topić się. Najtwardsze - kwarcowe - szkło zaczyna się odkształcać dopiero w temperaturze 1200-1500 ° C. Inne rodzaje szkła miękną już w temperaturze 550-650 0C. Wskaźniki te są ważne do uwzględnienia w różnych pracach ze szkłem: w procesie wydmuchiwania produktów, podczas obróbki krawędzi tych produktów, a także podczas polerowania termicznego ich powierzchni.

Wartość temperatura początku topienia jeden lub drugi gatunek i rodzaj szkła zależy od składu chemicznego składników. Tak więc ogniotrwałe tlenki krzemu lub glinu zwiększają poziom temperatury początku mięknienia, a niskotopliwe (tlenki sodu i potasu), przeciwnie, obniżają go.

rozszerzalność termiczna. Terminem tym określa się zjawisko rozszerzania się rozmiarów ciała pod wpływem wysokich temperatur. Ta wartość jest bardzo ważna, aby wziąć pod uwagę przy produkcji wyrobów szklanych z różnymi nakładkami na powierzchni. Materiały wykończeniowe należy dobierać tak, aby wartość ich rozszerzalności cieplnej odpowiadała temu samemu wskaźnikowi masy szkła produktu głównego.

Współczynnik rozszerzalności cieplnej szkło zależy bezpośrednio od składu chemicznego masy wyjściowej. Im więcej tlenków alkalicznych w masie szklanej, tym wyższy współczynnik rozszerzalności cieplnej i odwrotnie, obecność w szkle tlenków krzemu, glinu i boru zmniejsza tę wartość.

wytrzymałość cieplna określa się odporność szkła na korozję i zniszczenie w wyniku gwałtownej zmiany temperatury zewnętrznej. Współczynnik ten zależy nie tylko od składu chemicznego masy, ale także od wielkości produktu, a także od ilości wymiany ciepła na jego powierzchni.

Właściwości optyczne szkła

Załamanie światła- tak w nauce nazywają zmianę kierunku wiązki światła, gdy przechodzi ona przez granicę dwóch przezroczystych mediów. Wartość wskazująca na załamanie światła szkła jest zawsze większa niż jeden.

odbicie światła- jest to powrót wiązki światła, gdy pada ona na powierzchnię dwóch mediów o różnych współczynnikach załamania.

Rozproszenie światła- rozkład wiązki światła na widmo po załamaniu. Wartość rozproszenia światła przez szkło zależy bezpośrednio od składu chemicznego materiału. Obecność ciężkich tlenków w masie szklanej zwiększa wskaźnik dyspersji. To właśnie ta właściwość wyjaśnia zjawisko tzw. gry światła w wyrobach kryształowych.

Pochłaniając światło określić zdolność ośrodka do zmniejszania intensywności przejścia wiązki światła. Szybkość pochłaniania światła przez okulary jest niska. Zwiększa się tylko w produkcji szkła przy użyciu różnych barwników, a także specjalnych metod obróbki gotowych produktów.

rozpraszanie światła to ugięcie promieni świetlnych w różnych kierunkach. Współczynnik rozpraszania światła zależy od jakości powierzchni szkła. Tak więc, przechodząc przez szorstką powierzchnię, wiązka jest częściowo rozproszona, dlatego takie szkło wygląda na półprzezroczyste. Ta właściwość z reguły jest wykorzystywana do produkcji szklanych abażurów do lamp i plafonów do lamp.

Właściwości chemiczne szkła

Wśród właściwości chemiczne Należy podkreślić odporność chemiczną szkła i wyrobów z niego wykonanych.

Odporność chemiczna w nauce to zdolność organizmu do opierania się działaniu wody, roztworów soli, gazów i wilgoci atmosferycznej. Wskaźniki odporności chemicznej zależą od jakości masy szklanej i czynnika wpływającego. Tak więc szkło, które nie koroduje pod wpływem wody, może ulec deformacji pod wpływem roztworów alkalicznych i soli.

Szkła silikatowe wyróżniają się niezwykłym połączeniem właściwości, przezroczystości, absolutnej wodoszczelności i uniwersalnej odporności chemicznej. Wszystko to tłumaczy specyficzny skład i struktura szkła.

Gęstość szkło zależy od składu chemicznego i dla konwencjonalnego szkła budowlanego wynosi 2400...2600 kg/m 3 . Gęstość szkła okiennego wynosi 2550 kg / m. Szkła zawierające tlenek ołowiu („kryształ czeski”) wyróżniają się dużą gęstością - ponad 3000 kg / m 3. Porowatość i nasiąkliwość szkła są prawie równe 0%.

Właściwości mechaniczne. Szkło w konstrukcjach budowlanych jest częściej poddawane zginaniu, rozciąganiu i uderzeniu, a rzadziej ściskaniu, dlatego główne wskaźniki, które to określają właściwości mechaniczne, należy uznać za wytrzymałość na rozciąganie i kruchość.

teoretyczny wytrzymałość szkła na rozciąganie - (10...12) 10 3 MPa. W praktyce wartość ta jest 200...300 razy mniejsza i waha się od 30 do 60 MPa. Tłumaczy się to tym, że w szkle występują obszary osłabione (mikroniejednorodności, wady powierzchni, naprężenia wewnętrzne). Im większy rozmiar wyrobów szklanych, tym większe prawdopodobieństwo obecności takich obszarów. Przykładem zależności wytrzymałości szkła od wielkości badanego produktu jest włókno szklane. Włókno szklane o średnicy 1 ... 10 mikronów ma wytrzymałość na rozciąganie 300 ... 500 MPa, czyli prawie 10 razy większą niż tafla szkła. Silnie zmniejsz wytrzymałość na rozciąganie zarysowań szkła; Na tym opiera się cięcie szkła diamentem.

Wytrzymałość szkła na ściskanie wysoki - 900 ... 1000 MPa, czyli prawie jak stal i żeliwo. W zakresie temperatur od - 50 do + 70 ° C wytrzymałość szkła praktycznie się nie zmienia.

Szkło w normalnych temperaturach charakteryzuje się brakiem odkształceń plastycznych. Po załadowaniu przestrzega prawa Hooke'a aż do kruchego pęknięcia. Moduł sprężystościszkło E=(7...7,5) 10 4 MPa.

kruchość - główna wada szkła. Głównym wskaźnikiem kruchości jest stosunek modułu sprężystości do wytrzymałości na rozciąganie E/R p . W przypadku szkła jest to 1300 ... 1500 (dla stali 400 ... 460, gumy 0,4 ... 0,6). Ponadto jednorodność struktury (jednorodność) szkła przyczynia się do nieskrępowanego rozwoju pęknięć, co jest warunkiem koniecznym manifestacji kruchości.

twardość szkła, która pod względem składu chemicznego jest substancją zbliżoną do skaleni, jest taka sama jak tych minerałów i, w zależności od składu chemicznego, mieści się w przedziale 5…7 w skali Mohsa.

Właściwości optyczne okulary charakteryzują się przepuszczalnością światła (przezroczystością), załamaniem światła, odbiciem, rozpraszaniem itp. Zwykłe szkła krzemianowe, z wyjątkiem specjalnych (patrz poniżej), przepuszczają całą widzialną część widma (do 88 ... 92%) i praktycznie nie przepuszczają promieni ultrafioletowych i podczerwonych. Współczynnik załamania szkła budowlanego (P= 1,50...1,52) określa siłę odbitego światła i przepuszczalność światła przez szkło przy różnych kątach padania światła. Zmiana kąta padania światła z 0 na 75° powoduje zmniejszenie przepuszczalności światła z 90 do 50%.

Przewodność cieplna różnego rodzaju szkło w niewielkim stopniu zależy od ich składu i wynosi 0,6…0,8 W/(m·K), czyli prawie 10 razy mniej niż w przypadku podobnych minerałów krystalicznych. Na przykład przewodność cieplna kryształu kwarcu wynosi 7,2 W / (m K).

Współczynnik liniowej rozszerzalności cieplnej (CLTE) szkła jest stosunkowo niewielki (dla zwykłego szkła 9 10 -6 K -1). Jednak ze względu na niską przewodność cieplną i wysoki moduł sprężystości naprężenia powstające w szkle podczas ostrego jednostronnego nagrzewania (lub chłodzenia) mogą osiągnąć wartości prowadzące do zniszczenia szkła. To wyjaśnia stosunkowo małe wytrzymałość cieplna(zdolność do wytrzymywania nagłych zmian temperatury) zwykłego szkła. Jest 70…90°C.

Izolacyjność akustyczna szkło jest dość wysokie. Szkło o grubości 1 cm pod względem izolacyjności akustycznej w przybliżeniu odpowiada ceglanej ścianie w połowie cegły - 12 cm.

Odporność chemiczna szkło krzemianowe to jedna z jego najbardziej unikalnych właściwości. Szkło dobrze jest odporne na działanie wody, zasad i kwasów (z wyjątkiem fluorowodoru i fosforu). Wyjaśnia to fakt, że pod działaniem wody i roztworów wodnych jony Na + i Ca ++ są wypłukiwane z zewnętrznej warstwy szkła i powstaje odporna chemicznie folia wzbogacona SiO 2 . Folia ta chroni szkło przed dalszymi uszkodzeniami.