Shisha insonga ma'lum bo'lgan eng qadimgi va ko'p qirrali materiallardan biridir.
Odam shishani juda uzoq vaqtdan beri biladi. Fir'avnlarning birinchi sulolasi davriga oid arxeologlar tomonidan topilgan fayans bezaklari shisha Misrda 5 ming yil avval ma'lum bo'lganligini ko'rsatadi. Mesopotamiyada olib borilgan qazishmalar paytida topilgan shisha silindrli muhr Akkadlar sulolasi davriga to'g'ri keladi, ya'ni uning yoshi 4000 yildan oshadi. Yaponiya va Hindistonda topilgan shisha idishlar taxminan 2000 yil oldin qilingan. Ammo olimlar shishaning paydo bo'lish vaqti va joyi haqida umumiy fikrga ega emaslar.
Shisha qanday paydo bo'lgan?
Afsonalardan birida aytilishicha, Finikiya savdogarlari qumli qirg'oqda qolayotganlarida ovqat pishirgan. Ular o'choqni toshlardan emas, balki Afrika sodasi bo'laklaridan qurishgan. Somon yoqilg'i sifatida xizmat qildi. Ertalab uyg'onib, kul ustida bir stakan quyma topdilar.
Rus hunarmandlari shisha ishlab chiqarish sirlarini ming yildan ko'proq vaqt oldin bilishgan. O'sha kunlarda gidroksidi, qum va ohak shisha ishlab chiqarish uchun xom ashyo bo'lgan. Ishqor sifatida o'simlik kuli yoki soda ishlatilgan.
Shishaning kimyoviy tarkibi
Ko'zoynaklar tabiiy va sun'iydir. Tabiiy shisha, masalan, vulqon otilishi paytida yoki kvars qumi konlarini chaqmoq urishi paytida paydo bo'lishi mumkin. Ammo tabiatda tabiiy shisha hosil bo'lish imkoniyatlari shunchalik kamki, insoniyat o'z ehtiyojlari uchun sun'iy shisha olishni uzoq vaqtdan beri o'rgangan.
Shisha- turli oksidlardan tashkil topgan eritmani o'ta sovutish natijasida olingan amorf tana.
Qaysi oksid asosiy komponent ekanligiga qarab, silikat oynalari (SiO2), borat (B203), fosfat (P205) va kombinatsiyalangan (borosilikat va boshqalar) stakanlar farqlanadi.
silikat shisha
Eng keng tarqalgani silikat oynasidir. Uning asosiy komponenti kremniy dioksidi (SiO2). 70-75% shisha undan iborat. Silikon dioksid kvarts qumidan olinadi. Kaltsiy oksidi (CaO) shishaning ikkinchi komponenti bo'lib, unga kimyoviy qarshilik va yorqinlikni beradi. Qadim zamonlarda dengiz chig'anoqlari yoki daraxt kullari kaltsiy oksidi manbai bo'lib xizmat qilgan, chunki odamlar ohaktoshni yaxshi bilishmagan. Ushbu ikki komponentga qo'shimcha ravishda, shisha tarkibida shisha eritish uchun zarur bo'lgan natriy oksidi (Na2O) va kaliy oksidi (K2O) mavjud. Oksidlarning manbalari soda (Na2CO3) va kaliy (K2CO3). Agar shisha faqat yuqori toza silikadan iborat bo'lsa, u kvarts deb ataladi.
Shishaning fizik xususiyatlari
Jismoniy xususiyatlariga ko'ra shisha oddiy, issiqqa chidamli va rangli bo'linadi.
Oddiy ko'zoynak
Oddiy ko'zoynaklarning uchta guruhi ma'lum: ohak-natriy, ohak-kaliy va ohak-natriy-kaliy.
Ohak - natriy, yoki soda, shisha oyna oynasi, idish-tovoq ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Yuqori haroratga qarshilik ohak-kaliy, yoki kaliy, shisha uni asbob-uskunalar va yuqori sifatli idishlar ishlab chiqarishda ishlatishga imkon beradi.
Ohak-natriy-kaliy shisha yuqori kimyoviy qarshilikka ega. Ko'pincha idishlarni ishlab chiqarishda ishlatiladi.
Mo'rtlik - an'anaviy oynaning asosiy kamchiligi. Oddiy oynaning ko'lamini kengaytirish uchun u temperlanadi va stalinit deb ataladigan temperli shisha olinadi. Oddiy shisha, shuningdek, tripleks - laminatlangan shisha yaratish uchun ishlatiladi.
Issiqlikka chidamli ko'zoynaklar
Issiqlikka chidamli ko'zoynaklar refrakter, issiqlikka chidamli deb ataladi. Ular maxsus sharoitlarda ishlaydigan mahsulotlarda qo'llaniladi. Issiqlikka chidamli oynalar orasida borosilikat oynasi, laboratoriya oynasi va seramika oynasi mavjud.
Borosilikat oynasining yuqori korroziyaga chidamliligi va uning issiqlikka chidamliligi ushbu oynani kimyo muhandisligida maxsus qurilmalarni yaratish uchun ishlatishga imkon beradi. Bundan tashqari, bu stakan issiqlikka chidamli ajoyib idishlar yaratadi. Xuddi shu yuqori sifatli dasturxon laboratoriya oynasidan tayyorlanishi mumkin. Va sitallar mashinasozlikda muvaffaqiyatli qo'llaniladi.
Rangli ko'zoynaklar
Qattiqlashgandan so'ng, shisha massasi mavimsi-yashil yoki sarg'ish-yashil rangga ega. Ammo aralashmaga shisha erishi paytida uning tuzilishini o'zgartiradigan turli xil metall oksidlari kiritilsa, u holda shisha sovutilgandan so'ng u orqali o'tadigan yorug'lik spektridan ma'lum ranglarni ajratib ko'rsatishi mumkin bo'ladi.
Bunday ko'zoynaklar badiiy mahsulotlar, vitrajlar, idishlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Shisha ikkita elementni birlashtiradi: olov va muz. Olov shishaning paydo bo'lishiga yordam beradi. Shisha mahsulot shaklida qotib qolganda muzga o'xshaydi.
Zamonaviy odamlar o'z hayotlarini shishasiz tasavvur qilishlari mumkin emas. U bizni hamma joyda o'rab oladi: uyda, transportda, ishda va ta'tilda. Shisha ishlatilmaydigan kamida bitta sanoatni nomlash mumkin emas.
Barcha qattiq jismlar kristall va amorflarga bo'linadi. Amorf tartibsiz tuzilishga ega va etarlicha yuqori haroratda erishi mumkin. Fanda hamma narsa shisha deb ataladi. amorf jismlar, ular eritmaning o'ta sovishi natijasida hosil bo'ladi.
Kundalik hayotda shisha shaffof mo'rt material deb ataladi. Boshlang'ich shisha massasining bir qismi bo'lgan u yoki bu komponentga qarab, sanoatda shishaning quyidagi turlari ajratiladi: silikat, borat, borosilikat, aluminosilikat, boroaluminosilikat, fosfat va boshqalar.
Asosiy usul shisha kvarts qumi (SiO2), soda (Na2CO3) va ohak (CaO) aralashmasini eritib olinadi. Natijada Na2O*CaO*6SiO2 tarkibidagi kimyoviy kompleks hosil bo‘ladi.
Shishaning fizik, mexanik va kimyoviy xossalari:
Zichlik ko'zoynaklar ularning tarkibini tashkil etuvchi komponentlarga bog'liq. Shunday qilib, ko'p miqdorda qo'rg'oshin oksidi bo'lgan shisha massasi, boshqa materiallar qatorida, litiy, berilliy yoki bor oksidlaridan tashkil topgan shishadan ko'ra zichroqdir.
Siqilish kuchi - tashqi tomondan har qanday yuk ta'sirida materialning ichki kuchlanishlarga qarshi turish qobiliyati. Bunday holda, ma'lum bir turdagi oynaning mustahkamlik darajasi bog'liq kimyoviy tarkibiga kiritilgan. Kaltsiy yoki bor oksidlarini o'z ichiga olgan ko'zoynaklar yanada bardoshlidir. Qo'rg'oshin va alyuminiy oksidi bo'lgan ko'zoynaklar past quvvat bilan ajralib turadi. Har xil shikastlanishlar (yoriqlar, chuqur chizish) materialning mustahkamligini sezilarli darajada kamaytiradi. Quvvat indeksini sun'iy ravishda oshirish uchun ba'zi shisha mahsulotlarining yuzasi organosilikon plyonka bilan qoplangan.
mo'rtlik - tashqi kuchlar ta'sirida jismlarning yiqilish mexanik xususiyati. Shishaning mo'rtligining kattaligi asosan uning tarkibiy qismlarining kimyoviy tarkibiga bog'liq emas, balki ko'proq shisha massasining bir hilligiga (tarkibiga kiritilgan komponentlar sof, toza bo'lishi kerak) va shisha devor qalinligiga bog'liq. shisha mahsulot.
Qattiqlik - bir materialning mexanik xossasi boshqasining kirib kelishiga qarshilik ko'rsatish, unga qattiqroq. Muayyan materialning qattiqlik darajasini aniqlash mumkin bo'lgan maxsus shkala jadvali yordamida ba'zi minerallarning xususiyatlarini aks ettiradi, ular o'sish tartibida joylashtirilgan, qattiqligi bir xil bo'lgan kamroq qattiq talkdan boshlab va. eng qattiq bilan tugaydigan - 10 an'anaviy qabul qilingan birlik qattiqligi bilan olmos.Ma'lum bir turdagi oynaning qattiqligi darajasi asosan uning tarkibiy qismlarining kimyoviy tarkibiga bog'liq. Shunday qilib, shisha massasini yaratishda qo'rg'oshin oksididan foydalanish shishaning qattiqligini sezilarli darajada kamaytiradi. Va, aksincha, silikat oynalarni mexanik qayta ishlash juda qiyin.
Issiqlik quvvati - jismlarning har qanday jarayonda holatini o'zgartirmasdan ma'lum miqdorda issiqlikni qabul qilish va saqlash xususiyati. Shishaning issiqlik sig'imi bevosita dastlabki shisha massasini tashkil etuvchi komponentlarning kimyoviy tarkibiga bog'liq. Shisha massasida qo'rg'oshin va bariy oksidlari qancha ko'p bo'lsa, issiqlik o'tkazuvchanligi shunchalik past bo'ladi. Va engil oksidlar, masalan, lityum oksidi, shishaning issiqlik o'tkazuvchanligini oshirishi mumkin. Past issiqlik sig'imi bo'lgan shisha ancha sekin soviydi.
Issiqlik o'tkazuvchanligi
- jismlarning issiqlikni o'zlari orqali bir sirtdan ikkinchisiga o'tkazish xususiyati, agar ular mavjud bo'lsa har xil harorat. Shisha issiqlikni yaxshi o'tkazmaydi. Bundan tashqari, eng yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi kvarts oynasi uchun qayd etilgan. Shishaning umumiy massasida kremniy oksidi ulushining kamayishi yoki uni boshqa har qanday modda bilan almashtirganda, issiqlik o'tkazuvchanlik darajasi pasayadi.
Yumshatishning boshlang'ich harorati amorf jismning yumshashi va eriy boshlagan harorati. Eng qattiq - kvarts - shisha faqat 1200-1500 ° S haroratda deformatsiyalana boshlaydi. Boshqa turdagi shishalar allaqachon 550-650 0C haroratda yumshaydi. Muayyan nav va shisha turining erishi boshlanishi haroratining qiymati komponentlarning kimyoviy tarkibi bilan belgilanadi. Shunday qilib, kremniy yoki alyuminiyning o'tga chidamli oksidlari yumshatilish boshlanishining harorat darajasini oshiradi va past eriydiganlari (natriy va kaliy oksidlari), aksincha, uni pasaytiradi.
termal kengayish - yuqori harorat ta'sirida jismning o'lchamlarini kengaytirish hodisasi. Tugatish materiallari ularning termal kengayish qiymati asosiy mahsulotning shisha massasining bir xil ko'rsatkichiga mos keladigan tarzda tanlanishi kerak. Ko'zoynakning termal kengayish koeffitsienti bevosita dastlabki massaning kimyoviy tarkibiga bog'liq. Shisha massasida ishqoriy oksidlar qancha ko'p bo'lsa, termal kengayish indeksi shunchalik yuqori bo'ladi va aksincha, shishada kremniy, alyuminiy va bor oksidlarining mavjudligi bu qiymatni pasaytiradi.
Issiqlikka qarshilik - tashqi haroratning keskin o'zgarishi natijasida shishaning korroziyaga va yo'q qilishga qarshi turish qobiliyati. Bu koeffitsient nafaqat massaning kimyoviy tarkibiga, balki mahsulot hajmiga, shuningdek, uning yuzasida issiqlik uzatish miqdoriga ham bog'liq.
Kimyoviy qarshilik - tananing suv, tuz eritmalari, gazlar va atmosfera namligi ta'siriga berilmaslik qobiliyati. Kimyoviy qarshilik ko'rsatkichlari shisha massasining sifatiga va ta'sir qiluvchi vositaga bog'liq. Shunday qilib, suv ta'sirida korroziyaga uchramaydigan shisha ishqoriy va sho'r eritmalar ta'sirida deformatsiyalanishi mumkin.
Yorug'likning sinishi - ikkita shaffof muhit chegarasidan o'tganda yorug'lik nurining yo'nalishini o'zgartirish. Shisha yorug'likning sinishini ko'rsatadigan qiymat har doim birdan katta.
yorug'likning aks etishi - bu yorug'lik nurining turli xil sinishi ko'rsatkichlariga ega bo'lgan ikkita muhit yuzasiga tushganda qaytishi.
Nur dispersiyasi - yorug'lik nurining sinishi natijasida spektrga parchalanishi. Shisha yorug'lik dispersiyasining qiymati to'g'ridan-to'g'ri materialning kimyoviy tarkibiga bog'liq. Shisha massasida og'ir oksidlarning mavjudligi dispersiya indeksini oshiradi.
yorug'likni singdirish - muhitning yorug'lik nurining o'tish intensivligini kamaytirish qobiliyati. Ko'zoynakning yorug'lik yutilish darajasi past. U faqat turli xil bo'yoqlardan foydalangan holda shisha ishlab chiqarishda, shuningdek, tayyor mahsulotlarni qayta ishlashning maxsus usullarida ko'payadi.
yorug'likning tarqalishi yorug'lik nurlarining turli yo'nalishlarda og'ishidir. Yorug'likning tarqalish indeksi shisha sirtining sifatiga bog'liq. Shunday qilib, qo'pol sirtdan o'tib, nur qisman tarqaladi va shuning uchun bunday shisha shaffof ko'rinadi.
SSSR Fanlar akademiyasining Terminologiya komissiyasi shishaga quyidagi ta'rifni berdi:
"Shisha - kimyoviy tarkibi va qotib qolish harorati oralig'idan qat'i nazar, eritmani haddan tashqari sovutish natijasida olingan va yopishqoqlikning bosqichma-bosqich ortishi natijasida qattiq moddalarning mexanik xususiyatlariga ega bo'lgan barcha amorf jismlarga tegishlidir. suyuqlik holatidan shishasimon holatga qaytishi kerak."
Shisha "shisha holati" ilmiy atamasidan farqli o'laroq, texnik atama hisoblanadi. Stakanda pufakchalar, kichik kristallar bo'lishi mumkin. Shishasimon materialda juda ko'p miqdordagi mayda kristallar hatto maxsus shakllantirilishi mumkin, bu materialni shaffof qilmaydi yoki unga boshqa rang beradi. Bunday material "sutli" shisha, rangli shisha va boshqalar deb ataladi.
Zamonaviy tushunchalar "shisha" va "shisha holati" atamalarini ajratib turadi. "Vitreus holati": "Suyuqlikni sovutish paytida kristallanishni oldini olish uchun etarli tezlikda sovutish natijasida hosil bo'lgan qattiq, kristalli bo'lmagan modda." N.V. Solomin, "shisha asosan shishasimon moddadan tashkil topgan materialdir".
Shishasimon holatdagi barcha moddalar bir nechta umumiy fizik va kimyoviy xususiyatlarga ega. Odatda shishasimon jismlar:
1. izotoplar, ya'ni. ularning xususiyatlari barcha yo'nalishlarda bir xil;
2. qizdirilganda ular kristallar kabi erimaydi, lekin asta-sekin yumshab, mo'rt holatdan yopishqoq, yuqori yopishqoq va tomchi-suyuqlik holatiga o'tadi;
3. eritish va teskari qattiqlashishi, o'zining dastlabki xususiyatlarini tiklaydi.
Bosishlar va xossalarning teskariligi shisha hosil qiluvchi eritmalar va qotib qolgan shishalarning haqiqiy eritmalar ekanligini ko'rsatadi. Haroratning pasayishi bilan moddaning suyuq holatdan qattiq holatga o'tishi ikki yo'l bilan sodir bo'lishi mumkin: modda kristallanadi yoki shisha shaklida qotib qoladi.
Deyarli barcha moddalar birinchi yo'ldan borishi mumkin. Biroq, kristallanish yo'li faqat suyuq holatda bo'lgan holda, past yopishqoqlikka ega bo'lgan va yopishqoqligi kristallanish momentigacha nisbatan sekin o'sib boruvchi moddalar uchun umumiydir.
Ikkinchi guruh uchun ular hal qiluvchi darajada ishqorlar kontsentratsiyasiga yoki boshqa tanlangan komponentlarning kontsentratsiyasiga bog'liq. Ularning tarkibiga bog'liqligi ta'sir qiladi: yopishqoqlik, elektr o'tkazuvchanligi, ionlarning tarqalish tezligi, dielektrik yo'qotish, kimyoviy qarshilik, yorug'lik o'tkazuvchanligi, qattiqlik, sirt tarangligi.
Jismoniy xususiyatlar stakan
Oddiy natriy-kaliy-silikat oynasining zichligi, shu jumladan deraza oynasi, 2500-2600 kg / m3 oralig'ida o'zgarib turadi. Haroratning 20 dan 1300 ° C gacha ko'tarilishi bilan ko'pchilik ko'zoynaklarning zichligi 6-12% ga, ya'ni 100 ° C ga kamayadi, zichlik 15 kg / m3 ga kamayadi. An'anaviy tavlangan oynaning bosim kuchi 500-2000MPa, deraza oynasi 900-1000MPa.
Shishaning qattiqligi kimyoviy tarkibiga bog'liq. Ko'zoynaklar 4000-10 000 MPa oralig'ida turli xil qattiqlikka ega. Eng qattiqi kvarts oynasi bo'lib, ishqoriy oksidlarning ko'payishi bilan stakanlarning qattiqligi pasayadi.
Mo'rtlik. Shisha, olmos va kvarts bilan birga, mukammal mo'rt materialdir. Mo'rtlik zarbada eng aniq bo'lgani uchun u zarba kuchi bilan tavsiflanadi. Shishaning zarba kuchi o'ziga xos yopishqoqlikka bog'liq.
Issiqlik o'tkazuvchanligi. Kvarts ko'zoynaklari eng yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Oddiy oyna oynasi 0,97 Vt/(m.K) ga ega. Haroratning oshishi bilan issiqlik o'tkazuvchanligi oshadi, issiqlik o'tkazuvchanligi shishaning kimyoviy tarkibiga bog'liq.
Oksid oynalarining yuqori shaffofligi ularni binolar, nometall va optik qurilmalar, jumladan, lazer, televizor, kino va fotografiya uskunalari va boshqalarni oynalash uchun ajralmas holga keltirdi. Plitalar oynasi, deraza oynasi, displey oynasi qurilishi uchun yorug'lik o'tkazuvchanlik koeffitsienti to'g'ridan-to'g'ri shisha sirtining aks ettirish qobiliyatiga va uning yutilish qobiliyatiga bog'liqligini hisobga olish kerak. Nazariy jihatdan, yorug'likni yutmaydigan mukammal shisha ham yorug'likning 92% dan ko'prog'ini o'tkaza olmaydi.
Shishaning optik xususiyatlari: sindirish ko'rsatkichi - shishaning unga tushgan yorug'likni sindirish qobiliyati. Keramika bo'yoqlarini ishlab chiqarish uchun sinishi ko'rsatkichi juda muhimdir. Bu qanchalik yorug'likni aks ettirishiga bog'liq. keramika mahsuloti va u qanday ko'rinadi.
Mexanik xususiyatlar: elastiklik - bu qattiq jismning yukni tugatgandan so'ng asl shaklini tiklash xususiyati. Elastiklik kuchlanishdagi (siqilishdagi) yuk ta'sirida yuzaga keladigan kuchlanishlarning kattaligini aniqlaydigan normal elastiklik moduli kabi kattaliklar bilan tavsiflanadi.
Ichki ishqalanish: Shishasimon tizimlar mexanik, xususan, tovush va ultratovush tebranishlarini o'zlashtirish qobiliyatiga ega. Tebranishlarni susaytirish shishadagi bir hil bo'lmaganlarning tarkibiga bog'liq.
Silikat tizimlarining issiqlik xususiyatlari o'rganishda ham, keramika va shisha mahsulotlarini ishlab chiqarishda ham eng muhim xususiyatlardir.
O'ziga xos issiqlik sig'imi: - shisha birlik massasini 1 ° S ga qizdirish uchun zarur bo'lgan Q issiqlik miqdori bilan aniqlanadi.
Kimyoviy qarshilik - turli agressiv muhitlarga qarshilik - ko'zoynakning juda muhim xususiyatlaridan biri tibbiyot uchun muhimdir. Temperlangan ko'zoynaklar yaxshi tavlangan ko'zoynaklarga qaraganda 1,5-2 marta tezroq buziladi. Zamonaviy qurilishda deraza, eshik va boshqa teshiklar uchun quyosh va issiqlikdan himoya qiluvchi xususiyatlarga ega maxsus ko'zoynaklar qo'llaniladi. Ushbu ko'zoynaklar uchun aniqlashtirishdan o'tgan yorug'lik oqimining spektral tabiati, rang ohangini baholash muhimdir. Ushbu xususiyatlarga asoslanib, ma'lum bir turdagi shisha tanlanadi, shuningdek, issiqlik va yorug'lik xususiyatlarini aniqlash, ularning ish sharoitlariga ta'siri, binolar va inshootlarni loyihalash.
Uzoq vaqt davomida derazalar yashash joyini yoritish va qulaylik berish uchun qilingan. Shisha kamdan-kam bo'lganligi sababli, uning o'rniga boshqa materiallar ishlatilgan. Yaxshiyamki, bugungi kunda shisha odatiy emas: u hamma joyda va turli maqsadlarda ishlatiladi. Bundan tashqari, siz nafaqat oddiy oyna oynalarini, balki vitrajlar uchun rangli oynalarni ham sotib olishingiz mumkin.
Barcha qattiq jismlar kristall va amorflarga bo'linadi. Ikkinchisi etarlicha yuqori haroratda erish xususiyatiga ega. Kristal jismlardan farqli o'laroq, ular tartibli ionlarning faqat kichik maydonlariga ega bo'lgan tuzilishga ega va bu joylar bir-biriga bog'langan bo'lib, ular assimetriya hosil qiladi.
Fanda (kimyo, fizika) eritmaning haddan tashqari sovishi natijasida hosil bo'lgan barcha amorf jismlarni shisha deb atash odatiy holdir. Bu jismlar qovushqoqlik darajasining asta-sekin ortib borishi tufayli qattiq jismlarning barcha xususiyatlariga ega. Ular shuningdek, qattiq holatdan suyuq holatga teskari o'tish xususiyatiga ega.
Kundalik hayotda shisha shaffof mo'rt material deb ataladi. Boshlang'ich shisha massasining bir qismi bo'lgan u yoki bu komponentga qarab, sanoatda shishaning quyidagi turlari ajratiladi: silikat, borat, borosilikat, aluminosilikat, boroaluminosilikat, fosfat va boshqalar.
Har qanday boshqa jismoniy tana kabi, shisha ham bir qator xususiyatlarga ega.
Shishaning fizik-mexanik xossalari
Shisha zichligi ularning tarkibiga kiradigan komponentlarga bog'liq. Shunday qilib, ko'p miqdorda qo'rg'oshin oksidi bo'lgan shisha massasi, boshqa materiallar qatorida, litiy, berilliy yoki bor oksidlaridan tashkil topgan shishadan ko'ra zichroqdir. Qoida tariqasida, shishaning o'rtacha zichligi (deraza, idish, yuqori sifatli, issiqlikka chidamli) 2,24 × 10 kubometrdan - 2,9 × 10 kubometr kg / m3 gacha. Kristalning zichligi biroz yuqoriroq: kubda 3,5 x 10 dan - kg / m3 kubda 3,7 x 10.
Kuch. Fizika va kimyoda bosim kuchi ostida, tashqi tomondan har qanday yuk ta'sirida materialning ichki stresslarga qarshi turish qobiliyatini tushunish odatiy holdir. Shishaning kuchlanish kuchi 500 dan 2000 MPa gacha (kristal - 700-800 MPa). Keling, bu qiymatni quyma temir va po'latning mustahkamligi bilan taqqoslaylik: mos ravishda 600-1200 va 2000 MPa.
Shu bilan birga, ma'lum bir turdagi oynaning mustahkamlik darajasi uning bir qismi bo'lgan kimyoviy moddaga bog'liq.
Kaltsiy yoki bor oksidlarini o'z ichiga olgan ko'zoynaklar yanada bardoshlidir. Qo'rg'oshin va alyuminiy oksidi bo'lgan ko'zoynaklar past quvvat bilan ajralib turadi.
Mustahkamlik chegarasi shisha kuchlanish kuchi faqat 35-100 MPa. Shishaning kuchlanish darajasi ko'p jihatdan uning yuzasida hosil bo'lgan turli nuqsonlar mavjudligiga bog'liq. Har xil shikastlanishlar (yoriqlar, chuqur chizish) materialning mustahkamligini sezilarli darajada kamaytiradi. Quvvat indeksini sun'iy ravishda oshirish uchun ba'zi shisha mahsulotlarining yuzasi organosilikon plyonka bilan qoplangan.
mo'rtlik- tashqi kuchlar ta'sirida jismlarning yiqilish mexanik xususiyati. Shishaning mo'rtligining kattaligi asosan uning tarkibiy qismlarining kimyoviy tarkibiga bog'liq emas, balki ko'proq shisha massasining bir hilligiga (tarkibiga kiritilgan komponentlar sof, toza bo'lishi kerak) va shisha devor qalinligiga bog'liq. shisha mahsulot.
qattiqlik Bir materialning mexanik xususiyatini boshqasining kirib borishiga qarshilik ko'rsatish, unga qattiqroq. Muayyan materialning qattiqlik darajasini aniqlash mumkin bo'lgan maxsus shkala jadvali yordamida ba'zi minerallarning xususiyatlarini aks ettiradi, ular o'sish tartibida joylashtirilgan, qattiqligi bir xil bo'lgan kamroq qattiq talkdan boshlab va. eng qattiq bilan tugaydigan - 10 an'anaviy qabul qilingan birlik qattiqligi bilan olmos.
Ko'pincha shishaning qattiqligi abraziv qattiqlik deb ataladigan usul yordamida silliqlash orqali "o'lchanadi". Bunday holda, uning qiymati ma'lum silliqlash sharoitida shisha mahsulotining birlik yuzasini tozalash tezligiga qarab belgilanadi.
Qattiqlik darajasi bir yoki boshqa turdagi shisha, asosan, uning tarkibiy qismlarining kimyoviy tarkibiga bog'liq. Shunday qilib, shisha massasini yaratishda qo'rg'oshin oksididan foydalanish shishaning qattiqligini sezilarli darajada kamaytiradi. Va, aksincha, silikat oynalarni mexanik qayta ishlash juda qiyin.
Issiqlik sig'imi - bu jismlarning ma'lum miqdordagi issiqlikni har qanday jarayonda holatini o'zgartirmasdan qabul qilish va saqlash xususiyati.
Shishaning issiqlik sig'imi bevosita dastlabki shisha massasini tashkil etuvchi komponentlarning kimyoviy tarkibiga bog'liq. Uning o'ziga xos issiqlik o'rtacha haroratda 0,33-1,05 J / (kgxK) ni tashkil qiladi. Bundan tashqari, shisha massasida qo'rg'oshin va bariy oksidlarining miqdori qanchalik yuqori bo'lsa, issiqlik o'tkazuvchanlik ko'rsatkichi shunchalik past bo'ladi. Ammo engil oksidlar, masalan, lityum oksidi, shishaning issiqlik o'tkazuvchanligini oshirishi mumkin.
Shisha buyumlar ishlab chiqarishda shuni esda tutish kerakki, past issiqlik sig'imi bo'lgan amorf jismlar yuqori issiqlik sig'imi bo'lgan jismlarga qaraganda ancha sekin soviydi. Bunday jismlarda tashqi haroratning oshishi bilan issiqlik sig'imi miqdorining ortishi ham kuzatiladi. Bundan tashqari, suyuq holatda bu ko'rsatkich biroz tezroq o'sadi. Bu har xil turdagi ko'zoynaklar uchun ham amal qiladi.
Issiqlik o'tkazuvchanligi. Fandagi bu atama jismlarning bir sirtdan ikkinchisiga issiqlik o'tkazish xususiyatini bildiradi, agar ular har xil haroratga ega bo'lsa.
Ma'lumki, shisha issiqlikni yomon o'tkazadi (Aytgancha, bu xususiyat binolarni qurishda keng qo'llaniladi). Uning issiqlik o'tkazuvchanligi darajasi o'rtacha 0,95-0,98 Vt / (m x K). Bundan tashqari, eng yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi kvarts oynasi uchun qayd etilgan. Shishaning umumiy massasida kremniy oksidi ulushining kamayishi yoki uni boshqa har qanday modda bilan almashtirganda, issiqlik o'tkazuvchanlik darajasi pasayadi.
Yumshatishning boshlang'ich harorati- bu tana (amorf) yumshay boshlaydi va eriy boshlaydi. Eng qattiq - kvarts - shisha faqat 1200-1500 ° S haroratda deformatsiyalana boshlaydi. Boshqa turdagi shishalar allaqachon 550-650 0C haroratda yumshaydi. Ushbu ko'rsatkichlar shisha bilan turli xil ishlarda e'tiborga olinishi muhim: mahsulotlarni puflash jarayonida, bu mahsulotlarning chetlarini qayta ishlashda, shuningdek, ularning sirtlarini termik parlatishda.
Qiymat erish boshlanishi harorati shishaning bir yoki boshqa navi va turi komponentlarning kimyoviy tarkibi bilan belgilanadi. Shunday qilib, kremniy yoki alyuminiyning o'tga chidamli oksidlari yumshatilish boshlanishining harorat darajasini oshiradi va past eriydiganlari (natriy va kaliy oksidlari), aksincha, uni pasaytiradi.
termal kengayish. Bu atama yuqori harorat ta'sirida jism hajmining kengayish hodisasini bildirish uchun ishlatiladi. Bu qiymat sirtda turli xil qoplamali shisha mahsulotlarini ishlab chiqarishda hisobga olish juda muhimdir. Tugatish materiallari ularning termal kengayish qiymati asosiy mahsulotning shisha massasining bir xil ko'rsatkichiga mos keladigan tarzda tanlanishi kerak.
Termal kengayish koeffitsienti shisha to'g'ridan-to'g'ri dastlabki massaning kimyoviy tarkibiga bog'liq. Shisha massasida ishqoriy oksidlar qancha ko'p bo'lsa, termal kengayish indeksi shunchalik yuqori bo'ladi va aksincha, shishada kremniy, alyuminiy va bor oksidlarining mavjudligi bu qiymatni pasaytiradi.
issiqlikka chidamlilik tashqi haroratning keskin o'zgarishi natijasida shishaning korroziyaga va yo'q qilishga qarshi turish qobiliyati aniqlanadi. Bu koeffitsient nafaqat massaning kimyoviy tarkibiga, balki mahsulot hajmiga, shuningdek, uning yuzasida issiqlik uzatish miqdoriga ham bog'liq.
Shishaning optik xususiyatlari
Yorug'likning sinishi- shuning uchun ular fanda yorug'lik nurining ikkita shaffof muhit chegarasidan o'tganda yo'nalishini o'zgartirish deb ataladi. Shisha yorug'likning sinishini ko'rsatadigan qiymat har doim birdan katta.
yorug'likning aks etishi- bu yorug'lik nurining turli xil sinishi ko'rsatkichlariga ega bo'lgan ikkita muhit yuzasiga tushganda qaytishi.
Nur dispersiyasi- yorug'lik nurining sinishi natijasida spektrga parchalanishi. Shisha yorug'lik dispersiyasining qiymati to'g'ridan-to'g'ri materialning kimyoviy tarkibiga bog'liq. Shisha massasida og'ir oksidlarning mavjudligi dispersiya indeksini oshiradi. Aynan shu xususiyat kristall mahsulotlarda yorug'lik o'yinlari deb ataladigan hodisani tushuntiradi.
Nurni yutish orqali muhitning yorug'lik nurining o'tish intensivligini kamaytirish qobiliyatini aniqlash. Ko'zoynakning yorug'lik yutilish darajasi past. U faqat turli xil bo'yoqlardan foydalangan holda shisha ishlab chiqarishda, shuningdek, tayyor mahsulotlarni qayta ishlashning maxsus usullarida ko'payadi.
yorug'likning tarqalishi yorug'lik nurlarining turli yo'nalishlarda og'ishidir. Yorug'likning tarqalish indeksi shisha sirtining sifatiga bog'liq. Shunday qilib, qo'pol sirtdan o'tib, nur qisman tarqaladi va shuning uchun bunday shisha shaffof ko'rinadi. Bu xususiyat, qoida tariqasida, lampalar uchun shisha lampalar va lampalar uchun plafondlarni ishlab chiqarishda qo'llaniladi.
Shishaning kimyoviy xossalari
Orasida kimyoviy xossalari Shisha va undan tayyorlangan mahsulotlarning kimyoviy qarshiligini ta'kidlash kerak.
Kimyoviy qarshilik fanda tananing suv, tuz eritmalari, gazlar va atmosfera namligi ta'siriga berilmaslik qobiliyati deb ataladi. Kimyoviy qarshilik ko'rsatkichlari shisha massasining sifatiga va ta'sir qiluvchi vositaga bog'liq. Shunday qilib, suv ta'sirida korroziyaga uchramaydigan shisha ishqoriy va sho'r eritmalar ta'sirida deformatsiyalanishi mumkin.
Silikat oynalar xossalarning noodatiy kombinatsiyasi, shaffofligi, mutlaq suv o'tkazmasligi va universal kimyoviy qarshilik bilan ajralib turadi. Bularning barchasi oynaning o'ziga xos tarkibi va tuzilishi bilan izohlanadi.
Zichlik stakan kimyoviy tarkibga bog'liq va an'anaviy qurilish oynasi uchun 2400...2600 kg/m 3 ni tashkil qiladi. Deraza oynasining zichligi 2550 kg / m ni tashkil qiladi Qo'rg'oshin oksidi ("Bohem kristali") o'z ichiga olgan oynalar yuqori zichlik bilan ajralib turadi - 3000 kg / m 3 dan ortiq. Shishaning g'ovakliligi va suvning singishi deyarli 0% ga teng.
Mexanik xususiyatlar. Qurilish inshootlaridagi shisha ko'pincha egilish, cho'zish va ta'sirga va kamroq siqilishga duchor bo'ladi, shuning uchun uni belgilaydigan asosiy ko'rsatkichlar mexanik xususiyatlar, kuchlanish va mo'rtlikni hisobga olish kerak.
nazariy shisha tortishish kuchi - (10...12) 10 3 MPa. Amalda bu qiymat 200...300 marta past va 30 dan 60 MPa gacha. Bu shishada zaiflashgan joylar (mikroinhomogenlik, sirt nuqsonlari, ichki stresslar) mavjudligi bilan izohlanadi. Shisha mahsulotlarining kattaligi qanchalik katta bo'lsa, bunday joylarning mavjudligi ehtimoli ko'proq. Shisha mustahkamligining sinov mahsulotining o'lchamiga bog'liqligiga misol sifatida shisha tolani keltirish mumkin. Diametri 1 ... 10 mikron bo'lgan shisha tolali shisha 300 ... 500 MPa kuchlanish kuchiga ega, ya'ni choyshab oynasidan deyarli 10 baravar yuqori. Shisha chizishlarining kuchlanish kuchini keskin kamaytiring; olmos bilan oynani kesish bunga asoslanadi.
Shishaning siqilish kuchi yuqori - 900 ... 1000 MPa, ya'ni deyarli po'lat va quyma temir kabi. -50 dan + 70 ° C gacha bo'lgan harorat oralig'ida shishaning mustahkamligi deyarli o'zgarmaydi.
Oddiy haroratda shisha plastik deformatsiyalarga ega emasligi bilan ajralib turadi. Yuklanganda, u mo'rt sinishgacha Guk qonuniga bo'ysunadi. Elastik modulshisha E =(7...7,5) 10 4 MPa.
mo'rtlik - shishaning asosiy kamchiligi. Mo'rtlikning asosiy ko'rsatkichi - elastiklik modulining kuchlanish kuchiga nisbati E/R p. Shisha uchun u 1300 ... 1500 (po'lat uchun 400 ... 460, kauchuk 0,4 ... 0,6). Bundan tashqari, shisha strukturasining bir xilligi (bir hilligi) mo'rtlikning namoyon bo'lishining zaruriy sharti bo'lgan yoriqlarning to'sqinliksiz rivojlanishiga yordam beradi.
shisha qattiqligi, kimyoviy tarkibi bo'yicha dala shpatlariga yaqin bo'lgan modda, bu minerallar bilan bir xil bo'lib, kimyoviy tarkibiga qarab, Mohs shkalasi bo'yicha 5 ... 7 oralig'ida bo'ladi.
Optik xususiyatlar ko'zoynaklar yorug'lik o'tkazuvchanligi (shaffoflik), yorug'likning sinishi, aks etishi, tarqalishi va boshqalar bilan tavsiflanadi Oddiy silikat oynalar, maxsuslardan tashqari (pastga qarang), spektrning butun ko'rinadigan qismini (88 ... 92% gacha) uzatadi. va ultrabinafsha va infraqizil nurlarni deyarli o'tkazmaydi. Qurilish oynasining sinishi indeksi (P= 1,50...1,52) aks ettirilgan yorug'likning kuchini va yorug'lik tushishining turli burchaklarida shishaning yorug'lik o'tkazuvchanligini aniqlaydi. Yorug'likning tushish burchagi 0 dan 75 ° gacha o'zgartirilsa, shishaning yorug'lik o'tkazuvchanligi 90 dan 50% gacha kamayadi.
Issiqlik o'tkazuvchanligi har xil turlari shisha ularning tarkibiga ozgina bog'liq va 0,6 ... 0,8 Vt / (m K) ni tashkil qiladi, bu shunga o'xshash kristalli minerallardan deyarli 10 baravar past. Masalan, kvarts kristalining issiqlik o'tkazuvchanligi 7,2 Vt / (m K).
Chiziqli termal kengayish koeffitsienti (CLTE) shisha nisbatan kichik (oddiy shisha uchun 9 10 -6 K -1). Ammo past issiqlik o'tkazuvchanligi va yuqori elastiklik moduli tufayli keskin bir tomonlama isitish (yoki sovutish) paytida oynada paydo bo'ladigan stresslar shisha buzilishiga olib keladigan qiymatlarga yetishi mumkin. Bu nisbatan kichikligini tushuntiradi issiqlikka chidamlilik(to'satdan harorat o'zgarishiga bardosh berish qobiliyati) oddiy shisha. Bu 70 ... 90 ° S gacha.
Ovoz o'tkazmaslik qobiliyati shisha ancha baland. Ovoz izolyatsiyasi bo'yicha qalinligi 1 sm bo'lgan shisha taxminan yarim g'ishtdagi g'isht devoriga to'g'ri keladi - 12 sm.
Kimyoviy qarshilik silikat shishasi uning eng noyob xususiyatlaridan biridir. Shisha suv, gidroksidi va kislotalarning ta'siriga yaxshi qarshilik ko'rsatadi (hidroflorik va fosfordan tashqari). Buning sababi shundaki, suv va suvli eritmalar ta'sirida Na + va Ca ++ ionlari shishaning tashqi qatlamidan yuvilib, SiO 2 bilan boyitilgan kimyoviy bardoshli plyonka hosil bo'ladi. Ushbu film oynani keyingi shikastlanishdan himoya qiladi.
