Неорганическое стекло

Неорганическое стекло — аморфный полимерный материал, получаемый при твердении расплава оксидов Si, А1, В, Р, As. Pb и других элементов. Оно не имеет определенной точки плавления или затвердевания и при охлаждении переходит из расплавленного жид­кого состояния в высоковязкое, а затем в твердое, сохраняя при этом неупорядоченность и неоднородность внутреннего строения.

В составе неорганического стекла:

стеклообразующие оксиды;

модифицирующие оксиды (щелочные и щелочноземельные) вида Ме₂0 и МеО, изменяющие физико-химические свойства стекол;

технологические добавки (оксиды алюминия, железа, свинца, титана, бериллия и др.), замещающие стеклообразующие оксиды и придающие стеклу необходимые потребительские свойства.

Модифицирующие оксиды вводят в процессе варки стекол. Глинозем Al₂O₃ повышает механическую прочность, а также терми­ческую и химическую стойкость стекол. При добавке В₂О₃ повышается скорость стекловарения, улучшается осветление и уменьшается склонность к кристаллизации. Оксид свинца РbО, вводимый, глаз­ным образом, при изготовлении оптического стекла и хрусталя, по­вышает показатель светопреломления. Оксид цинка ZnO понижает температурный коэффициент линейного расширения стекла, благо­даря чему повышается его термическая стойкость.

Технологические добавки делят по их назначению на следующие группы: осветлители — вещества, способствующие удалению из стекломассы газовых пузырей (сульфат натрия, плавиковый шпат); обесцвечиватели — вещества, обесцвечивающие стекольную массу; глушители - вещества, делающие стекло непрозрачным.

Стеклообразующие оксиды (например, SiO₂, A1₂O₃, В₂O₃. Р₂O₃) образуют пространственную сетку из однородных звеньев-полиэдров, а модифицирующие оксиды, располагаясь внутри ячеек сетки, ослабляют или разрывают связи в стеклообразующих оксидах и снижают прочность, термо- и химическую стойкость стекла, но позволяют регулировать температуру его размягчения и другие свойства.

Свойства неорганических стекол изотропны. Более высокие прочностные характеристики имеют стекла бесщелочного состава и кварцевые.

По оптическим свойствам различают прозрачное, окрашенное бесцветное и рассеивающее свет стекла.

К потребительским свойствам неорганических стекол относят­ся прозрачность, высокая стойкость к атмосферным воздействиям, водо- и воздухонепроницаемость, термостойкость.

Термостойкость стекла характеризует его долговечность в условиях резких изменений температуры. Она определяется разностью температур, которую стекло может выдержать без разрушения при его резком охлаждении в воде (t=О°С). Для большинства видов стекол термостойкость колеблется от 90 до 170°С, а для кварцевого стекла она составляет 800...1000°С.

Стекло поддается механической обработке: его можно пилить циркулярными пилами с алмазной набивкой, обтачивать победитовыми резцами, резать алмазом, шлифовать, полировать.

Способы воздействия на свойства неорганических стекол определяются необходимостью нейтрализовать дефектный поверхност­ный слой. Их можно разделить на четыре группы: механическая обработка (полирование), химическая обработка (травление), термическая обработка (закалка), химико-термическая обработка. Так, закалка, при которой можно получить анизотропию свойств, и хими­ко-термическая обработка стекла в несколько раз повышают показа­тели прочности и ударную вязкость, а также увеличивают термостойкость. Травление закаленного неорганического стекла плавиковой кислотой способствует удалению поверхностных дефектов, снижаю­щих его качество, и также повышает прочность и термостойкость.

Неорганические стекла классифицируются по виду стеклообразующего вещества, модификаторов, по технологии изготовления и назначению.

По виду стеклообразующего вещества неорганические стекладелятся на силикатные (SiO₂), алюмосиликатные (А1₂O₃-SiO₂). силикатные (В₂О₃-SiO₂), алюмоборосиликатные (А₂O₃-B₂O₅-SiO₂), алюмофосфатные (А1₂0₃-P₂O₅), халъкогенидные (например, As₃₁Ge₃₀Se₂₁Te₁₈₀), галогенидные и другие стекла.

По виду модификаторов различают щелочные, бесщелочные и кварцевые неорганические стекла. Прочность щелочных стекол под действием влаги уменьшается вдвое, т.к. вода выщелачивает стек­ло. При этом образуются щелочные растворы, которые расклинива­ют стекло, вызывая микротрещины в поверхностном слое.

По технологии изготовления неорганическое стекло может быть получено выдуванием, литьем, штамповкой, вытягиванием в листы, трубки, волокна и др. Стекло выпускается промышленностью в виде готовых изделий, заготовок и отдельных деталей.

По назначению неорганические стекла делятся на техническое строителъное и бытовое (стеклотара, посудное, бытовое и др.).

Техническое стекло по области применения делится на электротехническое, транспортное, оптическое, светотехническое, термостойкое, тугоплавкое, легкоплавкое, химико-лабораторное и др.

Строительное стекло выпускают следующих видов: листовое, облицовочное и изделия и конструкции из стекла.