4.1. ПОНЯТИЕ СТЕКЛА. КЛАССИФИКАЦИЯ СТЕКОЛ И СТЕКЛЯННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Стекло — твердый хрупкий аморфный материал, образующийся при охлаждении минерального расплава. При этом переход из жидкого состояния в стекловидное является обратимым.

Стекло и объекты из него классифицируются по различным основаниям: по составу стеклообразующего оксида, по назначению и области применения, по способу производства и т.д.

Способностью образовывать стекловидную массу при отвердении (остывании из расплава) обладают многие химические элементы. В зависимости от основных стеклообразующих компонентов различают стекла:

• оксидные — силикатные (основной компонент SiO₂), алюмосиликатные (Al₂О₃, SiO₂), боросиликатные (В₂О₃, SiO₂), бороалюмосиликатные (В₂О₃, Al₂О₃, SiO₂), алюмофосфатные (Al₂О₃, Р₂О₅), бороалюмофосфатные (В₂О₃, Al₂О₃, Р₂О₅), бороалюмосиликофосфатные (В₂О₃, Al₂О₃, SiO₂, P₂O₅), фосфорванадатные (Р₂О₅, V₂O₅), силикотитанатные (SiO₂, TiO₂) и силикоцирконатные (SiO₂, ZrO₂);

• халькогенидные — халькогениды мышьяка (As₂S₃, As₂St₃, As₂Fe₃), сурьмы (Sb₂Se₃), таллия (Ta₂Se₃) и др.;

• галогенидные — фторобериллатные (BeF₂).

К основным компонентам для уменьшения температуры плавления добавляют флюсы: оксиды щелочных металлов; для придания стеклу определенных свойств — оксиды алюминия, магния, свинца и пр. В качестве добавок используют известняк, доломит, магнезит, полевой шпат, калиевую селитру, поташ, глинозем, кальцинированную соду и пр.

По назначению и области применения различают:

• техническое стекло — неорганическое стекло и изделия из него, предназначенные для использования в различных областях науки и техники:

? светотехническое, бесцветное и цветное — предназначено для изменения интенсивности, спектрального состава и направления проходящих через него световых потоков. Это рассеиватели фар, подфарников, светофоров, маяков, светофильтры и др.;

? транспортное — защитное стекло для остекления воздушного, автомобильного и других видов транспорта, а также для машин различного рода. Это стекло является безопасным и характерно тем, что при его разрушении не возникает острых, либо разлетающихся осколков. Подразделяется на закаленное стекло (сталинит, секурит, дюралекс и др. — подвергается специальной термической обработке, в результате которой в нем образуются остаточные напряжения, обеспечивающие повышенную механическую прочность, термостойкость и безопасный характер разрушения: при ударе стекло разрушается с образованием большого числа мелких тупых осколков) и триплекс (безосколочное трехслойное стекло, состоящее из двух листов 2 или 3-мм стекла, между которыми проложена полимерная поливинилбутиральная пленка, которая при нагревании под давлением подплавляется и склеивает стекла;

? оптическое — изделия из стекла, в которых используются его оптические свойства (очки, линзы и др.);

? химико-лабораторное — химически и термостойкие стекла, используемые в химической, медицинской промышленности, лабораториях для специальных целей;

? стекловолокно — волокна, получаемые из расплава стекла, используемые для изготовления стеклянной ткани, электро-, звуко- и теплоизоляционных материалов, стеклопластиков, проводников светового излучения и др.;

? глазури (относятся также к бытовому стеклу) — стекловидные покрытия на керамических изделиях, придающие им декоративный вид, водо- и газонепроницаемость, защищающие от действия различных реагентов;

• строительное стекло — силикатное стекло и изделия из него, обладающие механической прочностью, прозрачностью, долговечностью в эксплуатации и малой теплопроводностью:

? листовое стекло (вырабатывается в виде плоских листов, толщина которых по отношению к длине и ширине сравнительно невелика. Различают листовое стекло с гладкой поверхностью — витринное (полированное и неполированное толщиной 6,5 мм и более) и оконное (предназначенное для заполнения световых проемов в зданиях и сооружениях. Выпускается толщиной 2,0±0,2 мм, 2,5±0,2 мм, 3,0±0,2 мм, 4,0±0,3 мм, 5,0±0,3 мм, 6,0±0,4 мм), узорчатое и армированное (также безопасное) стекло, внутрь которого для предотвращения разлетания осколков помещена металлическая сетка;

? профильное стекло (стеклопрофилит — изделия коробчатого сечения (швеллеры), применяемые для создания просвечивающих перегородок);

? стеклоблоки (массивные или пустотелые блоки, применяемые для создания просвечивающих преград в различных сооружениях);

? стеклопакеты (изделия, в которых два листа и более соединены по периметру разными способами. Применяются для остекления зданий, устройства перегородок, в качестве дверей и др.;

• бытовое стекло — неорганическое силикатное стекло и изделия из него, предназначенные для использования в быту:

? посудное стекло — бесцветное или цветное (сортовое стекло — художественные изделия, изготовленные с помощью ручного, механизированного выдувания либо прессованием, хрусталь с художественной обработкой или без нее, жаростойкая посуда);

? тарное стекло (сосуды для транспортировки и хранения пищевых продуктов, парфюмерии и косметики, химических реактивов, аптечно-медицинских товаров);

? украшения и имитации, а также глазури (см. выше);

? зеркала (изделия из листового стекла толщиной 4-8 мм с полированной поверхностью и зеркальным покрытием);

? эмали (легкоплавкое покрытие, наносимое на поверхность металлических изделий для защиты их от коррозии и улучшения внешнего вида).

По способу производства различают:

• прессованное стекло — множество объектов, изготовленных из стекла методом прессования (с использованием пресс-форм);

• выдувное стекло — объекты, изготовленные из стекла методом выдувания: изделия бытового и технического назначения;

• тянутое стекло — вид технического стекла с гладкой поверхностью, выработанного способом вытягивания: листовое стекло вертикального лодочного и безлодочного способа производства, трубы, дроты и др. Способ «безлодочного» вытягивания в отличие от «лодочного» позволяет получить более высокое качество поверхности стекла из-за отсутствия полосности и меньшей волнистости;

• прокатное стекло — множество объектов, изготовленных из стекла методом проката (с использованием металлических прокатных валов);

• флоат-стекло — термически полированное листовое стекло, изготовляемое флоат-способом на расплаве металла (олова). Флоат-способом получают полированное стекло непосредственно при вытягивании листа. Достигается это тем, что формование (охлаждение) листа происходит на поверхности расплавленного олова. Полирование с другой стороны листа достигается обработкой огнем.

Производство изделий из стекла стандартизировано и осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ, ТУ и СТП заводов, причем в ГОСТ содержатся потребительские (приемочные) характеристики изделий: допустимые отклонения в размерах, максимальные размеры осколков при разрушении закаленного стекла, прочностные и оптические характеристики и т.п. Таким образом, марка конкретного изделия, его свойства определяются нормативными документами (ГОСТ, ТУ, СТП, чертежами).