Свойства и виды стекол

Свойства и виды стекол - раздел Образование, Легированной называют сталь, содержащую специально введенные в нее с целью изменения строения и свойств легирующие элементы К Важнейшим Свойствам Стекла Можно Отнести Плотность, Прочность, Твердость, Х.

К важнейшим свойствам стекла можно отнести плотность, прочность, твердость, хрупкость, теплопроводность, термическую устойчивость, оптические свойства.

Плотность - это отношение массы тела к его объему. Она зависит от химического состава стекла и бывает от 2,2 до 7,5 г/см3. В некоторой степени плотность стекла зависит от температуры, с повышением которой плотность стекла уменьшается.

Прочность - способность материала выдерживать нагрузку на сжатие, растяжение и т. д. Предел прочности на сжатие колеблется от 500 до 2000МШ, на растяжение от 35 до 100 МПа.

Твердость - способность стекла оказывать сопротивление проникновению в него более твердого материала. Твердость стекла по шкале Мооса равна 7. Некоторые виды стекол бывают твердостью 5-6 по шкале Мооса.

Теплопроводность - это способность материала, в данном случае стекла, проводить тепло без перемещения вещества этого материала. У стекла коэффициент теплопроводности равен 0,0017-0,032 кал/(см-с-град). У оконных стекол эта цифра равна 0,0023. Как видно, коэффициент теплопроводности стекла весьма незначителен.

Тепловое расширение - это увеличение линейных размеров тела при его нагревании. У стекла оно незначительное и равняется 88• 10


Термическая устойчивость - способность стекла выдерживать резкие изменения температуры не разрушаясь. Термическая устойчивость играет большую роль в строительных работах, так как выстроенные различные сооружения могут иметь весьма большую разницу в температуре внутри и снаружи. Термостойкость оконных стекол равняется 80-90°С. Термостойкость стекла во многом зависит от его химического состава. Следует указать, что кварцевое стекло выдерживает резкий перепад температур, который достигает до 1000°С.

Оптические свойства подразумевают светопрозрачность, светопоглощение, отражение и преломление света. Светопоглощение стеклом света невелико. В оконном стекле оно равняется примерно 88%. Для получения стекол с высокой степенью прозрачности необходимо сырьевые материалы до минимума очищать от нежелательных примесей, окрашивающих стекло.

Прозрачное стекло одинаково пропускает все цвета спектра. Кроме того, надо знать, что чем лучше отполировано стекло, тем больше оно пропускает света, и наоборот. Различные царапины и загрязнения сильно снижают прозрачность.

Для строительства изготовляют следующие виды стекла: листовое, оконное, армированное, узорчатое, штучное и др. Стекло применяется также для производства посуды и др.

Обычные стекла - известково-натриевое, известково-калиевое, известково-натриево-калиевое.

Известково-натриевое (содовое), или натрий-кальций-магний-силикатное, стекло применяют для выработки оконных стекол, стеклотары, столовой по­суды.

Известково-калиевое (поташное), или калий-кальций-магний-силикатное, стекло обладает более вы­сокой термостойкостью, повышенным блеском и про­зрачностью; используется для выработки высокока­чественной посуды.

Известково-натриево-калиевое (содово-поташное), или натрий-калий-кальций-магний-силикат­ное, стекло имеет повышенную химическую стойкость, благодаря смешению окислов натрия и калия; наибо­лее распространено в производстве посуды.

Листовое стекло подразделяют по качеству поверхности на неполированное и полированное; по способу упрочнения - на обычное, отожженное, закаленное, упрочненное химическим или другим способом и, в частности, армированное стальной сеткой; по цвету - бесцветное и цветное, по профилю - плоское, волнистое, гнутое.

Листы стекла должны быть прямоугольной формы с равномерной толщиной и плоской поверхностью. Кривизна (стрела прогиба) не должна превышать 0,3% длины листа. Листы должны иметь гладкую поверхность, ровные кромки с целыми углами без сколов, щербинок, радужных налетов, матовых пятен и других дефектов. Отжиг стекла должен быть равномерным, что обеспечивает его отламывание по линии надреза. Допускаются полосность и волнистость, если они не искажают изображения предметов, а также прозрачные (воздушные) и непрозрачные (щелочные) пузыри для оконного стекла в весьма небольших количествах. Неразварившиеся частицы материала, царапины, свили, видимые в проходящем свете, сильно влияют на качество стекла.

Все требования к тому или другому виду стекла определяются соответствующими ГОСТами.

Стекло оконное (листовое)

Стекло оконное (ГОСТ 111-78) применяется для заполнения световых проемов различных зданий и сооружений.

Масса 1 м2 стекла в кг дается средняя, так как по толщине стекла могут быть отклонения, например для стекла толщиной 2 и 2,5 мм допускаются отклонения от + 0,2 до—0,1 мм.

Стекло витринное неполированное и полированное применяется для остекления витрин, витражей (многоярусных витрин) в магазинах, выставочных залах, кафе, ресторанах, клубах, вокзалах, цехах фабрик, столовых. Выпускается в виде листов. Светопропускаемость полированного стекла выше неполированного.

Во всех видах витринного листового стекла допускается разнотолщинность, которая зависит от толщины стекла и допускается от 0,2 мм и больше.

Стекло витринное неполированное (ГОСТ 7380-77) изготовляется следующих размеров, мм, по длине и ширине: 3950X2950, 2950X2950, 2950Х Х2650, 2950X2350, 2950X2200,2950X2050,2950X1950, 2950X1750, 2650X1950, 2350X1950, 2200X1950, 1950Х X 1750 толщиной 6,5 мм. Коэффициент общего светопропускания 0,84. По показателям внешнего вида (порокам) стекло может быть высшей и первой категории качества.

Стекло витринное полированное (ГОСТ 13454-77) изготовляют следующих размеров, мм, по длине и ширине: 4450x2950, 3950x2950, 2950X2950, 2950X2650, 2950X2350, 2950X2200, 2950x2050, 2950 X X1950, 2950X1750, 2650X1950, 2350X1950, 2200X1950, 2000X1380, 1950X1750, 1940x1450, 1940x1400, 1450Х Х1340, 1380X1340. Листы размером 4450X2950 и 3950Х Х2950 изготовляют толщиной 8. мм, листы остальных размеров - 6,5 мм. Листы стекол размером менее 2000 мм по наибольшему измерению допускается изготовлять толщиной 5,5 мм. Коэффициент общего светопропускания стекла толщиной 6,5 и 5,5 мм равен 0,83, 8 мм - 0,80.

Стекло листовое узорчатое (ГОСТ 5533-79) применяется для декоративного остекления переплетов, дверей, перегородок и получения рассеянного света с частичным исключением видимости. Изготовляют путем прокатывания стекломассы между двумя валиками, которые оставляют на одной или обеих сторонах четкий рельефный узор. Бывает бесцветное и цветное, окрашенное в массе или поверхностным нанесением пленок окислов разных металлов.

Стекло изготовляют шириной от 400 до 1600 мм, длиной от 600 до 2200 мм, толщиной 4; 5 и 6 мм. Поставляют стекло в заводском ассортименте или по спецификации потребителя.

Стекло армированное листовое (ГОСТ 7481-78) имеет заложенную внутрь стальную сетку. Различают матовое, рифленое и прозрачное армированное стекло. Применяют в жилых, гражданских и других зданиях для остекления фонарей, ограждения балконов, лестниц, лифтов и других частей зданий, подвергающихся различным вибрационным ударам и динамическим нагрузкам. Бесцветное армированное стекло поставляется по спецификации потребителя или в заводском ассортименте в следующих пределах, мм: шириной 400-1500; длиной L200-2000, толщиной 5,5..

Стекло увиолевое изготовляется из химически чистых материалов. Оно способно пропускать не менее 25% ультрафиолетовых лучей. Выпускается размерами от 250Х 260 до 2000X2000 мм, толщиной от 2 до 6 мм. Применяют для остекления отдельных помещений лечебных, детских, оздоровительных учреждений. Постепенно стекли «стареет» - желтеет и меньше пропускает ультрафиолетовых лучей.

Стекло теплозащитное (теплопоглощающее) обладает пониженной пропускаемостью инфракрасных лучей. Эти свойства придаются стеклу путем покрытия его различными окислами металлов, которые одновременно окрашивают стекло в цвета от серо-голубого до сине-фиолетового, Применяется в районах с жарким климатом. Размеры стекла от 250X250 до 2000X2000 мм, толщина 6 мм.

Стекло светорассеивающее применяется тогда, когда требуется пропускать рассеянный свет с полным или частичным отсутствием видимости. Оно бывает глушеное (цветное или молочно-белое) и матированное (бесцветное или цветное). Размеры листов стекла от 250X250 до IОООХ 1800 мм, толщина от 3 до 6 мм.

Стекло цветное листовое окрашивается в массе в разные цвета. Бывает гладким, рифленым и узорчатым с одной или двух сторон. Применяют для декоративного оформления детских учреждений, парков, павильонов, беседок. Изготовляется разных размеров толщиной 3 мм.

Стекло плоское закаленное (ГОСТ 5727-75) применяется для остекления дверей, потолков, т. е. там, где требуется повышенная механическая прочность и термическая стойкость. Изготовляется по спецификации заказчика, так как не поддается промежуточной обработке (резке). Выпускается пяти толщин: от 4,5 до 6,5 мм с градацией 0,5 мм.

Стекла рентгеновские защитные (ГОСТ 9541-75) изготовляются прямоугольной и круглой формы. Прямоугольные выпускаются длиной от 146 до 600 мм, шириной от 134 до 500 мм, круглые - диаметром от 30 до 250 мм. Толщина прямоугольного и круглого стекла 10, 15, 20, 25 и 50 мм. Стекла изготовляются с полированными рабочими поверхностями и снятыми фасками, шлифованными боковыми гранями.

Стекло штучное

Блоки стеклянные пустотелые (ГОСТ 9272-75) применяют для заполнения световых проемов и устройства внутренних и наружных светопропускающих ограждений (перегородок, стенок). Бывают бесцветные и цветные. Изготовляют их путем прессования и сваривания двух полублоков квадратной формы размером 244X244X98 и 194X98 мм соответственно массой 4; 3 и 2,8 кг. Наружные поверхности гладкие, внутренние рифленые (пять видов рифлений).

Линзы, призмы, плитки обладают высокой механической прочностью по сравнению со стеклянными блоками. Применяют для устройства верхнего света в стеклянных полах над подвалами, подземными дворами, в различных перекрытиях промышленных и сельскохозяйственных зданий, рынков, вокзалов, стадионов и т. д. Бывают размером 200X200 и 250X250 мм, толщиной 25; 50 и 100 мм.

Стеклопакеты - это изделия, состоящие из двух листов стекла или более, соединенных между собой по периметру таким образом, что между ними образуются герметически замкнутые камеры, заполненные обезвоженным воздухом. По способу изготовления они делятся на клееные и паяные. В зависимости от количества стекол и воздушных камер между ними стеклопакеты бывают одно-, двух- и трехкамерные с расстоянием между стеклами 15 и 20 мм. Стекла применяют оконные, витринные неполированные и полированные и др. Толщина стеклопакетов 22, 24, 26, 28, 30, 32 и 34 мм.

Размеры стеклопакетов, изготовляемых по ТУ 21-02-358-68, определяются по спецификации заказчика, согласованной с изготовителем. Максимальный размер стеклопакетов, вырабатываемых по ТУ 21-01-321-70, составляет 2300X1900, минимальный - 00X300 мм.

Стекло строительное профильное (ГОСТ 21992-76) изготовляется в виде отдельных элементов. Может быть бесцветным и цветным, неармированным или армированным стальной сеткой, с гладкой, рифленой или узорчатой поверхностью. Применяется для устройства светопрозрачных ограждающих конструкций в зданиях и сооружениях различного назначения.

Профильное стекло (2,6) изготовляют трех марок: швеллерное ШП-250 и ШП-300 (шириной 244 и 294, высотой 35 и 50, длиной 3600 мм, массой 4,2 и 5,3 кг); коробчатое с одним или двумя швами КП-1-300 и КП-2-250 (шириной 294 и 244, высотой 50 и 55, длиной 4200 мм, массой 9,5 и 8,6 кг) и ребристое РП-600 (шириной 600, высотой 50, длиной 3600 мм, массой 10,6 кг). Толщина профильного стекла всех марок 5,5 мм. По просьбе заказчика стекло марок КП-1-00 и КП-2-00 может быть изготовлено длиной до 6000 мм, а марок ШП-300 и РП-600-о 4200 мм.

Энергосберегающие стекла.Теплоизоляция в зимний период является наиболее важной функцией стекол для большинства регионов России. Как уже говорилось выше, потери тепла через стекло складываются из теплопроводности, конвекции и теплового излучения. Для уменьшения потерь тепла от теплопроводности и конвекции применяют двойное остекление (стеклопакеты, см. ниже), но это дает лишь незначительный эффект, т.к. основные теплопотери происходят за счет теплового излучения. Для борьбы с этим разработаны так называемые энергосберегающие стекла.

Придание энергосберегающих свойств стеклу связано с нанесением на его поверхность низкоэмиссионных оптических покрытий, а само стекло с таким покрытием получило название низкоэмиссионного. Эти покрытия обеспечивают прохождение в помещение коротковолнового солнечного излучения, но препятствуют выходу из помещения длинноволнового теплового излучения, например от отопительного прибора (поэтому стекла с низкоэмиссионными покрытиями также называют селективными стеклами).

Характеристикой энергосбережения является излучательная способность стекла. Под излучательной способностью стекла (эмиссией) понимают способность стеклянной поверхности отражать длинноволновое, не видимое человеческим глазом тепловое излучение, длина волны которого меньше 16000 Нм. Эмисситент поверхности (Е) определяет излучательную способность стекла (у обычного стекла Е составляет "0.83, а у селективных меньше 0,04) и, следовательно, возможность как бы «отражать» обратно в помещение тепловое излучение.

Причина возникновения излучения кроется в движении свободных электронов атомов, находящихся на поверхности стекла, и плотности движущихся электронов. Далеко не все металлы, хорошо проводящие электрический ток, обладают свойством отражать длинноволновое тепловое излучение.

Следовательно, чем ниже эмисситент, тем меньше потери тепла. При этом стекло с оптическим покрытием, имеющим значение эмисситента Е= 0,004, отражает обратно в помещение свыше 90% тепловой энергии, уходящей через окно.

В настоящее время для этих целей используется два типа покрытий: так называемое К-стекло (Low-E) – «твердое» покрытие - и i-стекло (Double Low-E) – «мягкое» покрытие.

Первым шагом в выпуске энергосберегающего стекла явилось производство К-стекла. Для придания флоат-стеклу теплосберегающих свойств непосредственно при изготовлении на его поверхности методом химической реакции при высокой температуре (метод пиролиза) создается тонкий слой из окислов металлов InSnO2, который является прозрачным и в то же время обладает электропроводностью. Известно, что электропроводность напрямую связана с излучательной способностью Е- поверхности. Величина излучательной способности простого стекла составляет 0,84, а К-стекла обычно около 0,2.

Солнцезащитные стекла .Под солнцезащитным стеклом понимается стекло, которое обладает способностью снижать пропускание световой и/или солнечной тепловой энергии. Солнцезащитными являются, например, окрашенные по всей массе стекла, а также некоторые виды стекол с покрытиями.

Окрашенное в массе стекло изготавливается путем добавления оксидов металлов в расплавленное стекло. Эти оксиды определяют не только конечный цвет продукта (бронзовый, серый, зеленый или синий), но и определяют его световые и энергетические свойства.

Тонированные стекла частично поглощают тепловые лучи, оставаясь достаточно прозрачными для видимого света. Снижение проникновения солнечного тепла связано с тем, что часть тепла, которое попадает на стекло, поглощается самим стеклом.

Поглощенное тепло в дальнейшем выделяется в ту сторону, температура воздуха которой ниже. Количество тепла, которое проникает через стекла, зависит от его цвета и толщины.

По механизму действия солнцезащитные стекла можно разделить на 2 группы: преимущественно отражающие излучение и преимущественно поглощающие излучение.

Солнцеотражающие стекла первой группы представляют собой листы бесцветного или окрашенного стекла, одна сторона которых покрыта тонким прозрачным слоем оксидов металлов (наносимым в процессе производства), который препятствует проникновению излучения через стекло. Следует отметить, что отражающие слои одновременно поглощают какую-то часть излучения. Устанавливать подобные стекла можно как покрытием во внутрь помещения, так и наружу. Расположение покрытия очень важно, т.к. именно это определяет и оттенок стекла, и его технические характеристики.

При изготовлении поглощающих стекол на расплавленную стекольную массу наносятся либо кристаллы металлов, либо окислы металлов, которые обладают способностью поглощать часть солнечного излучения. Параллельно с этим стекла нагреваются и отдают большую часть полученного ими тепла в наружное пространство. Часть тепла, однако, передается внутрь помещения, что является, конечно, нежелательным явлением, поскольку увеличивает потребность в энергии для охлаждение помещения.

Конструкции, сочетающие в себе отражающие покрытия и покрытия с низкой излучательной способностью, являются новым изделием, появившимся в продаже.

Полностью отражающие поверхности прозрачных стекол получают путем последовательного нанесения нескольких слоев покрытия на поверхность стекла. Как правило, количество покрывающих слоев равняется пяти, из которых четыре являются слоями окислов металлов, а пятый работающий слой состоит из серебра. Серебро обладает способностью пропускать видимый свет так же, как и обычное стекло. В случае, когда длина волны больше 0,76 мкм, серебро почти полностью отражает все излучение. Кроме того, такие стекла обладают и хорошей теплоизолирующей способностью.

Ламинированное стекло .Ламинированное стекло (триплекс) - это архитектурное стекло, состоящее из двух или более стекол, ламинированных вместе с помощью ламинирующей пленки или специальной ламинирующей жидкости.

Ламинирование не увеличивает механическую прочность стекла, однако при разрушении ламинированное стекло не рассыпается благодаря ламинированной пленке, т.е. осколки остаются прикрепленными к ней. Ламинированное стекло обеспечивает также лучшую звукоизоляцию помещений, т.к. многослойное стекло способно эффективно снижать воздействие нежелательных шумов. Разными видами ламинирующих пленок можно обеспечить практически любое тонирование стекла. Ламинированные стекла применяются при остеклении фасадов, балконов, окон.

Армированные стекла . Армированное стекло - листовое стекло с металлической сеткой, безопасное и пожаростойкое, служащее эффективной преградой от дыма и горячих газов. При пожаре оно может треснуть, однако арматура удерживает его на месте, предотвращая тем самым распространение огня. Осколки стекла не выпадают даже при образовании нескольких разломов, удерживаемые арматурой. Армированное стекло может быть применено при остеклении заводских цехов, окон, фонарей, шахт лифтов и фасадов.

Закаленные стекла. Закаленное стекло - это стекло, у которого путем химической или термической обработки повышается прочность к ударам и перепадам температуры, по сравнению с обычным стеклом. При разрушении закаленное стекло распадается на маленькие безопасные осколки. Следует обратить внимание на тот факт, что закаленное стекло не подлежит механической обработке, поэтому и выполняться она должна до процесса закаливания.

Для фасадов используется также закаленное стекло, на которое нанесена особая краска типа керамической фриты. Обработанный таким образом лист используется в качестве непрозрачной закрывающей панели для фасадных парапетов, причем его можно вставить в стеклопакет или использовать самостоятельно.

Защитные стекла .Классификация защитных стекол и требования к ним содержатся в ГОСТ Р 51136. Стекло защитное многослойное - это склеенные полимерными материалами в различном сочетании пластины силикатного стекла с органическим стеклом, поликарбонатом или упрочняющими пленками. Стекло представляет собой многослойный блок, обладающий защитными свойствами.

Ударостойкое стекло - это защитное стекло, выдерживающее многократный удар свободно падающего тела с нормируемыми показателями.

Устойчивое к пробиванию стекло - это защитное стекло, выдерживающее определенное количество ударов обухом и лезвием топора, наносимых с нормируемыми показателями.

Пулестойкое стекло - защитное стекло, выдерживающее воздействие огнестрельного оружия и препятствующее сквозному проникновению поражающего элемента.

Ударостойкое стекло. Ударостойкое стекло, в зависимости от его характеристик, подразделяют на классы защиты А1, А2 или А3.

Классификация ударостойкого стекла

По материалам сайта: http://allrefs.net