Строительные материалы и изделия

Пороки стекла и методы его упрочнения

Пороки стекла. Газовые включения — пузырьки газов (02, N2, СО, С02, S02, Н20 и др.), образующихся при варке в результате термического разложения продуктов и химических реакций.

Стекловидные включения — результат попадания в стекломассу инородных минеральных веществ.

Кристаллические включения: 1) нерастворившиеся в расплаве зерна исходных компонентов (песка, глинозема, известняка, мела и др.) или продукты разрушения огнеупоров; 2) продукты крис­таллизации стекломассы (рух — потеря прозрачности).

Методы упрочнения стекла. Термический метод упрочнения стек­ла сводится к его закалке путем нагрева выше температуры стек­лования /, и быстрого равномерного охлаждения в потоке воздуха. В результате закалки в стекле появляются остаточные напряже­ния, распределенные так, что наружные слои листа испытывают сжатие, а внутренние — растяжение. Это приводит к повышению термостойкости стекла и прочности при изгибе.

При разрушении закаленное стекло покрывается густой сетью трещин и распадается на мелкие осколки. Закаленное стекло очень чувствительно к ударам в края или углы. В этом случае его проч­ность уменьшается в 2 — 3 раза.

Химический метод упрочнения стекла основывается на удале­нии или «залечивании» (обычно на глубину 50... 150 мкм) поверх­ностных дефектов путем травления стекла (растворения поверх­ностных слоев), чаще всего — растворами плавиковой кислоты или ее смесей с серной, азотной или фосфорной кислотами.

Прочность при изгибе листового полированного стекла (тол­щиной 5...6 мм) при удалении с его поверхности дефектного слоя толщиной 100 мкм увеличивается примерно в 4,5 раза.

Другой вариант химического упрочнения стекла связан с на­несением на его поверхность кремнийорганических соединений, образующих тончайшие прозрачные пленки полиорганосилокса - нового и кремнекислородного [Si02]„ полимеров, которые сни­жают расклинивающее действие влаги в микротрещинах.

Термохимический метод упрочнения стекла основывается на изменении структуры и свойств поверхностного слоя стекла. Уп­рочнение достигается взаимодействием поверхности стекла, на­гретого выше температуры стеклования 1,, с кремнийорганиче - скими соединениями, аэрозолями некоторых неорганических со­лей, расплавами солей лития и др. Такой метод упрочнения наи­более эффективен.

При обработке нагретого силикатного стекла в расплавах со­лей лития ионы лития диффундируют в стекло на глубину около 100 мкм и вытесняют из него более крупные ионы натрия или калия. При этом коэффициент термического расширения поверх­ностного слоя стекла уменьшается. При охлаждении внутренние слои стекла уменьшаются в объеме сильнее наружных, вызывая сжатие поверхностных слоев, что упрочняет стекло.