Строительные материалы и изделия

Свойства стекла и его получение

Свойства стекла. В отличие от кристаллических веществ стекла изотропны, прозрачны и чрезвычайно хрупки. Свойства стекол

можно изменять термической, химической или механической об­работкой.

Обычное листовое стекло имеет плотность, равную 2 500... 2 600 кг/м3. Его твердость колеблется от 5 до 7 по шкале Мооса. Прочность стекла составляет: при сжатии — 500...2 000 МПа; при растяжении — 30...60 МПа; при изгибе — 35...70 МПа. Модуль упругости при растяжении находится в пределах (4,5... 8,5) • 104 МПа.

Получение стекла. Изготовление стекла включает в себя подго­товку сырьевых компонентов, составление шихты, варку стекла (расплавление шихты и гомогенизацию расплава), формование, отжиг, резку, шлифовку и полировку изделий, нанесение рисун­ка (для некоторых видов изделий).

Сырьем для производства бесцветного строительного стекла являются кварцевые маложелезистые пески, кальцинированная сода или сульфат натрия, известняк, доломит и др. Варят стекло в ванных печах непрерывного действия. В процессе варки при 800...900°С происходят твердофазовые реакции с образованием силикатов, которые спекаются с кремнеземом. При температуре около 1 200 °С спекшаяся масса расплавляется и происходит вза­имное растворение силикатов и кремнезема. При дальнейшем на­гревании до 1 400... 1 500°С из жидкой стекломассы выделяются газовые пузырьки, она осветляется и становится однородной.

Листовое стекло формуют машинным вытягиванием, горизон­тальным прокатом и флоат-процессом.

Способ машинной вытяжки стекла, разработанный Эмилем Фурко в 1902 г., используют при производстве плоского неполи­рованного стекла. Существует несколько разновидностей этого способа.

При лодочном способе вертикального вытягивания (рис.

7.2, а) ленту стекла 6 вытягивают из стекломассы 4 через сквоз­ную щель шамотной лодочки 3 с помощью асбестовых вытягива­ющих валков 7 машины. За время движения от лодочки до валков лента охлаждается водяными холодильниками 2 до состояния, ис­ключающего ее деформацию. Камера формования 5 отделена от остального пространства глухим ограждающим мостом 7, погру­женным в стекломассу на 50... 150 мм.

Безлодочный способ вертикального вытягивания стек­ла со свободной поверхности стекломассы обеспечивает более вы­сокое качество стекла и более высокую производительность. Не­обходимый для формования вязкостный контур стекла создается с помощью подвесных шамотных экранов 8 и холодильников 2 (рис. 7.2, б). Для выравнивания потока стекломассы, а также ее температуры и вязкости применяются шамотные тела 9, погружа­емые под уровень ванны.

Горизонтальный прокат заключается в пропускании вязкой стек­ломассы между двумя металлическими валками, охлаждаемыми

водой (рис. 7.2, в). При этом поверхность получается шероховатой (кованой), а стекло — непрозрачным. Поэтому после отжига стек­ло подвергают двухстороннему механическому шлифованию и полированию. При изготовлении узорчатого стекла верхний про­катывающий валок имеет рельефный рисунок. Прокатным спосо­бом получают также армированное стекло. При этом в формуемую ленту закатывают металлическую сетку.

Флоат-процесс, разработанный в 1959 г. фирмой Pilkington, позволяет получать стекло наиболее высокого качества. Формова­ние листа этим способом происходит на поверхности расплавлен­ного металла (рис. 7.2, г). Для предупреждения окисления металла во флоат-ванне предусмотрена азотно-водородная газовая среда.

После формования (при всех способах) лента стекла сразу же подвергается отжигу с целью снижения полученных при формо­вании температурных напряжений. Отожженное стекло поступает затем на участки резки, сортировки и упаковки листов.