что такое силикатное стекло в посуде
Разница между Натриево-кальциевым стеклом и Боросиликатным стеклом
Основное различие между Натриево-кальциевым стеклом (силикатное стёкло) и Боросиликатным стеклом состоит в том, что Натриево-кальциевое стекло не содержит бора, тогда как Боросиликатное стекло содержит триоксид бора в качестве основного стеклообразующего компонента. Из-за своего химического состава Боросиликатное стекло более устойчиво к тепловым ударам, чем Натриево-кальциевое стекло, которое имеет низкое термическое сопротивление.
Стекло представляет собой аморфное(некристаллическое) твердое вещество, которое мы используем в нашей повседневной жизни. Это твердое вещество, которое является прозрачным и содержит в основном кремнезем. Кроме того, самый старый и самый распространённый тип стекла — это натриево-кальциевое стекло (силикатное стекло). Оно содержит диоксид кремния в качестве основного компонента. Люди теперь нашли много различных форм стекла, которые имеют улучшенные свойства для различных применений. Натриево-кальциевое стекло и боросиликатное стекло — две такие формы.
Содержание
Что такое Натриево-кальциевое стекло?
Натриево-кальциевое стекло является наиболее распространенной формой стекла, которое содержит диоксид кремния. Эта форма стекла относительно недорогая и химически стабильная. Кроме того, оно имеет значительную твердость при хорошей обрабатываемостью. Что еще более важно, можно повторно размягчить и повторно расплавить это стекло несколько раз. Поэтому его можно использовать многократно.
Банка из Натриево-кальциевого стекла
Сырьем, которое используется для изготовления этого стекла, являются карбонат натрия, известь, доломит, диоксид кремния и оксид алюминия. В процессе производства используется специальная печь. Эта печь должна иметь температуру до 1675 °C. Тип используемого материала оказывает большое влияние на цвет стекла. Например, чтобы получить зеленые и коричневые бутылки, используя сырье, которое состоит из оксида железа.
Натриево-кальциевое стекло может подвергаться увеличению вязкости при понижении температуры. Кроме того, стекло легко поддается формованию для получения желаемых форм, когда его вязкость очень высокая. В зависимости от применения, существует два типа стекла: контейнерное стекло и листовое стекло.
Что такое Боросиликатное стекло?
Боросиликатное стекло — это тип стекла, содержащий диоксид кремния и триоксид бора. Эти два химических соединения действуют как основные стеклообразующие компоненты. Характерной особенностью этого типа стекла является очень низкий коэффициент теплового расширения. Это делает стекло устойчивым к тепловому удару. Поэтому это стекло используется для производства бутылок с реагентами и посуды, подвергающейся нагреву.
Сырьем для производства этого стекла является оксид бора, кварцевый песок, кальцинированная сода и глинозем. Далее эти компоненты объединяются путем их плавления. Существует несколько форм этого стекла в зависимости от сырья, которое в нём используется при производстве: нещелочно-земельное боросиликатное стекло, щелочноземельное боросиликатное стекло и боросиликатное стекло с высоким содержанием боратов.
В чем разница между Натриево-кальциевое стекло и Боросиликатным стеклом?
Натриево-кальциевое стекло является наиболее распространенным видом стекла, которое содержит диоксид кремния, тогда как боросиликатное стекло представляет собой вид стекла, которое содержит диоксид кремния и триоксид бора. Они отличаются друг от друга по химическому составу. Таким образом, натриево-кальциевое стекло содержит в кремнезем, а борсодержащие соединения в нём отсутствуют, а боросиликатное стекло содержит кремнезем и триоксид бора. В этом ключевое отличие натриево-натриевого стекла от боросиликатного.
Кроме того, сырьем, которое используют для производства натриево-кальциевого стекла, являются карбонат натрия, известь, доломит, диоксид кремния и оксид алюминия, в то время как сырьем для производства боросиликатного стекла являются оксид бора, кварцевый песок, кальцинированная сода и глинозем. Другим существенным отличием натриево-кальциевого стекла от боросиликатного стекла является его термостойкость. Термостойкость натриево-кальциевого стекла низкая по сравнению с боросиликатным стеклом, у которого очень низкий коэффициент теплового расширения; следовательно, боросиликатное стекло устойчиво к тепловому удару. Таким образом, тепловое сопротивление определяет применение каждого типа стекла.
Заключение — Натриево-кальциевое стекло против Боросиликатного стекла
Стекло часто используется в домашнем хозяйстве, а также оно применяется в лабораториях и в промышленности. Натриево-кальциевое и Боросиликатное стекло — это два вида стекла. Основное различие между Натриево-кальциевым стеклом и Боросиликатным стеклом состоит в том, что Натриево-кальциевое стекло не содержит бора, тогда как Боросиликатное стекло содержит триоксид бора в качестве основного стеклообразующего компонента.
Силикатное стекло: производство и использование
Стекло — один из популярных, востребованных материалов для разных сфер жизни. Его применяют в строительстве и отделочных работах, из него делают произведения прикладного и высокого искусства, применяют в космической отрасли. Это один из доступных, простых по составу материалов. Наиболее распространенный вид, с которым мы чаще всего сталкиваемся и пользуемся изделиями из него, – силикатное стекло.
Что это такое?
Древнейшим изделием из стекла считаются бусы, найденные при раскопках в Египте, ученые считают, что находке более пяти тысяч лет. С тех пор состав стекла мало изменился. Основным элементом материала является кварцевый песок (Si02) – силикат. К нему добавляют соду, поташ, известняк и еще несколько элементов.
В промышленности для получения стеклянной массы смешивают окислы основных веществ и плавят в печи. Температура плавления зависит от добавок, меняющих свойства стекла. Полученную массу формуют несколькими способами: делая листовое стекло, придавая различную форму (посуда, плафоны для люстр, стекло для часов и прочее), делая заготовки для последующей штучной обработки стеклодувами и многое другое.
В развитие стеклоделия весомый вклад внесли Ломоносов М. В., Китайгородский Н. И., интересовался практической стороной вопроса Менделеев Д. И. и др. Несложно дать определение материала «силикатное стекло». Что это такое? Материал, имеющий аморфно-кристаллическое строение структуры, получаемый расплавом смешанных окислов с последующим охлаждением.
Изготовление стекла
Основным элементом для производства стекла служит кварцевый песок, к которому добавляют не менее пяти ингредиентов в пропорциях. К основной рецептуре, в зависимости от дальнейших целей использования полученного материала, делают добавки: окислители, глушители, обесцвечиватели, красители, ускорители и так далее. В качестве красителей используются окислы металлов. Например, медь окрасит массу стекла в красный цвет, железо придаст голубой или желтый оттенок, окислы кобальта дадут синий цвет, а коллоидное серебро – желтый.
Подготовленную сухую смесь загружают в стекловаренную печь, где сырье плавится при температуре 1200-1600°С, по времени процесс занимает от 12 до 96 часов. Изготовление стекла завершается процессом быстрого охлаждения, только при этом условии стекломасса получит все требуемые качества: прозрачность, механическую стойкость и дополнительные свойства, закладываемые в процессе смешивания окислов.
Виды силикатного стекла
Выпуск материала относится к энергозатратным процессам, и занимается им силикатная промышленность. Производство стекла в индустрии происходит в печах тоннельного типа с беспрерывной поддержкой заданной температуры. С одного конца печи загружается сухая смесь, на выходе выгружается готовый материал.
В связи с широким применением в различных отраслях силикатное стекло можно разделить на виды:
Многоцелевое использование
Силикатное стекло обладает рядом свойств, позволяющих использовать его в широком диапазоне. Каждое из его качеств может быть усилено, в связи с чем открываются дополнительные возможности. Например, стекло, покрытое амальгамой, служит зеркалом, а также может использоваться в качестве солнечной батареи при определенных условиях.
Гигиенические и практические свойства стеклянной посуды неоспоримы. Материал не обладает пористостью, а значит, в нем не размножаются болезнетворные бактерии, легко моется, устойчив к воздействию любых пищевых продуктов. Жаропрочная посуда из него многозадачна: можно запекать при высокой температуре в духовом шкафу или ставить в морозильную камеру без всякого ущерба.
Многослойность и толщина
Материал имеет различную толщину, что определяет его возможности. Листовой, толщиной 2 мм, подходит для окон. Стекло для аквариума используется не менее 5 мм, в зависимости от объема воды, заливаемой в емкость. Однако аквариумисты все больше приходят к мысли, что использование акрилового аналога гораздо удобнее, особенно если требуется емкость на 500 литров и более.
Использование ламинированного материала (триплекса) расширяет возможности: склеенное с помощью полимерной пленки полотно практически несокрушимо, оно безопасно, поскольку не рассыпается. Разбить молотком два силикатных стекла толщиной по 10 мм с пленочной прослойкой практически невозможно. Из триплекса делают прозрачные мосты, облицовку фасадов зданий, ограждения бассейнов и прочее.
Свойства
Использование материалов на силикатной основе находит свое место в строительстве. Их применяют не только для изготовления окон, но и как дополнительную защиту и связующее вещество. Так, жидким стеклом обрабатывают блоки фундамента, что делает их устойчивыми к влаге, грибку, колебаниям температур и пр.
Гнутый светопрозрачный или матовый материал используется в повседневной жизни, из него изготавливаются дверцы мебели, душевые кабины, фасады зданий и так далее.
Силикатное стекло свойства имеет следующие:
Дополнительные качества, такие как устойчивость к нагрузкам и механическим повреждениям, придают материалу методом закаливания. Суть процесса состоит в быстром нагревании и таком же быстром охлаждении за короткий промежуток времени. Прочность повышается в 4-5 раз. Из него делают стекло для часов, полотна дверей, мебель, внутрикомнатные перегородки.
Производство изделий
Посуда из силикатного стекла и хозяйственные изделия производятся несколькими основными способами:
Декоративная обработка
Силикатное стекло — благодатный материал для множества видов декорирования. Различают горячее и холодное оформление.
К горячему относятся:
Холодные формы декора:
Другие виды стекла
Современные технологии позволили придать силикатному стеклу дополнительные качества. Из них наиболее интересными и востребованными являются:
Какими свойствами обладает силикатное стекло
Механические свойства
Стекло в строительных конструкциях чаще подвергаются изгибу, растяжению и удару и реже сжатию, поэтому главными показателями, определяющими его механические свойства, следует считать прочность при растяжении и хрупкость.
Теоретическая прочность стекла при растяжении – (10…12)×103 МПа. Практически же эта величина ниже в 200…300 раз и составляет от 30 до 60 МПа. Это объясняется тем, что в стекле имеются ослабленные участки (микронеоднородности, дефекты поверхности, внутренние напряжения). Чем больше размер стеклоизделий, тем вероятнее наличие таких участков. Примером зависимости прочности стекла от размера испытуемого изделия служит стеклянное волокно.
Хрупкость – главный недостаток стекла. Основной показатель хрупкости – отношение модуля упругости к прочности при растяжении Е/Rp. У стекла оно составляет 1300…1500 (у стали 400…460, каучука 0,4…0,6). Кроме того, однородность строения (гомогенность) стекла способствует беспрепятственному развитию трещин, что является необходимым условием для проявления хрупкости.
Твердость— стеклопредставляет собой по химическому составу вещество, близкое к полевым шпатам, такая же твердость, как у этих минералов, и в зависимости от химического состава находится в пределах 5…7 по шкале Мооса.
Теплопроводность различных видов стекла мало зависит от их состава и составляет 0,6…0,8Вт/(м∙К), что почти в 10 раз ниже, чем у аналогичных кристаллических минералов. Например, теплопроводность кристалла кварца – 7,2 Вт/(м∙К).
Звукоизолирующая способность стекла довольно высока. Стекло толщиной 1 см по звукоизоляции приблизительно соответствует кирпичной стене в полкирпича – 12 см.
Химическая стойкость силикатного стекла – одно из самых уникальных его свойств. Стекло хорошо противостоит действию воды, щелочей и кислот (за исключением плавиковой и фосфорной). Объясняется это тем, что при действии воды и водных растворов из наружного слоя стекла вымываются ионы Na+ и Ca++ и образуется химически стойкая пленка, обогащенная SiO2. Эта пленка защищает стекло от дальнейшего разрушения.
Стекло листовое
Основной вид стекла, применяемый в строительстве– лстовое стекло, используемое для остекления оконных и дверных проемов, витрин и т.п. наряду с этим все шире развивается выпуск листового стекла со специальными свойствами, например, теплопоглощающего, светоотражающего, увиолевого, защитного, декоративного и др.
Листовое оконное стекло вырабатывается шести марок толщиной 2; 2,5; 3; 4; 5 и 6 мм. Ширина листов – 250…1600 мм, длина до 2200 мм.
Масса 1 м 2 –2…5 кг. Светопропускание – не менее 87%. К дефектам оконного стекла относятся газовые включения (пузырьки), свиль и «полосность» (неровность поверхности).
Витринное стекло – листовое стекло толщиной 6…10 мм и размером до 3500×6000 мм. Витринное стекло, как правило, делают полированным.
Светорассеивающее стекло пропускает свет, но не дает сквозной видимости. Оно может быть матовое или узорчатое. Матовое получают пескоструйной обработкой или обработкой в парах плавиковой кислоты (HF). Узорчатое получают методом горизонтального проката на фигурных вальцах. Оригинальный метод используется для получения стекла под названием «мороз». Узор получается при помощи столярного клея, наносимого на поверхность стекла.
Увиолевое стекло – стекло, пропускающее большую долю ультрафиолетовых лучей (45…75%), получают из сырья с минимальными примесями оксидов железа, хрома и титана. Такие стекла применяют в лечебных учреждениях, для остекления оранжерей и т.п.
Специальное листовое стекло или функциональное стекло не только пропускает свет, но и выполняет другие важные функции:
· теплоизоляция зимой и теплозащита летом;
· звукоизоляция и защита от утечки информации;
· защита от механического разрушения;
· создание декоративного эффекта.
Теплоизоляционные стекла отличаются от обычных тем, что благодаря специальному тонкому покрытию на внутренней стороне стекла, они снижают долю теряемого через стекло тепла путем отражения инфракрасной части спектра («тепловых лучей») обратно вовнутрь помещения. Светопропускание таких стекол немного ниже, чем у обычных, – 72…79%.
Теплозащитные (солнцезащитные) стекла выполняют обратную функцию: они отражают часть падающей на них лучистой энергии, не пропуская ее в помещение. Это достигается двумя методами:
· на поверхность стекла наносится тончайший металлический слой, работающий как зеркало;
· на поверхности стекла создается слой из оксидов металла, задерживающий часть солнечных лучей и придающий стеклу серый, зеленоватый или бронзовый оттенок.
Защитные стекла – стекла с повышенными прочностными свойствами, не раскалывающиеся на опасные остроугольные осколки. Для получения стекол, более прочных и безопасных по сравнению с обычным листовым стеклом, существует несколько способов.
Армированное стекло получают путем запрессовки в расплавленную стекломассу во время ее проката чистой сетки из хромированной стальной проволоки. Эта сетка удерживает осколки стекла при его повреждении.
Ламинированное стекло (от лат. lamina-слой) реализует парадоксальную идею упрочнения стекла с помощью эластичной полимерной пленки, запрессованной между слоями стекла. При уларе по стеклу в нем возникает трещина, идущая в глубь стекла. Когда трещина встречает на своем пути полимерную пленку, последняя, деформируясь, поглощает энергию развития трещины и останавливает ее. При этом внутренняя часть стекла остается целой. Такие стекла получили название «триплекс».
Подобный композиционный листовой материал из трех слоев стекла и двух слоев полимерной пленки делает стекло пуленепробиваемым.
Самые современные варианты специальных стекол изготовляют таким образом, что функциональные слои (светоотражающие, теплозащитные и т.п.) наносятся на полимерную пленку, и они оказываются внутри слоистой конструкции, защищающей их от повреждения. Такой метод более технологичен, так как напыление слоев металла или оксидов проще производить на полимерную пленку, чем на лист стекла.
Стекло облицовочное
Стекло обладает исключительно высокой стойкостью к действию химически агрессивных сред, высокой твердостью, нулевым водопоглощением (т.е. абсолютной морозостойкостью) и при этом способно окрашиваться в различные цвета красками, не теряющими яркости от атмосферных воздействий. Благодаря гладкости поверхности загрязнения практически не задерживаются на стекле и легко смываются водой. Такая совокупность позволяет получать из стекла высококачественные отделочные материалы.
Листовое декоративное стекло в последние годы широко применяется при возведении общественных зданий. Особенной популярностью пользуются металлизированные зеркальные стекла различных оттенков (золотистые, голубые, серые и т.п.). Они позволяют решить одновременно и архитектурно-декоративную задачу и обеспечить освещение помещений здания (светопропускание таких стекол 0,15…0,2). Здания, облицованные такими стеклами, благодаря их высокой отражающей способности, зрительно становятся «легче»; при этом пространство как бы расширяется. Этот прием многократно использован при постройке небоскребов в США, Канаде и других странах. В Москве комплекс подобных зданий построен у станции метро «Юго-Западная».
Стемалит – листы витринного стекла, покрытые с внутренней стороны керамической краской, закрепленной термообработкой. Стемалит имеет богатую гамму оттенков (более 25 цветов). Размер листов 400×900 и 1100×1500 мм. Примером отделки стемалитом может служить здание Московской мэрии (бывшее здание СЭВ) и гостиницы «Аэрофлот».
Марблит – листы, отформованные из цветного глушенного стекла толщиной 6…12 мм. Лицевая поверхность марблита – полированная, тыльная – рифленая. Стекло может быть однотонным или имитировать природный мрамор. Кроме облицовки фасадов, марблит можно применять для внутренней отделки, устройства подоконников, прилавков и т.п.
Стеклянная плитка может быть получена по различным технологиям и различных размеров.
Стеклянная эмалированная плитка получается нанесением на прямоугольные плитки из стекла размером от 100×100 до 200×200мм глазури (эмали) с последующей термообработкой для ее закрепления.
Плитки стеклянные коврово-мозаичные (размером 20×20 и 25×25 мм) изготовляют прокатом из цветной глушенной стекломассы рифленым валком. Полученную ленту разламывают на плитки, которые лицевой стороной наклеивают на крафтбумагу. Получившиеся ковры используют при устройстве облицовки.
Смальта – кусочки цветного глушенного стекла неправильной формы размером около 20мм; получают разламыванием более крупных плиток. Смальту используют для изготовления художественных мозаичных панно.
Стеклокристаллит, стеклокремнезит и другие виды отделочных плиток. Их получают спеканием до полной монолитизации смеси гранул стекла, горных пород и т.п. на стекольной или керамической связке. Эти материалы имеют свойства, характерные для стекломатериалов, хотя технология их получения ближе к керамической.
Декоративная крошка из цветного стекла «эрклёз» используется для получения декоративных бетонов методом втапливания крошки в поверхность свежеотформованного бетона.
Изделия из стекла
Из стекла изготовляют широкую номенклатуру изделий: стеклопакеты, стеклоблоки, стеклопрофилит, кровельные волнистые листы, дверные полотна и др.
Стеклопакеты – наиболее распространенный вид изделий из стекла. Получают стеклопакеты из двух (одинарный стеклопакет) или трех (двойной стеклопакет) листов стекла, герметично соединенных между собой по контуру. Между листами стекла находится прослойка из сухого воздуха или инертного газа.
Соединение листов в стеклопакет может осуществляться склейкой, пайкой или сваркой.
Стеклопакеты применяют для остекления окон и других световых проемов. Использование стеклопакетов имеет существенные преимущества перед обычным остеклением листовым стеклом, так как они не запотевают, не замерзают и не нуждаются в протирке внутренних поверхностей. Стеклопакеты имеют низкую теплопроводность, а звукопроницаемость окон со стеклопакетом в 2…3 раза ниже обычных.
Эффективное применение стеклопакетов возможно в комплексе с решением проблемы качества рам и оконных коробок. Так, использование алюминиевых и пластиковых рам и коробок исключает потери тепла через неплотности окна.
Стеклянные блоки целесообразно использовать в тех случаях, когда необходимо получить светопрозрачную ограждающую конструкцию с хорошими тепло- и звукоизоляционными характеристиками.
Стеклоблоки вырабатываются из горячей стекломассы на пресс-автоматах, формующих половинки блоков, а затем сваривающие их. При остывании в блоках образуется разряжение, обеспечивающее хорошие изоляционные свойства. Внутренняя поверхность блоков имеет рифление, сообщающее блоку светорассеивающие свойства.
Размеры стеклоблоков от 200×200 до 400×400 мм при толщине до 100 мм. Блоки могут быть бесцветными и цветными. Светопропускание блоков –50…60%. Коэффициент теплопроводности – 0,4…0,45 Вт/(м·К), т.е. почти в 2 раза ниже, чем у кирпича. Кроме обычных блоков изготовляют двухкамерные (с перегородкой, уменьшающей теплопроводность блока почти в 1,5 раза) и светонаправленные (со специальным рифлением, дающим направленный поток света).
Стеклопрофилит – длинноразмерные (до 5 м) профилированные элементы из стекла, изготовляемые методом горизонтального проката. Стелопрофилит может быть коробчатого и таврового (П-образного) профиля. Его применяют так же, как и стеклянные блоки для устройства светопрозрачных ограждений (наружных стен и перегородок) в промышленных зданиях, выставочных и спортивных залах и т.п. Устанавливают стеклопрофилит в металлических обоймах с пластиковыми или резиновыми уплотнителями.
Стекловолокно получают путем продавливания стекольного расплава через тончайшие фильеры (отверстия в твердых материалах) с последующей вытяжкой и намоткой на бобины. Диаметр волокна – 3…100 мкм, длина – до 20 км (для непрерывного волокна). Более короткие (1…50 см) штапельные волокна получают раздувом расплава паром. Из стекловолокна получают стеклянные ткани и стекловойлок, которые используют как армирующий компонент при производстве стеклопластиков или в качестве основы в рулонных кровельных и гидроизоляционных материалах (например, стеклоизол, стеклорубероид).
Пеностекло – блоки из вспученного в момент нахождения в расплавленном состоянии стекла. По структуре и свойствам пеностекло напоминает вулканическую пемзу и используется как теплоизоляционный материал.