Силікатне скло - що це таке і в яких сферах застосовується

Найчастіше людям доводиться стикатися саме із силікатним склом. Силікатне скло – що це таке? Яким чином воно виготовляється і де застосовується? На ці та багато інших питань на тему можна отримати відповідь, ознайомившись з інформацією нижче.

Що таке силікатне скло?

Скляним намистам, знайденим археологами в Єгипті, на думку вчених, не менше ніж п'ять тисяч років. З того часу список елементів, що застосовуються для виробництва скла, залишився постійним.

Важливо! Кварцовий пісок є основою створення скла. До нього на виробничих підприємствах додаються вапняк, сода, поташ та низка інших елементів, необхідні додання склу певних фізичних властивостей.

Щоб виготовити скляну масу, на виробництвах змішують оксиди базових речовин, після чого поміщають їх у піч, щоб розплавити. Температура печі залежить від цього, які конкретно добавки були обрані.

Як виготовляється?

Силікатне скло є технічно правильною назвою звичайного скла, виготовленого на основі кварцового піску (діоксиду кремнію), до якого додають не менше 5 додаткових інгредієнтів у різних пропорціях. Залежно від того, для яких цілей буде використовуватися силікатне скло, до основної рецептури додаються окислювачі, барвники, глушники та інше.

Порядок виготовлення скла наступний:

1. Спочатку шляхом змішування інгредієнтів готується суха суміш.

2. Далі вона міститься в скловірену піч.

3.Плавлення складових елементів проводиться у печах тунельного типу, здатних протягом тривалого часу підтримувати встановлену температуру. Завантажуються компоненти майбутнього силікатного скла в піч з одного кінця, а з іншого вже виходить готовий матеріал. Плавиться суміш залежно від ситуації за температури від 1200 до 1600 про З. Час, протягом якого суміш знаходиться всередині печі, також відрізняється і може становити від доби до 3 діб.

4. Коли всі інгредієнти після оплавлення утворили єдину структуру, суміш піддається процесу швидкого охолодження.

Важливо! Лише за умови, що охолодження відбудеться миттєво, силікатне скло набуває необхідних якісних характеристик: високого ступеня прозорості, стійкості до зовнішніх механічних впливів та інших властивостей, які воно набуде залежно від наявності конкретних добавок.

Властивості силікатного скла

Щоб розуміти, що являє собою силікатне скло, слід докладніше ознайомитися з тим, якими властивостями воно має:

· Стійкість до впливу високих температур;

· Стійкість до різких температурних перепадів;

· Стійкість до агресивного хімічного та природного середовища;

· Тривалий термін служби (десятки років силікатне скло зберігатиме шуканий зовнішній вигляд);

Інші якісні характеристики силікатного скла (наприклад, стійкість до зовнішніх механічних впливів) може набуватись за рахунок загартовування.

Важливо! Процес загартовування полягає в стрімкому нагріванні матеріалу і такому ж швидкому його охолодженні. Після цієї процедури його механічна міцність зростає у кілька разів.

Загартування потребує скло, що використовується при виробництві годинників, меблів, полотен дверей і перегородок, якими відокремлюються житлові простори в кімнаті.

Види силікатного скла

Виробництво скляної продукції є досить трудомістким процесом, займається ним силікатна промисловість. Зважаючи на те, що силікатне скло активно застосовується в різних галузях, його можна розділити на кілька видів:

· Безлужне скло. При його використанні не застосовуються домішки оксидів калію та натрію. Головні переваги безлужного скла – підвищена стійкість до нагрівання та хороші електричні властивості. Але є й недолік – такий матеріал дуже важко обробляти.

· Лужне скло. Виготовляється за допомогою додавання таких хімічних елементів, як натрій та калій. Лужні стекла поширені найбільш широко. Їх застосовують при виробництві посуду, акваріумів та інших.

· Лужне скло. Відрізняється присутністю високої концентрації оксидів важких металів. Наприклад, до складу скла може додаватися в невеликій кількості свинець. Дана добавка застосовується для виробництва оптичного скла та кришталевих виробів (наприклад, посуду).

Де та як використовується?

Силікатне скло завдяки своїм властивостям активно застосовується під час виробництва дзеркал. При певних ситуаціях воно також використовується як один із складових елементів при виробництві сонячних батарей. Вікна також часто виготовляються із силікатного скла. Вони добре пропускають світло та утримують тепло всередині приміщення.

Зважаючи на те, що силікатне скло має підвищені гігієнічні властивості, з нього роблять посуд.Його найважливіша перевага полягає у відсутності пористості, що перешкоджає розмноженню бактерій та підвищує зручність при миття.

Важливо! Для створення особливо міцного посуду високої якості використовується боросилікатне скло. При його виготовленні лужні компоненти замінюються на оксид бору.

Крім того, силікатне скло використовується в будівництві у вигляді сполучної речовини - блоки фундаменту для того, щоб надати йому підвищену стійкість до впливу вологи, обробляються рідким склом. З прозорого гнутого скла роблять дверцята меблів, душові кабіни та інші елементи.

Багатошаровість та товщина скла

Від того, якою товщиною є силікатне скло, залежить сфера його застосування. Наприклад, листове скло (товщиною до 2 мм) чудово підходить для виготовлення віконних конструкцій. Для акваріумів застосовується силікатне скло, товщиною не менше півсантиметра. Втім, для акваріумів, об'єм яких перевищує 500 літрів, зараз все частіше використовується акриловий аналог.

Важливо! Щоб надати більшої механічної міцності виробу, в основі якого лежить силікатне скло, в конструкцію можуть бути додані додаткові армуючі елементи.

Наприклад, скла можуть склеювати між собою за допомогою застосування полімерної плівки. Вийде матеріал, званий «триплекс». Навіть легкі удари молотком не здатні його зруйнувати. Якщо ж таке скло вдається розбити, то уламки не розлетяться на всі боки. Скло лише розділиться на безліч склеєних між собою фрагментів.

Якщо ж об'єднати разом 2 силікатні стекла, товщина кожного з яких становить 1 см, то розбити його буде ще складніше.Триплекс активно експлуатується при зведенні прозорих мостів та облицювання будівель. Також із нього часто виготовляють огорожі для басейнів. Ті виходять міцними і особливо не брудняться, за ними зручно доглядати.

Виробництво виробів

Різні вироби із силікатного скла можуть виготовлятися кількома способами.

Видування

Видування силікатного скла може проводитися вручну та механічним методом. Таким чином, виготовляються вироби, товщина стінок яких може змінюватись від 1 до 10 мм. За допомогою видування можна зробити фужери, пляшки, декоративні вази та інші.

Важливо! Видування скла є особливим мистецтвом, осягати яке можна протягом багатьох років. Використовуючи цей метод взаємодії з силікатним склом, можна створювати унікальні витвори мистецтва.

Пресування

Найпростіший метод виробництва виробів із силікатного скла. В'язка маса заливається у спеціальну форму, після чого за допомогою пуасона (рухомої частини форми) їй задаються необхідні параметри.

На внутрішній частині преса часто знаходиться об'ємний малюнок. Таким чином, після того, як прес притисне скло, на зовнішній частині виробу сформується певний візерунок.

Лиття

Метод виготовлення виробів із силікатного скла за допомогою лиття, як правило, використовується для виробництва різноманітних статуеток та фігурок. У промислових масштабах за допомогою лиття виготовляється оптичне скло.

Багатоступінчасте зчленування

Вироби, отримані шляхом багатоступінчастого зчленування, виготовляються з використанням двох методів взаємодії із силікатним склом – за допомогою пресування та видування.

Тобто одна із частин «видується», а друга виготовляється за допомогою застосування преса. Простий приклад такого виробу – келих. Його ніжка пресується, а сама чаша видує. Після цього елементи з'єднуються між собою. За підсумком виходить монолітна конструкція.

Декоративна обробка

Силікатне скло досить успішно може піддаватися декоративній обробці. Існують 2 методи оформлення виробів такого скла: холодний і гарячий. На кожному варто зупинитись докладніше.

Холодні методики декорування

· Механічна обробка. До неї відносять гравіювання, шліфування, обробку піском (піскоструминний).

· Хімічна обробка – у деяких випадках для надання силікатного скла потрібної фактури його труять плавиковими кислотами.

· Накладне декорування - Не передбачає порушення цілісності поверхні скляного виробу. Малюнок наноситься за допомогою застосування фарби, шовкотрафаретного друку, плазмового напилення та інших.

Гарячі методики декорування

· Фарбування, що здійснюється за допомогою застосування оксидів металів, безпосередньо під час перебування скляної суміші в печі.

· Змішування скляних мас різного кольору.

· Формування, що проводиться за допомогою спеціальних ниток.

· Зміна форми краю виробу під час його дуття. Для цього використовуються спеціальні металеві інструменти, які або натискають на скло, або є стрижнем, навколо якого майстер його обвиває.

· Кракелювання. Вважається одним із найскладніших методів гарячого декорування. З маси спочатку роблять виріб, після чого проводиться його швидке охолодження. Завдяки йому поверхні виробу запускається процес формування невеликих тріщин.Вони не руйнують скло, а лише надають йому унікального вигляду. Щоб конструкція, що вийшла, була міцною, її додатково оплавляють.

Силікатне скло щільно увійшло в різні сфери життя людини. Воно застосовується в будівництві, при виробництві посуду, декоративних виробів і багато де ще. Вироби, виготовлені з силікатного скла, можуть зберігатися десятиліттями і не вимагати будь-якого догляду.

Силікатне скло: детальніше про матеріал

Силікатне скло – тип скла, застосування якого найбільш поширене. Його отримують методом плавлення сировини - силікатних матеріалів (пісок-кварц або кремнезем, з додаванням інших хімічних компонентів: соди, вапна та оксидів металів). Воно має низку корисних властивостей, які роблять його широко використовуваним матеріалом. Він прозорий для видимого світла, має хорошу стійкість до хімічних речовин, високу термостабільність та механічну міцність. Скло легко піддається формуванню та обробці, приймає різні форми та розміри, наприклад, плоскі пластини, труби, пляшки та інше.

Склад та характеристики матеріалу

Звичайна сировина для силікатного скла – кварц або кремнезем (SiO2), у складі присутні додані хімічні компоненти, які потрібні для надання готовому продукту певних властивостей. Основні компоненти, які використовують при виготовленні силікатного скла:

• Кварц (SiO2): основний компонент і надає йому прозорості та термічної стабільності.
• Сода (Na2CO3): додавання соди допомагає знизити температуру плавлення та покращує обробку.
• Вапно (CaCO3): вапно використовується для стабілізації та зменшення водопоглинання.
• Оксиди металів: до розплаву можна додавати оксиди металів (оксид кальцію (CaO), оксид натрію (Na2O), оксид калію (K2O) та інші), щоб змінити його властивості, наприклад, для покращення хімічної стійкості або надання кольору.

Характеристики силікатного скла можуть відрізнятися, на що впливає склад та спосіб виготовлення, але є і загальні характеристики:

• Прозорість: у матеріалу виняткова прозорість для видимого світла, промені проходять крізь нього, практично не поглинаючись і не розсіюючись.
• Хімічна стійкість: скло не пошкоджує хімічні речовини, корозія, тому це хороший матеріал для зберігання та перевезення різних речовин та продуктів.
• Термостабільність: пластини відмінно витримують вплив високих температур, не руйнуючись і деформуючись. Воно може використовуватися там, де потрібна висока термостабільність, наприклад, з нього роблять лабораторний посуд або шибки.
• Теплопровідність: має відносно низьку теплопровідність, що означає, що воно не проводить тепло ефективно. Ця властивість корисна при застосуванні скла в ізоляційних або теплоізоляційних додатках.
• Електрична ізоляція: є хорошим ізолятором електрики, тому використовується в електроніці та електричних приладах, де потрібен поділ електричних контактів або ізоляція провідників.

Силікатне скло досить міцне для того, щоб витримувати незначні навантаження та удари. Однак це крихкий матеріал і може легко розбитися, якщо пошкодження будуть сильними.

Застосування матеріалу

Для будівництва та силікатного скла роблять шибки, це матеріал для дверних вітрин, прозорих перегородок, фасадів будівель, дзеркал та інших елементів інтер'єру. Воно забезпечує прозорість, світлопропускання та візуальну привабливість. Силікатне скло – звичайний матеріал для скляного посуду (тарілки, склянки, келихи, інші кухонні аксесуари, столові прилади). Воно застосовується у виготовленні ламп та освітлювальних приладів. У художній та декоративній сфері з нього створюють скляні скульптури, вази, предмети інтер'єру, мозаїки та інші витвори мистецтва.

Через оптичні властивості, із цього силікатного матеріалу виробляють лінзи, оптичні прилади, мікроскопи, телескопи та інші оптичні пристрої. Застосовується скло та у виробництві дисплеїв, сонячних панелей, оптичних волокон, друкованих плат та інших деталей електронних пристроїв. Воно має гарну електричну ізоляцію та термічну стабільність.

Використовується в медичній промисловості для одержання лабораторного посуду, шприців, пробірок та інших медичних інструментів. Воно застосовується у стоматології для створення зубних протезів та інших стоматологічних виробів. У пляшки зі скла та контейнери упаковують та зберігають у них харчові продукти, напої, фармацевтичні препарати та хімічні речовини.

В автомобільному виробництві із силікатного скла роблять автомобільне скло та фари. Використовується воно і як сировина для бронескла та протикульових панелей, що застосовуються для безпеки в банках, музеях, вітринах з цінностями та інших об'єктах, де потрібний захист від вандалізму чи нападів.