Наші послуги
Корисно знати
| Загальні відомості про скло та дзеркала |
| Monday, 09 December 2013 20:59 |
|
Загальні відомості про скло Скло — це твердий матеріал штучного походження, що перебуває в аморфному стані. На відміну від більшості твердих тіл, атоми яких утворюють упорядковану кристалічну решітку, в аморфному склі вони розташовані хаотично. У природі також існують аналоги скла, проте вони зустрічаються досить рідко. Одним із найвідоміших прикладів є обсидіан — природне вулканічне скло. Для виготовлення посуду, декоративних елементів інтер'єру та художніх виробів найчастіше використовують так зване сортове скло. Основні види сортового скла Залежно від хімічного складу сортове скло поділяється на кілька основних видів. Натрій-калій-силікатне скло — це звичайне безбарвне скло, основним компонентом якого є діоксид кремнію (SiO₂). Якщо до його складу додати певні оксиди металів для покращення фізичних і хімічних властивостей, отримують спеціальне побутове скло, що відзначається підвищеною міцністю, прозорістю або іншими експлуатаційними характеристиками. Під час сплавлення діоксиду кремнію з оксидами свинцю, барію, калію та цинку отримують кришталеве скло, яке поділяється на кілька категорій. Скло, що містить оксиди свинцю або барію, називають кришталем. Залежно від вмісту оксиду свинцю його поділяють на:
Барієвий кришталь повинен містити не менше 20 % оксиду барію. Вміст оксидів свинцю або барію безпосередньо впливає на оптичні та фізичні властивості матеріалу — показник заломлення світла і густину скла. Показник заломлення становить:
Густина матеріалу також змінюється:
Кольорове скло Кольорове скло може бути прозорим, напівпрозорим або непрозорим. Воно здатне як пропускати, так і розсіювати світло. Необхідний колір і світлооптичні властивості отримують шляхом додавання спеціальних барвників, глушників або їх комбінацій у визначених пропорціях. Класифікація скла Скло класифікують за кількома основними ознаками:
Сортове скло має надзвичайно широку сферу використання. Умовно його можна поділити на дві основні групи:
До найпоширеніших виробів належать склянки, келихи, вази, салатники, графини та інший посуд для сервірування столу. Технології виробництва Перші скляні вироби майстри-склодуви виготовляли вручну методом видування. Із розвитком технологій цей процес було механізовано. Сьогодні скляні вироби виготовляють методом автоматичного видування, пресування або поєднанням обох технологій. Одним із сучасних способів формування скла є молювання (гнуття скла). Під час цього процесу скло нагрівають до температури, нижчої за температуру плавлення, після чого воно набуває необхідної форми, наприклад автомобільного лобового скла чи архітектурних елементів. Форми та розміри виробів У розігрітому стані скло має високу пластичність, тому з нього можна виготовляти вироби практично будь-якої форми — від простих склянок до складних дизайнерських композицій. Використання фігурних ніжок, декоративних елементів, різноманітних геометричних форм, потовщеного дна чи інших конструктивних особливостей значно розширює дизайнерські можливості та робить кожен виріб унікальним. Скляні вироби також класифікують за висотою, діаметром і місткістю, що дає змогу стандартизувати їх виробництво залежно від призначення. Декоративне оздоблення скла Декорування скляних виробів здійснюють двома основними способами — гарячим і холодним. Під час гарячої обробки декоративні елементи можуть вводитися безпосередньо до скла або формуватися в процесі його нагрівання. Саме на цьому етапі виробу можна надати складної форми, створити декоративний рельєф, орнамент чи інші художні ефекти. Після охолодження виробу застосовують методи холодної обробки, серед яких:
Декор може наноситися різними способами, зокрема вручну, методом художнього розпису або за допомогою трафаретного друку. Фізичні властивості скла Скло не має кристалічної ґратки — його атоми розташовані хаотично, що є характерною ознакою аморфних матеріалів. Незважаючи на це, скло перебуває у твердому агрегатному стані. Під час плавлення більшість твердих речовин після охолодження знову утворюють упорядковану кристалічну структуру. Цей процес називається кристалізацією. У художньому та промисловому виробництві використовують як силікатне скло, так і спеціальні види скла, що не містять діоксиду кремнію. Стан матеріалу, в якому атоми залишаються хаотично розташованими після затвердіння, називають склоподібним (аморфним) станом. Під час виготовлення скла надзвичайно важливо дотримуватися правильного режиму охолодження. Якщо охолодження відбувається занадто повільно або з порушенням технології, розплав може почати кристалізуватися. У результаті утворюється ситал — склокристалічний матеріал, який за своєю структурою та властивостями більше нагадує камінь. На відміну від більшості твердих матеріалів, скло не має чітко визначеної температури плавлення. Під час нагрівання воно поступово втрачає твердість, переходить у пластичний стан, а при подальшому підвищенні температури стає рідким. Під час охолодження цей процес відбувається у зворотному порядку: спочатку матеріал переходить у пластичний стан, а потім знову набуває властивостей твердого аморфного скла. Саме тому такі процеси називають оборотними. Скло поєднує властивості як твердих тіл, так і рідин. Від твердих матеріалів воно успадкувало пружність і механічну міцність, а від рідин — ізотропність, тобто однакові фізичні властивості в усіх напрямках. Розплав скла має дуже високу в'язкість. Під час охолодження сили міжатомного притягання прагнуть утворити кристалічну структуру, однак через високу в'язкість атоми не встигають упорядкуватися. У результаті матеріал твердне, зберігаючи хаотичне розташування атомів. Склоподібний стан можуть набувати не лише силікати, а й деякі інші матеріали, зокрема органічні смоли, бурштин, бітум, поліакрилати та інші аморфні речовини. Кварцове скло Кварцове скло виготовляють із чистого кварцу без додавання інших компонентів. Температура плавлення кварцу становить близько 1700 °C, тому його виробництво є технологічно складним і використовується переважно для виготовлення спеціального лабораторного, оптичного та промислового обладнання. Згідно з класичним визначенням, скло є сплавом кремнезему з лужними компонентами. Сучасні технології значно розширили його склад: більшість сучасних видів скла містить три або чотири основні компоненти, а для надання спеціальних властивостей до них додають різноманітні функціональні домішки. Основні фізичні властивості скла В'язкість — це здатність скломаси чинити опір переміщенню своїх шарів один відносно одного. В'язкість безпосередньо залежить від температури: чим нижча температура, тим більш в'язким стає скло. Теплопровідність — це здатність матеріалу передавати тепло. Скло характеризується невисокою теплопровідністю, завдяки чому широко використовується у віконних конструкціях та енергоефективному склінні. Термостійкість — це здатність скла витримувати перепади температур без утворення тріщин і руйнування. Вона визначається максимальним температурним діапазоном, який матеріал здатний витримати без втрати своїх властивостей. Приклад термостійкості скла Якщо в скляний посуд із товстими стінками різко налити окріп, внутрішній шар скла швидко нагріється й почне розширюватися, тоді як зовнішній залишатиметься холоднішим. Через це між шарами виникають внутрішні напруження. Ще більш небезпечною є протилежна ситуація, коли в нагрітий скляний посуд наливають холодну воду. Внутрішній шар різко охолоджується й прагне стиснутися, тоді як зовнішній ще залишається гарячим. Якщо виниклі термічні напруження перевищують міцність скла, воно може тріснути або повністю зруйнуватися. Хімічна стійкість скла Хімічна стійкість (або хемостійкість) — це здатність матеріалу протистояти впливу хімічно активних речовин, які можуть вступати в реакцію з атомами поверхневого шару матеріалу. Скло широко використовується в побуті, будівництві, промисловості та науковій діяльності, тому постійно контактує з різними агресивними середовищами. Наприклад:
Для більшості речовин хімічна стійкість скла є дуже високою, тому зміни його поверхні настільки незначні, що можуть бути виявлені лише спеціальними методами дослідження. Проте існують агресивні середовища, які здатні пошкоджувати скло. Наслідками такого впливу можуть бути поява плям, райдужної плівки, білуватого нальоту, помутніння або матування поверхні. Взаємодія скла з різними речовинами Звичайне силікатне віконне скло є стійким до більшості кислот. Виняток становлять концентрована сірчана та особливо плавикова (фтороводнева) кислота, яка активно руйнує скло. Натомість луги та лужні розчини є значно агресивнішими до силікатного скла й можуть поступово пошкоджувати його поверхню. Деякі гази також здатні взаємодіяти зі склом. Наприклад, тривалий вплив вуглекислого газу у вологому середовищі може спричиняти поверхневі хімічні зміни. Однак найбільший вплив на скло в процесі експлуатації має вода, яка при тривалому контакті поступово вимиває окремі компоненти поверхневого шару. Підвищення хімічної стійкості Для покращення хімічної стійкості до скла додають оксиди різних металів. Зокрема, введення оксидів алюмінію та магнію дозволяє отримати алюмомагнезіальне скло, яке характеризується підвищеною довговічністю та стійкістю до агресивних середовищ. Таке скло широко застосовується для виготовлення:
Позитивно впливають на хімічну стійкість також оксиди бору та цинку, які покращують експлуатаційні характеристики скла та розширюють сферу його застосування. Стандартизація Класифікація різних видів скла, їхні фізико-механічні характеристики та показники хімічної стійкості регламентуються відповідними державними та міжнародними стандартами, що визначають вимоги до якості й безпеки скляної продукції. Сировинні матеріали Як і в будь-якому виробництві, якість готового виробу безпосередньо залежить від якості сировини. Саме тому у скловарінні вибору та підготовці сировинних матеріалів приділяється особлива увага. Умовно всю сировину для виробництва скла можна поділити на дві основні групи. До першої групи належать основні компоненти, без яких утворення скла неможливе. Найважливішим із них є діоксид кремнію (SiO₂), який становить основу більшості видів скла. До другої групи належать допоміжні компоненти, що вводяться для надання склу певних властивостей. Це можуть бути:
Більшість природних мінералів, які використовуються для приготування скломаси, уже містять частину необхідних компонентів у своєму природному складі, що полегшує технологічний процес виробництва. Скло, що використовується у художній творчості Назва скла, як правило, визначається його основним хімічним складом. Найпоширенішими є:
У художньому скловиробництві особливо цінуються такі властивості скла, як високий показник світлозаломлення та добра оброблюваність. Саме тому для виготовлення декоративних виробів широко застосовують безсвинцеві та свинцеві скла, а також різні види кришталю. Свинцевий кришталь здобув світову популярність завдяки своєму характерному яскравому блиску. Гранування, різьблення та інші декоративні елементи створюють складні геометричні візерунки, завдяки яким світло багаторазово заломлюється всередині виробу, утворюючи неповторну гру світла. До беззаперечних переваг кришталю також належать його характерний мелодійний дзвін і виняткова білизна матеріалу. Свинцевий кришталь Свинцеве скло добре піддається художній обробці завдяки тому, що повільніше твердне після нагрівання. Це дає майстру більше часу для формування складних декоративних елементів і створення унікальних виробів. Через цю особливість такий матеріал іноді називають «довгим склом». Чим більший вміст оксиду свинцю, тим пластичнішим і м'якшим стає кришталь під час обробки. Для виготовлення ювелірних виробів, художніх композицій та декоративних елементів великого розміру використовують важкі свинцеві скла, у яких вміст оксиду свинцю може досягати 60 %. Для малосвинцевого кришталю цей показник зазвичай становить близько 20 %. Кольоровий кришталь Сучасні технології дозволяють отримувати широкий спектр кольорового кришталю. Для цього до скла додають оксиди різних рідкісноземельних та інших елементів, зокрема селену, ванадію та інших спеціальних сполук, що надають виробам різноманітних відтінків і покращують їх декоративні властивості. |