Силикатное стекло – что это такое и в каких сферах применяется

Стекло применяется людьми с древних времен в самых разных сферах жизни. Его активно используют в строительстве, космической отрасли. При помощи стекла создаются предметы высокого искусства.

Чаще всего людям приходится сталкиваться именно с силикатным стеклом. Силикатное стекло – что это такое? Каким образом оно изготавливается и где применятся? На эти и многие другие вопросы по теме можно получить ответ, ознакомившись с информацией ниже.

Что такое силикатное стекло?

Стеклянным бусам, найденным археологами в Египте, по мнению ученых, не менее пяти тысяч лет. С того времени перечень элементов, применяемых для производства стекла, остался неизменным.

Важно! Кварцевый песок является основой при создании стекла. В него на производственных предприятиях добавляются известняк, сода, поташ и ряд других элементов, необходимых для придания стеклу определенных физических свойств.

Чтобы изготовить стеклянную массу, на производствах смешивают окислы базовых веществ, после чего помещают их в печь, чтобы расплавить. Температура в печи зависит от того, какие конкретно добавки были выбраны.

Как изготавливается?

Силикатное стекло являет технически правильным названием обыкновенного стекла, произведенного на основе кварцевого песка (диоксида кремния), к которому добавляют не менее 5 дополнительных ингредиентов в разных пропорциях. В зависимости от того, для каких целей будет использоваться производимое силикатное стекло, к основной рецептуре добавляются окислители, красители, глушители и прочее.

Порядок изготовления стекла следующий:

1.     Сначала путем смешивания ингредиентов готовится сухая смесь.

2.     Далее она помещается в стекловеренную печь.

3.     Плавление составных элементов производится в печах тоннельного типа, способных в течение длительного времени поддерживать установленную температуру. Загружаются компоненты будущего силикатного стекла в печь с одного ее конца, а с другого уже выходит готовый материал. Плавится смесь в зависимости от ситуации при температуре от 1200 до 1600оС. Время, в течение которого смесь находится внутри печи, также различается и может составлять от полу суток до 3 суток.

4.     Когда все ингредиенты после оплавления образовали единую структуру, смесь подвергается процессу быстрого охлаждения.

Важно! Лишь при условии, что охлаждение произойдет моментально, силикатное стекло приобретает необходимые качественные характеристики: высокую степень прозрачности, устойчивость к внешним механическим воздействиям и иные свойства, которые оно приобретет в зависимости от наличия конкретных добавок.

Свойства силикатного стекла

Чтобы понимать, что собой представляет силикатное стекло, следует подробнее ознакомиться с тем, какими свойствами оно обладает:

·        экологичность;

·        устойчивость к воздействию высоких температур;

·        устойчивость к резким температурным перепадам;

·        устойчивость к агрессивной химической и природной среде;

·        длительный срок службы (десятки лет силикатное стекло будет сохранять искомый внешний вид);

·        малая теплопроводность.

Иные качественные характеристики силикатного стекла (например, устойчивость к внешним механическим воздействиям) может приобретаться за счет закаливания.

Важно! Процесс закаливания заключается в стремительном нагревании материала и таком же быстром его охлаждении. После данной процедуры его механическая прочность возрастает в несколько раз.

В закалке нуждается стекло, используемое при производстве часов, мебели, полотен дверей и перегородок, которыми отделяются жилые пространства в комнате.

Виды силикатного стекла

Производство стекольной продукции является довольно трудозатратным процессом, занимается им силикатная промышленность. Ввиду того, что силикатное стекло активно применяется в самых разных отраслях, его можно разделить на несколько видов:

·        Бесщелочное стекло. При его использовании не применяются примеси окислов калия и натрия. Главные достоинства бесщелочного стекла – повышенная устойчивость к нагреву и хорошие электрические свойства. Но есть и недостаток – такой материал крайне трудно обрабатывать.

·        Щелочное стекло. Производится с помощью добавления таких химических элементов, как натрий и калий. Щелочные стекла распространены наиболее широко. Их применяют при производстве посуды, аквариумов и других.

·        Щелочное стекло. Отличается присутствием высокой концентрации окислов тяжелых металлов. К примеру, в состав стекла может добавляться в небольшом количестве свинец. Данная добавка применятся для производства оптического стекла и хрустальных изделий (например, посуды).

Где и как используется?

Силикатное стекло благодаря своим свойствам активно применяется при производстве зеркал. При определенных ситуациях оно также используются в качестве одного из составных элементов при производстве солнечных батарей. Окна также часто изготавливаются из силикатного стекла. Они хорошо пропускают свет и удерживают тепло внутри помещения.

Ввиду того, что силикатное стекло обладает повышенными гигиеническими свойствам, из него делают посуду. Его важнейшее достоинство заключается в отсутствии пористости, что препятствует размножению бактерий и повышает удобство при мойке.

Важно! Для создания особо прочной посуды высокого качества используется боросиликатное стекло. При его изготовлении щелочные компоненты заменяются  оксидом бора.

Помимо прочего силикатное стекло используется в строительстве в виде связующего вещества – блоки фундамента для того, чтобы придать ему повышенную устойчивость к воздействию влаги, обрабатываются жидким стеклом. Из прозрачного гнутого стекла делают дверцы мебели, душевые кабины и другие элементы.

Многослойность и толщина стекла

От того, какой толщины силикатное стекло, зависит сфера его применения. Например, листовое стекло (толщиной до 2 мм) прекрасно подходит для изготовления оконных конструкций. Для аквариумов же применяется силикатное стекло, толщиной не менее полусантиметра. Впрочем, для аквариумов, объем которых превышает 500 литров, сейчас все чаще используется акриловый аналог.

Важно! Чтобы придать большую механическую прочность изделию, в основе которого лежит силикатное стекло, в конструкцию могут быть добавлены дополнительные армирующие элементы.

Например, стекла могут склеивать между собой посредством применения полимерной пленки. Получится материал, называемой «триплексом». Даже легкие удары молотком не способны разрушить его. Если же такое стекло удается разбить, то осколки не разлетятся во все стороны. Стекло лишь разделится на множество склеенных между собой фрагментов.

Если же объединить вместе 2 силикатных стекла, толщина каждого из которых составляет 1 см, то разбить его будет еще сложнее. Триплекс активно эксплуатируется при возведении прозрачных мостов и облицовке зданий. Также из него часто изготавливают ограждения для бассейнов. Те получаются прочными и особо не пачкаются, за ними удобно ухаживать.

Производство изделий

Всевозможные изделия из силикатного стекла могут производиться несколькими способами.

Выдувание

Выдувание силикатного стекла может производиться вручную и механическим методом. Таким образом, изготавливаются изделия, толщина стенок которых может варьироваться от 1 до 10 мм. Посредством выдувания можно сделать фужеры, бутылки, декоративные вазы и прочие.

Важно! Выдувание стекла является особым искусством, постигать которое можно на протяжении многих лет. Используя данный метод взаимодействия с силикатным стеклом, можно создавать уникальные произведения искусства.

Прессовка

Наиболее простой метод производства изделий из силикатного стекла. Вязкая масса заливается в специальную форму, после чего при помощи пуасона (подвижной части формы) ей задаются необходимые параметры.

На внутренней части пресса часто располагается объемный рисунок. Таким образом, после того, как пресс прижмет стекольную массу, на внешней части изделия сформируется определенный узор.

Литье

Метод изготовления изделий из силикатного стекла при помощи литья, как правило, используется для производства всевозможных статуэток и фигурок. В промышленных масштабах при помощи литья изготавливаются оптические стекла.

Многоступенчатое сочленение

Изделия, полученные путем многоступенчатого сочленения, изготавливаются с использованием двух методов взаимодействия с силикатным стеклом – с помощью прессования и выдувания.

То есть одна из частей «выдувается», а вторая изготавливается посредством применения пресса. Простой пример такого изделия – бокал. Его ножка прессуется, а сама чаша выдувается. После этого элементы соединяются между собой. По итогу получается монолитная конструкция.

Декоративная обработка

Силикатное стекло достаточно успешно может поддаваться декоративной обработке. Существуют 2 метода оформления изделий их такого стекла: холодный и горячий. На каждом стоит остановиться подробнее.

Холодные методики декорирования

·        Механическая обработка. К ней относят гравировку, шлифовку, обработку песком (пескоструй).

·        Химическая обработка – в некоторых случаях для придания силикатному стеклу нужной фактуры его травят плавиковыми кислотами.

·        Накладное декорирование – не подразумевает нарушение целостности поверхности стеклянного изделия. Рисунок наносится посредствам применения краски, шелкотрафаретной печати, плазменного напыления и других.

Горячие методики декорирования

·        Окрашивание, производимое посредством применения оксидов металлов, непосредственно во время нахождения стекольной смеси в печи.

·        Смешивание стекольных масс разного цвета.

·        Фьюзинг.

·        Формовка, производимая при помощи специальных нитей.

·        Изменение формы края изделия во время его дутья. Для этого используются специальные металлические инструменты, которые либо надавливают на стекло, либо служат стержнем, вокруг которого мастер его обвивает.

·        Кракелирование. Считается одним из наиболее сложных методов горячего декорирования. Из массы сначала делают изделие, после чего производится его стремительное охлаждение. Благодаря ему на поверхности изделия запускается процесс формирования небольших трещин. Они не разрушают стекло, а лишь придают ему уникальный внешний вид. Чтобы получившаяся конструкция была крепкой, ее дополнительно оплавляют.

Силикатное стекло плотно вошло в самые разные сферы жизни человека. Оно применяется в строительстве, при производстве посуды, декоративных изделий и много где еще. Изделия, выполненные из силикатного стекла, могут храниться десятилетиями и не требовать какого-либо ухода.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 2 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос:
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа.