Характеристика и состав стекла

Стекло следует рассматривать как охлажденный твердый сплав силикатов натрия, калия, кальция и других компонентов, полученных путем плавления при высокой температуре вследствие химического взаимодействия их между собой.

Стекло характеризуется аморфностью строения, прозрачностью, химической стойкостью (из кислот разрушается только плавиковой кислотой), хорошей обрабатываемостью, большой прочностью (кроме сопротивления ударам).

В зависимости от основных составов химических элементов выделяют три главных вида стекла: содово-известковое стекло, калийно-известковое и калийно-свинцовое.

В качестве главной составляющей в стекле содержится 70 – 75 % двуокиси кремния, которая вводится в массу в виде кварцевого песка (венецианцы для этого применяли чистый песок из реки, а богемские мастера получали песок из чистого кварца).

Вторым компонентом является окись кальция, благодаря чему стекло становится химически стойким и постоянным, усиливает его блеск. В массу он идет в виде извести, которую получали или из щебня морских раковин, в средние века из золы деревьев или морских водорослей. А в 17 веке богемские стеклоделы стали в массу подмешивать мел.

Следующим компонентом являются щелочи: окись натрия или окись калия (нужны для плавки и выделки). Поступают в массу в виде соды или поташа,

Стекло, полученное из чистого кварца обладает хрупкостью наряду с замечательным свойством полностью пропускать ультрафиолетовые лучи, а также малым коэффициентом расширения при нагревании. Из-за высокой температуры плавления стекломассы при варке кварцевого стекла (1700⁰), создающего ряд технологических трудностей, кварцевое стекло применяют лишь для оптических целей и для выработки химической посуды. При добавлении к кварцу соды или поташа температура плавления массы снижается до 1350⁰, но стекло при этом становится водорастворимым. Для устранения этого недостатка в массу вводят окиси кальция или цинка.

Содовое стекло можно с легкостью плавить, оно мягкое и потому легко поддается обработке, а, кроме того, чистое и светлое.

Поташное стекло, напротив, более тугоплавкое, твердое и не такое пластичное и способное к формовке, но обладает зато сильным блеском. Оттого, что раньше получали его из золы, в которой много железа, стекло было зеленоватого цвета, и в 16 в. для его обесцвечивания начали применять перекись марганца. А так как именно лес давал сырье для изготовления этого стекла, его называли еще лесным стеклом. На килограмм поташа шла тонна древесины.

Частичной заменой натрия, кальция и кварца (кремнезема) другими элементами удается получить различные специальные сорта, характеризующиеся теми или иными свойствами.

Кроме основных компонентов в сплав стекла добавляют окиси свинца, бария, извести. При добавлении окиси свинца, в виде свинцового сурика, стекло получает повышенную прозрачность за счет увеличения показателя преломления света, что важно при производстве хрусталя. Примерно тоже происходит и при добавлении в массу стекла извести, калия, бария.

Для осветления стекла, т.е. для получения абсолютно чистого и прозрачного стекла, применяется ряд материалов, из которых наиболее употребительны бывают селитра, мышьяк, марганец.

Для получения опакового (глушенного) стекла вводится окись мышьяка, фосфор, закись олова.

Окраска стекла производится различными окислами металлов или их компонентами.

Качество стеклянных изделий, стойкость их к атмосферным явлениям зависят, главным образом, от состава массы, из которой они изготавливаются, а также ведения процесса плавки и охлаждения сваренного стекла.