Стеклодувное дело и стеклянная аппаратура для физикохимического эксперимента - Зимин В.С.
Скачать (прямая ссылка):
В стекловидном (аморфном) состоянии могут находиться вещества как естественного происхождения, так и полученные искусственно. К естественным стеклам относятся: вулканическая магма, пемза, смолы (янтарь, шеллак и др.). Искусственные неорганические стекла — переохлажденные расплавы, в состав которых входят окиси кремния, бора, фосфора, щелочных и щелочноземельных металлов.
Исходными материалами для получения искусственной сте* кольной массы являются кварцевый песок (Si02), кальцинированная сода (Na2C03), поташ (К2СО3), сульфат натрия (Na2S04), мел и известняк (СаС03), карбонат магния (MgC03), доломит [CaMg(C03)2l, карбонат бария (ВаС03), натриевая (NaN03) и калиевая (KNO3) селитры. В некоторые сорта стекол вводят окись алюминия (А1г03), окись свинца (РЬО) и окислы других металлов.
Основным компонентом стекла является двуокись кремния (SiCfe)—кремнезем, температура плавления которого равна 1728°С. Содержание окиси кремния в стекле составляет 50—85%, а в кварцевом стекле 98,8—99,9%. Содержание других компонентов, входящих в состав стекол, приведено в таблицах 1 и 2.
Цветные стекла получают, вводя в шихту окислы или другие соединения разных элементов, например для окраски стекла в
7
Таблица 1. Состав (в вес. %) некоторых химнко-лабораторных и электровакуумных стекол, выпускаемых
промышленностью в СССР *
Марка стекла SiOo В2О3 AI2O3 СаО MgO ВаО LigO CaF2 (Р2О5) Na20 к2о Fe203
Л"о 23 68,4 2,7 3,9 8,5 — — — — 9,4 7.1 —
23-М (ХУ-1) 68,4 3.4 4,2 8,5 — — — — 9,0 6,5 0,1
№ 29 68,8 — 3,7 7,5 3,5 3,5 — — 10 3,0 0,2
АМ-К 71,5 — 1,3 7,2 3,0 1,5 — — 14,5 1,0 0,2
П-15 (пирекс) 80,64 12 2,0 0,36 — — — — 4,0 1,0 —
ДГ-2 75 3,25 7,9 — — 4,8 0,5 1,75 6,8 — —
С-5 (кварцевое) 99,5 — — — — — — — — — —
С40-1 (ЗС-11) 74,8 18,0 1,4 — — — — — 4,2 1,6 —
С48-1 (ЗС-8) 66,5 23,0 3,0 — — — — — 3,7 3,8 —
С49-1 (ЗС-5) 67,5 20,3 3,5 — — — - 8,7 — —
С-49-2 (ЗС-5К) 68,2 19,0 3,5 — — — — — 4.8 4,5 —
С50-1 25,0 30,0 20,0 — — 25 — — — — —
С50-2 7,0 35,0 23,0 6,3 14,2 — — (Р20,-14.5) — — —
С50-3 67,5 20,3 3,5 — — — - — 8,7 — —
* См- также Приложение в конце книги.
1 ийлица 2. Сооав (в вес. %) некоторых стекол, выпускаемых за рубежом
Тип, марка стекла Si02 А12Оз В2Оз СаО MgO РЬО ВаО Zr02 ZnO Na20 к2о Fe2C>3
Тюрингенское (ФРГ) 68,74 3-4 6,2-8 12-18 0-8,5
Унихост (ЧССР) 68,9 3,9 — 5,5 2,9 — — — — 17,8 1,3 — —
АН (ЧССР) 70,7 4,2 2,3 7,0 13,9 1,9 — —
Х8 (Англия) 69,2 3,5 1,2 5,8 3,6 — — — — 16,0 0,9 - —
Мурано X (Италия) 67,0 6,7 3,0 4,3 — — . — 19,0 — — —
Содоизвестковое (ЧССР) 71,0 0,85 — 7,7 3,8 — 0,5 — 15,5 — —
Сиал (ЧССР) 75,0 6 7 1,7 — — 4,3 — 6,5 — —
Симакс (ЧССР) 79,0 3 11,9 — — — - — 5,5 — —
Палекс (ЧССР) 70,84 4,48 6,31 4,17 2,02 — 2,62 8,37 0,99 0,36 —
Лабораторное (ГДР) 69,0 4,90 4,3 4,50 — — Л, Г) __ 5,5 8,6 — — —
Ветхайм ам Майн 69,25 5,96 8,56 0,99 0,45 — 3,63 _ — 8,57 2,25 0,33
1447 Ш (ГДР) 64,3-64,7 4-7 8,7-12,0 0,1-0,6 — — _ 10-12 7-9,7 — —
G20 (ФРГ) 74,7-75,7 4,3-6,2 00 1 о 0,75-1 — — 3,5-4,2 — 6,5-7,5 — 0,1-0,3 —
52 (ГДР) 76,6 3 6 — — — 3 3 — 8 — — —
Корнинг (США) 80,0 2,71 11,31 0,76 — — — — — 4,74 0,35 — —
Совирель (Франция) 80,0 2,25 13,0 — — — — — — 3,50 1,15 0,05 —
Разотерм (ГДР) 78,25 2,74 12,18 0,85 — — — — — 5,39 0,41 — —
Дюран 50 (ФРГ) 79,69 3,10 10,29 0,77 0,87 — — — — 5,20 — — —
Гнзиль (Англия) 80,6 2,70 12,20 0,12 — — — — — 4,15 — — —
-Монакс (Англия) 74,66 3,89 13,44 0,75 0,49 — — — — 5,89 0,79 —
синий цвет вводят соединения кобальта (Со), в зеленый — окись хрома (СггОз), в фиолетовый — соединения марганца (Мп), в рубиновый— закись меди (Си20) или металлическое золото (Аи).
Варят стекло в специальных печах при высоких температурах. Во время варки стекла происходят сложные химические и физические процессы, в результате которых шихта, претерпевая ряд изменений, превращается в осветленную п однородную стекломассу.
Процесс стеклообразования начинается при достижении 1200— 1240°С. В заводских условиях стекло варят при 1400—1450°С; осветление стекломассы происходит при 1500 °С. Особые сорта стекла варят при еще более высокой температуре (до 2000 °С).
§ 2. Физические свойства
Физические свойства стекла зависят от его химического состава, условий варки и последующей обработки. Стекло не имеет определенной точки плавления. Оно переходит в жидкое состояние постепенно, становясь мягче при повышении температуры.
Часто применяют термин «температура размягчения» стекла (в последующих главах им приходится пользоваться). По-видимому, эта температура лежит выше температуры отжига стекла, но сама по себе эта величина—довольно неопределенна.
Важнейшими свойствами стекла, определяющими условия его варки и дальнейшей обработки, являются вязкость и поверхностное натяженне.
Вязкость. Свойство жидкостей (а также газообразных и твердых тел) оказывать сопротивление их течению—перемещению одного слоя относительно другого — под действием внешних сил называют вязкостью и обозначают т). Таким образом, вязкость характеризует внутреннее трение, поэтому это свойство часто называют внутренним трен не м. Вязкость—понятие, обратное текучести (подвижности, ползучести). Количественно эту величину выражают силой, действующей на единицу площади соприкосновения двух слоев, которая достаточна для поддержания определенной скорости перемещения одного слоя относительно другого. В системе измерения СГС вязкость измеряется в пуазах; пуазы принято обозначать П: 1 пуаз = 1 дина-секунда/сантиметр = 100 сантипуаз = 106 микропуаз или 1П = 1 дн-с/см = = 1 г/(см-с) = 102 сП = 106 мкП. В единицах измерения СИ вязкость выражается в паскаль-секунда (Па-с) : 1П = 0,1 Па-с.
