Натриево-известковое стекло

редактировать

Тип стекла

Многоразовые бутылки из известково-содового стекла для молока

Старое окно сделано из натронно-известкового плоского стекла, Йена, Германия : Искаженные отражения дерева указывают на то, что плоское стекло, возможно, было изготовлено не с помощью процесса флоат-стекла.

Натриево-известковое стекло, также известное как натриево-известково-кремнеземное стекло, является наиболее распространенным типом стекла, используемого для оконных стекол и стеклянной тары (бутылок и банок.) для напитков, продуктов питания и некоторых товаров. Некоторые стеклянные формы для выпечки изготавливаются из известково-натриевого стекла, в отличие от более распространенного боросиликатного стекла. Натриево-известковое стекло составляет около 90% производимого стекла.

Натриево-известковое стекло относительно недорогое, химически стабильное, достаточно твердое и чрезвычайно технологичное. Поскольку его можно многократно размягчать и переплавлять, он идеально подходит для переработки стекла. Его предпочитают химически чистому диоксиду кремния, который представляет собой диоксид кремния (SiO 2), иначе известный как плавленый кварц. Принимая во внимание, что чистый диоксид кремния имеет отличную стойкость к тепловому удару и может выдерживать погружение в воду в горячем докрасна, его высокая температура плавления (1723 ° C ) и вязкость затрудняют работу с. Поэтому для упрощения обработки добавляются другие вещества. Одним из них является «сода» или карбонат натрия (Na 2CO3), который снижает температуру стеклования. Однако сода делает стекло водорастворимым, что обычно нежелательно. Чтобы обеспечить лучшую химическую стойкость, также добавляется «известь ». Это оксид кальция (CaO), обычно получаемый из известняка. Кроме того, оксид магния (MgO) и оксид алюминия, который представляет собой оксид алюминия (Al 2O3), способствуют долговечности. Полученное стекло содержит от 70 до 74 мас.% Диоксида кремния.

Процесс производства натриево-кальциевого стекла заключается в плавлении сырья, которым являются кремнезем, сода, известь (в форме (Ca (OH) 2), доломит (CaMg (CO 3)2, который обеспечивает оксид магния) и оксид алюминия; наряду с небольшими количествами очищающих агентов (например, натрия сульфат (Na 2SO4), хлорид натрия (NaCl) и т. д.) в стекловаренной печи при локальной температуре до 1675 ° C.Температура ограничена по качеству материала конструкции печи и составу стекла. Вместо чистых химикатов обычно используются относительно недорогие минералы, такие как трона, песок и полевой шпат.. Зеленые и коричневые бутылки получают из сырья, содержащего оксид железа. Смесь сырья называется партия.

Натриево-известковое стекло технически разделяется на стекло, используемое для окон, называемое плоское стекло и стекло для контейнеров, называемое тарное стекло. Эти два типа различаются по толщине Применение, метод производства (флоат-процесс для окон, выдувание и прессование для контейнеров) и химический состав. Плоское стекло имеет более высокое содержание оксида магния и натрия, чем тарное стекло, и более низкое содержание кремнезема, оксида кальция и оксида алюминия. содержание. Из-за более низкого содержания водорастворимых ионов (натрия и магния) в тарном стекле происходит его несколько более высокая химическая стойкость к воде, которая особенно необходима для хранения напитков и продуктов питания.

Типичные составы и свойства

Типичный спектр пропускания стекла толщиной 2 мм

Натрий-известково-известковое стекло постоянно увеличивает вязкость с понижением температуры, что позволяет выполнять операции с постоянно увеличивающейся точностью. Стекло легко превращается в предметы, если оно имеет вязкость 10 пуаз, обычно достигаемую при температуре около 900 ° C. Стекло размягчается и подвергается устойчивой деформации при вязкости менее 10 пуаз, около 700 ° C. Хотя натриево-известковое стекло явно закалено, его можно отжечь для снятия внутренних напряжений примерно за 15 минут при 10 пуазах, около 500 ° C. Связь между вязкостью и температурой в значительной степени логарифмическая, причем уравнение Аррениуса сильно зависит от состава стекла, но энергия активации увеличивается при более высоких температурах.

В следующей таблице перечислены некоторые физические характеристики. свойства известково-натриевых стекол. Если не указано иное, состав стекла и многие экспериментально определенные свойства взяты из одного большого исследования. Значения, выделенные курсивом, были интерполированы для аналогичных составов стекла (см. расчет свойств стекла ) из-за отсутствия экспериментальных данных.

Свойства

Тарное стекло

Плоское стекло

Химический. состав,. мас.%