Author: Аппен Л.Л. Асланова М.С. Амосов Н.И.
Tags: справочник строительное производство производство стекла массовое производство
Year: 1963
Text
С-7У
пжлник
В Справочнике приведены сведения по производству
и применению стекла — листового строительного,
строительно-архитектурного, архитектурно-художественного,
технического, тарного, а также строительных
материалов и изделий на основе стекла — стекловолокна и
пеностекла. В отдельной главе изложены сведения о
стеклянных трубах.
Даны физико-механические и химические свойства
стекла, технические характеристики различных стекол,
оборудования, используемого для их производства, а
также сведения по контролю производства и качества
изделий.
Справочник рассчитан на инженерно-технических
работников стекольной промышленности и инженеров-
строителей.
АВТОРЫ-СОСТАВИТЕЛИ I ТОМА:
Л. Л. Аппен, М. С. Асланова, Н. И. Амосов, Э. П. Бильтюкова,
Г. С. Богданова, Б. И. Борисов, С. М. Бреховских, 3. И.
Бронштейн, Л. М. Бутт, В. В. Варгин, А. И. Даувальтер, И. П. Дужен-
ков, Б. Д. Егоров, Э. 3. Житомирская, С. С. Козлова, О. В. Крас-
новский, Э. И. Каплина, А. Е. Котляр, И. В. Кожухова, Э. П. Ко-
чаров, | А. Л. Кефели, \ О. В. Мазурин, И. М. Медведев, Г. М.
Матвеев, В. С. Молчанов, Д. Л. Орлов, Л. Д. Орлов, И. М. Пав-
лушкин, Э. М. Рабинович, В. Т. Славянский, П. Д. Саркисов,
С. И. Сильвестрович, Ф. Г. Солинов, В. Ф. Солинов, И. А. Торопов,
Я- Л. Федоровский, М. Д. Ходаковский, М. Л. Царицын, Л. П.
Цепкое, И. Е. Шапиро, В. И. Шелюбский, А. К. Яхкинд
СЕРИЯ СПРАВОЧНИКОВ ПО СТРОИТЕЛЬНЫМ
МАТЕРИАЛАМ И ИЗДЕЛИЯМ
ВЫШЛИ В СВЕТ:
Справочник по производству строительной керамики
Том. I. Общие сведения и контроль производства
Том. II. Отделочная и специальная строительная керамика
Том III. Стеновая и кровельная керамика
Справочник по производству гипса и гипсовых изделий
ПОДГОТАВЛИВАЮТСЯ К ИЗДАНИЮ:
Справочник по производству стекла, том II
Справочник по производству цемента
Справочник по производству сборных железобетонных изделий
Справочник по производству асбестоцементных изделий
Справочник по производству автоклавных силикатных изделий
Справочник по производству извести
Справочник по производству искусственных легких заполнителей
Справочник по производству тепло- и звукоизоляционных
материалов и изделий
Справочник по добыче и переработке нерудных материалов
ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ СЕРИИ СПРАВОЧНИКОВ ПО
СТРОИТЕЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ И ИЗДЕЛИЯМ:
Б. Г. Скрамтаев (главный редактор),| М. О. Юшкевич (зам. главного
редактора), /7. К. Балатьев, В. И. Катаев, И. И. Китайгородский,
С. А. Кржеминский, Е. JJ. Рохваргер, И. И. Холин (члены
редакционной коллегии)
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие. . . 12
Раздел первый
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТЕКЛА
(Научный редактор — канд. техн. наук В. И. Шелюбский)
Глава I. Связь между свойствами и структурой стекла
(Автор-составитель д-р хнм. наук А. А. Аппен)
1. Общее понятие о стеклообразном состоянии .... 13
2. Структурные параметры, определяющие свойства
стекла , 14
Глава II. Диаграммы состояния (плавкости) силикатных
систем
(Автор-составитель член-корр. АН СССР Н. А. Торопов)
1. Общие принципы построения диаграмм состояния
силикатных систем 23
2. Диаграммы однокомпонентных систем . . .... 25
3. Диаграммы двухкомпонентных систем . . ... 26
4. Диаграммы трехкомпонентных систем 34
5. Диаграммы состояния важнейших стеклообразующих
систем 38
Глава III. Свойства расплавленного стекла (стекломассы)
1. Вязкость 53
(Автор-составитель д-р хим. наук В. Т. Славянский)
2. Поверхностное натяжение 68
(Автор-составитель д-р хим. наук А. А. Аппен)
3. Смачивающая способность 72
(Автор-составитель инж. С. С. Козлова)
Глава IV. Кристаллизация стекла
(Автор-составитель инж. Э. М. Рабинович)
1. Общие сведения , 77
2. Кристаллизация стекол различных систем 79
Глава V. Плотность стекла
(Автор-составитель д-р хим. наук А. А. Аппен)
1. Зависимость плотности от состава стекол 114
2. Зависимость плотности от температуры 116
6
Оглавление
Стр.
Глава VI. Механические свойства стекла
1. Прочность .... 120
(Автор-составитель д-р техн. наук Н. М. Павлушкин)
2. Твердость . . . . ■ 129
(Автор-составитель д-р хим. наук А. А. Аппен)
3. Упругость 132
(Автор-составитель канд. техн. наук Л. П. Цепков)
4. Хрупкость 135
(Автор-составитель канд. техн. наук Л. П. Цепков)
Глава VII. Термические свойства стекла
(Авторы-составители канд. техн. наук Н. М. Медведев
и инж. Я. А. Федоровский)
1. Теплоемкость . 137
2. Теплопроводность 138
3. Термическое расширение , . 141
4. Термостойкость 146
Глава VIII. Электрические свойства стекла
(Автор-составитель канд. техн. наук О. В. Мазурин)
1. Объемная электропроводность ... ... 152
2. Поверхностная электропроводность .... 159
3. Диэлектрическая проницаемость 160
4. Диэлектрические потери , 161
5. Электрическая прочность ...... 163
Глава IX. Оптические свойства стекла
1. Пропускание, поглощение и отражение излучения
стеклом i 166
(Авторы-составители кандидаты техн. наук Б. Д. Егоров и
|а. А. КефелйТ|
2. Светопреломление, дисперсия и двойное
лучепреломление стекла . ., 194
(Автор-составитель инж. А. К- Ях::инд)
Глава X. Химическая устойчивость стекла
(Авторы-составители канд. хим. наук В. С. Молчанов и
канд. техн. наук Г. М. Матвеев)
1. Влияние различных факторов на химическое
разрушение стекла 217
2. Разрушение стекол реагентами 1-й группы .... —
Оглавление
7
Стр.
3. Разрушение стекол реагентами 2-й группы ... 219
4. Химическая устойчивость несиликатных стекол .,. 221
5. Методы испытания стекол на химическую устойчивость —
Глава XL Контроль физических свойств стекла
(Автор-составитель канд. техн. наук В. И. Шелюбский)
1. Обработка результатов измерений 231
2. Контроль плотности 239
3. Контроль механических свойств ., 242
4. Поляризационно-оптический контроль напряжений 252
5. Контроль термических свойств 260
6. Контроль вязкости ., 266
7. Контроль поверхностного натяжения . . . 274
8. Контроль кристаллизационной способности 275
9. Контроль электрических свойств 278
10. Контроль оптических свойств ,. . 284
И. Контроль однородности .... 289
12. Спектральный анализ . > 293
13. Контроль с помощью проникающих излучений .... 296
14. Контроль и корректирование состава стекла с
помощью физических методов 300
Глава XII. Контроль химического состава стекла,
сырьевых и огнеупорных материалов
(Авторы-составители кандидаты техн. наук О. В. Крас-
новский и Э. П. Бильтюкова)
1. Схемы анализа , 306
2. Методика химического анализа стекла, сырьевых
и огнеупорных материалов . . . . i 321
3. Специфические химические реактивы и необходимые
реактивные растворы . . . ., 344
4. Краткие сведения об оснащении химической
лаборатории в стекольном производстве . . . ., 347
Литература. 349
Раздел второй
СТРОИТЕЛЬНОЕ СТЕКЛО
Глава I. Листовое стекло
(Авторы-составители канд. техн. наук Ф. Г. Солинов
и инж. В. Ф. Солинов)
1. Классификация и ассортимент 368
2. Составы и свойства ... 372
3. Технология производства ■ . • 373
4. Контроль производства , 403
8 Оглавление
Стр
Глава II. Строительно-архитектурное стекло
(Авторы-составители кандидаты техн. наук. М. А. Царицын
и Б. И. Борисов)
1. Конструктивно-строительные элементы из стекла
2. Строительное листовое стекло с избирательным
поглощением световых и тепловых лучей ,
3 Строительное и витражное цветное листовое стекло . . .
4. Металлизированное стекло . . .,
5. Облицовочные материалы из стекла
6 Архитектурно-художественное стекло
Глава III. Пеностекло
(Авторы-составители инж. Л. М. Бутт и канд. техн
наук Э. 3. Житомирская)
1. Характеристика и классификация ,.
2. Способы получения пеностекла
3. Технология производства пеностекла . .
Глава IV. Стеклянные трубы
(Автор-составитель канд. техн. наук И. Е. Шапиро)
1. Классификация и ассортимент .... ......
2. Составы и свойства стекол для труб . . . .
3. Технология производства стеклянных труб
4. Производство фасонных частей (фитингов) .......
5. Производство труб с буртами
6. Технические требования на стеклянные трубы .......
7. Области применения стеклянных труб i. -
8. Монтаж и эксплуатация надземных стеклянных трубопро
водов . . .,
Литература
Р аздел третий
ТЕХНИЧЕСКОЕ СТЕКЛО
Глава I. Кварцевое стекло
(Автор-составитель д-р. техн. наук В П. Прянишников)
1. Виды и свойства кварцевого стекла
2. Технология производства кварцевого стекла
3. Соединение деталей из кварцевого стекла
4. Области применения кварцевого стекла и ассортимент из
делий
406
435
439
448
452
478
487
489
496
508
517
519
534
536
542
544
548
552
558
572
582
583
Оглавление
9
Стр.
Глава II. Оптическое стекло
(Автор-составитель д-р техн. наук В. В. Варгин)
1. Виды и свойства оптических стекол 586
2. Технология производства оптического стекла . 591
Глава III. Светотехническое стекло
(Авторы-составители кандидаты техн. наук Г. С. Богданова
и С. М. Бреховских)
1. Классификация и светотехнические свойства . 602
2. Ассортимент изделий светотехнического стекла 617
3. Составы стекол 633
4. Технология производства светотехнического стекла . . 636
Глава IV. Закаленное листовое стекло
(Автор-составитель канд. техн. наук 3. И. Бронштейн)
1. Характеристика, классифУшация и ассортимент . . 648
2. Производство плоских и гнутых закаленных стекол .... 651
3 Контроль и методы испытания листовых закаленных
стекол ., 661
663
670
Глава V. Листовое стекло триплекс
(Автор-составитель каид. техн. наук Н. И. Амосов)
1. Характеристика и классификация .
2. Ассортимент изделий из триплекса .
3. Свойства стекла триплекс ., 672
4. Технология производства стекла триплекс 680
5. Материалы, применяемые в производстве стекла триплекс 691
6. Контроль стекла триплекс 694
7. Области применения . .,. . 698
Глава VI. Гнутое стекло (моллированное)
(Автор-составитель канд. техн. наук 3. И. Бронштейн)
1. Характеристика и классификация 700
2. Технология производства гнутых листовых стекол 701
3 Контроль качества гнутых стекол 708
Глава VII. Химико-лабораторное стекло
(Авторы-составители д-р техн. наук Н. М. Павлушкин
и ииж. И. П. Дуженков)
1. Виды и свойства химико-лабораторных стекол ., 711
2. Технология производства химико-лабораторного стекла - - 716
10
Оглавление
Стр
Глава VIII. Термометрическое стекло
(Авторы-составители д-р техн. наук Н. М. Павлушкин
и инж. Э. Н. Каплина)
I. Характеристика видов и свойств термометрических стекол
и ассортимент термометров , . 720
2 Технология производства термометров . . 736
Глава IX. Медицинское стекло
(Авторы-составители инженеры Л. Д. Орлов и Д. Л. Орлов)
1. Классификация и ассортимент изделий ,. 741
2. Составы и свойства стекол ,. . . 758
3. Технология производства изделий медицинского стекла . 761
Глава X. Электродное стекло
(Автор-составитель канд. техн. наук Г. С. Богданова)
1. Свойства и составы электродных стекол 772
2. Технология производства электродных и корпусных стекол 779
Глава XI. Электросварочные флюсы из стекла
(Автор-составитель канд. техн. наук С. М. Бреховских)
1. Виды и составы флюсов . „ . .,. . 783
2. Технология производства флюсов . —
Глава XII. Стекло в атомной технике
(Автор-составитель канд. техн. наук С. М. Бреховских)
1. Стекла для защиты от излучений .... 789
2. Стекла, устойчивые к радиации .... ... 801
3. Стекла для дозиметрии излучений .... 811
4. Стекла для атомных реакторов , - 815
Литература 817
Раздел четвертый
СТЕКЛЯННОЕ ВОЛОКНО И СТЕКЛОПЛАСТИКИ
(Авторы-составители д-р хим. наук М. С. Асланова,
инженеры Н. В. Кожухова, Э. П. Кочаров,
М. Д. Ходаковский)
Глава I. Стеклянное волокно
1. Классификация стеклянных волокон и изделий из них 82^
2. Составы и свойства стекол для производства
стеклянного волокна "....,.. 827
3. Физико-химические свойства стеклянного волокна, высоко-
Оглавление
11
температуроустойчивых неорганических волокон и
материалов иа их основе £36
4. Ассортимент изделий из стеклянного волокна ...... 852
5. Способы изготовления стеклянного волокна 864
6. Методы испытания «стеклянных волокон и изделий на их
основе . . . ., 885
7. Области применения стекловолокнистых материалов . . 889
Глава II. Стеклопластики
1. Классификация и общая характеристика стеклопластиков . 892
2. Ассортимент и свойства стеклопластиков t • 899
3. Технология производства стеклопластиков 900
Литература . . . ., 909
Раздел пятый
ТАРНОЕ И СОРТОВОЕ СТЕКЛО
Глава I. Стеклянная тара
(Автор-составитель инж. А. Е. Котляр)
1. Классификация и ассортимент стеклянной тары 911
2. Составы тарных стекол 923
3. Технология производства стеклянной тары ., 924
4. Отжиг и закалка стеклянной тары ■. . 949
Глава II. Сортовое стекло
(Автор-составитель инж. П. Д. Саркисов)
1. Классификация и ассортимент изделий сортового стекла . 969
2. Технология производства сортового стекла . . , 973
Глава III. Стекла для сортовых и
художественно-декоративных изделий
(Автор-составитель инж. А. Н. Даувальтер)
Литература -i 1010
Приложение , 1011
(Автор-составитель канд. техн. наук. С. М. Бреховских)
ПРЕДИСЛОВИЕ
Несмотря на большое количество монографий, производственно-
технической и учебной литературы по стеклу, в СССР до
настоящего времени не было выпущено ни одного справочника для
работников стекольной промышленности.
Издание данного труда является первой попыткой коллектива
ученых и производственников создать справочник по производству
стекла и стекольных изделий.
Справочник состоит из двух томов. В первом томе
рассматриваются физико-химические свойства стекла, различные виды
строительного и технического стекла, стеклянное волокно и
стеклопластики, а также тарное и сортовое стекло. Второй том
посвящен вопросам технологии стекла и содержит сведения о теории
и практике стекловарения, теплотехническом и технологическом
оборудовании, контроле и автоматике производства.
Первый том включает пять разделов.
В первом разделе освещены некоторые теоретические вопросы
строения стекла, дана характеристика свойств стекломассы и стекол:
физических, механических и химических. Большое внимание в этом
разделе уделено современным методам контроля свойств
стекломассы и стекла, даны краткие сведения о методике и применяемой
аппаратуре. Несомненный интерес представляют включенные в этот
раздел многочисленные схемы химического контроля составов
различных стекол и описание методики определений отдельных окислов
и элементов, содержащихся в их составе.
В последующих разделах помещены справочные данные по
стеклу — строительному (листовому, пеностеклу), техническому
(кварцевому, оптическому, светотехническому, триплексу и др.), а
также изделиям из стекла — стеклоблокам, стеклолакетам,
стеклянным трубам и др. В отдельный раздел включены сведения о новых
строительных материалах — стекловолокне и изделиях на его основе
(стеклопластиках), занявших видное место среди современных
строительных материалов.
В этих разделах даны ассортимент выпускаемой продукции,
химический состав стекол, физико-механические и химические
показатели стекол и изделий, технологические схемы, технические
характеристики основного механического оборудования и теплотехнических
установок.
Все данные, приведенные в настоящем справочнике, взяты из
практики отечественных заводов и только в некоторых случаях
(главным образом, по отдельным видам технических стекол) — из
зарубежной практики. В справочнике имеются рекомендации и
отдельные технические решения применения различных видов стекол
в строительстве и других областях народного хозяйства.
Главная редакционная коллегия серии
справочников по строительным материалам
Раздел первый
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
СТЕКЛА
Глава 1
СВЯЗЬ МЕЖДУ СВОЙСТВАМИ И СТРУКТУРОЙ
СТЕКЛА
1. ОБЩЕЕ ПОНЯТИЕ О СТЕКЛООБРАЗНОМ СОСТОЯНИИ
Стеклообразное состояние является основной разновидностью
аморфного. Оно возникает из жидких расплавов после
переохлаждения последних. Стеклообразные вещества — это твердые,
однородные, хрупкие, прозрачные в той или иной степени тела с
раковистым изломом. Все они, помимо внешнего сходства, обладают
и общими физико-химическими характеристиками.
Стекла:
1) изотропны, т. е. свойства их одинаковы во всех
направлениях; * р
2) при нагревании не плавятся как кристаллы, а постепенно
размягчаются, переходя из твердого в тягучее (высоковязкое) и,
наконец, в капельно-жидкое состояние, причем не только вязкость,
но и другие свойства их изменяются непрерывно (рис. 1);
3) расплавляются и отвердевают обратимо, т. е., будучи
разогретыми до расплавленного состояния, после охлаждения по тому
же режиму вновь приобретают первоначальные свойства (если не
произойдет кристаллизация);
4) при благоприятных температурных условиях обнаруживают
тенденцию к кристаллизации.
Среди различных видов неорганических стекол особенно
большая роль в практике принадлежит стеклам, сплавленным на основе
кремнезема — силикатным стеклам.
Кроме кремнезема, в силикатные стекла могут входить
различные окислы типов Me20, MeO, Me203? Me02, Me2Os, Ме03-
По синтетическому составу силикатные стекла представляют
смеси окислов; по природе — это не физические и тем более не
механические смеси, а особого вида истинные затвердевшие
растворы — неопределенные химические соединения.
Свойства стекла определяются составом, температурой,
давлением и временем, иначе говоря, его «тепловой историей». В стекле
замораживается структура, свойственная более высоким
температурам.
14 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Ранее большинство исследователей предлагали расчет свойств
стекол по составу производить на основе принципа аддитивности.
Для отдельных свойств и для некоторых ограниченных (как
качественно, так и количественно) областей составов применение
правила аддитивности действительно оказалось возможным.
В настоящее время расчет свойств обычно осуществляют по
формуле __ _
fll g\ + gjg2+ Г-flngn
6 =
fli + aH Ып
где
a2t
gu g2,
g — свойство стекла;
.. — молярные или весовые части окислов в стекле (в
частном случае, проценты или доли);
.. — числовые характеристики парциальных свойств
окислов в стекле, являющиеся в общем случае
переменными и зависящими от структуры стекла.
ЧЧ
dE
dT
IE
2. СТРУКТУРНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ
СВОЙСТВА СТЕКЛА
Степень связности кремнекислородного скелета
Наибольшей склонностью переходить в стеклообразное
состояние обладают силикаты и бораты, в меньшей мере — фосфаты и
некоторые другие соединения. Характерно, что кристаллические
силикаты и бораты отличаются также и специфической «вязаной»
структурой.
Наличие «вязи», или
скелета, сетки, каркаса в
структуре кристаллических
силикатов обусловливает их
высокую вязкость в
расплавленном состоянии и
способность легко
переходить в стеклообразное
состояние. Непрерывная
«вязь» (в дальнейшем мы
будем называть ее
скелетом) сохраняется и в
стеклообразном состоянии.
Разница заключается .лишь
в том, что в
стеклообразном состоянии скелет
построен беспорядочно
(см. рис. 3).
Непрерывная «вязь»
может распространяться в
одном, двух или трех
измерениях, обусловливая
различную степень
связности кремнекислородного
скелета стекла
Нис. 1. Характерные формы
кривых зависимости некоторых
свойств стекла от температуры
fj— вязкость стекла;
Е — удельный
dE
объем нли теплосодержание; — — теп-
dT
лоемкость или коэффициент
термического расширения; штриховкой
показан «аномальный» интервал между
температурами, соответствующими
вязкости tg — 1013 пуаз и 77 — 10е пуаз
Глава I. Связь между свойствами и структурой стекла 15
Степень связности выражается коэффициентом fsi, равным
отношению числа ионов (атомов) кремния к числу ионов (атомов)
кислорода. По мере уменьшения коэффициента /S| уменьшается
степень связности кремнекнслородного скелета, т. е. увеличивается
число разрывов в непрерывной сетке стекла. Коэффициент fsl
отражает характер структуры кремнекнслородного скелета и
состояние главнейших структурных единиц силикатного стекла — кремне-
кислородных тетраэдров [SiOJ (табл. 1).
Таблица 1
Кремнекислородные структурные элементы силикатных стекол
Состояние
1
2 •
3
4
5
6
7 1
При
ронойатом
О г<бознача
ностью; вт<
' катисиами
| ляехся wee
Тип кремнекнслородного
радикала
[S102loo
непрерывный в трех измерениях
[SIO^lco
непрерывный в двух измерениях
[Si08.7.4x>
1 [SiOJco
непрерывный в одном измерении
[SiOs,5],
дискретный радикал
[Si04]t
дискретный тетраэдр
м е ч а н и е. Знак w обозначает пол
кислорода связан с другим атомом кре
ет атом кислореда, одне сторенне ев*
эрая валентность тратится на иоину*
типа Me ' („анигнный кис тор
гом разрыва непрерывного скелета.
Условное обозначение
состояния тетраэдров
т
>_Si— с
т т
Э —S1- О—Si—О
1 Т
:>— Si— с
1
о
0 w
1 1
)_Si-0—Si— с
О
1
:>—Si— с
? ?
0—Si—O-Si-0
о
1
O-Si—0
t> \
овину атома кислорода; *
миия („скелетный кисло
ванный с кремнием одн
о связь с соседними ав)
од-). Такой атом кгсл
'я
0,500
0.444
0.400
0.364
0.333
0.286
0,250
второй сто- I
)од*). Знак I
ей валент- [
'мя—тремя I
орода яв- 1
Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Окисел Si02 существует в стекле в форме тетраэдров [SiOJ
разных видов. Эти тетраэдры обладают разными свойствами в
зависимости от количества компонентов МегО и МеО в стекле. При
расчетах свойств стекла эта особенность структуры учитывается тем,
что расчетный фактор для Si02 принимается переменным.
А. А. Аппен разработал метод расчета свойств стекол,
предусматривающий непрерывное изменение расчетных факторов для S1O2
при значениях f Sj от 0,5 до 0,4. В этой области составов, по мере
уменьшения коэффициента /SI кремнезем постепенно переходит из
состояния 1 в состояние 3 (см. табл. 1).
Координационное состояние катионов
Катионы, несущие высокий заряд (Р5+, V5+, Si4+, Ti4+, Zr4+
Ge,4+, B3+, AI3+ Fe3+H др.), образуют в сочетании с кислородом
прочные координационные полиэдры [МеОп], которые в стекле,
так же как и в кристаллических силикатах, сохраняют в большей
или меньшей степени свою определенность. Типичные ионы-комплек-
сообразователи восьмой группы периодической системы (Fe-"*" Co
Ni2+) и катионы (Pb2+ Cd2+ Zn2+ и др.), отличающиеся
сравнительно высокой поляризуемостью, также образуют с кислородом
сравнительно прочные направленные связи.
Наименее прочно связаны с кислородом щелочные (Li~^, Na~*~,
К+ ) и щелочноземельные ионы (Са2+, Sr2~*~, Ва2~*~). Находясь в
стекле, они не могут образовывать с кислородом определенных
структурных групп. Катионы Pb , Ccr\ Zrr+ в случае высоких
координационных чисел также слабо связаны с кислородом, так
как прочность единичной связи Me—О определяется не только
природой катиона, но и его координационным числом. Одним из условий
образования прочного стеклообразного скелета является наличие
сильных направленных связей (больше 80 ккал), следовательно,
координационное число стеклообразующих катионов должно быть
возможно малым (не больше 4).
В табл. 2 приведены радиусы ионов (для шестерной
координации), координационные числа ионов и прочность единичных связей
в окислах для наиболее распространенных в стекловарении
элементов.
Изменение координации (координационных чисел) катионов,
входящих в определенные структурные группы {МеОпЬ резко
сказывается на свойствах стекла. Один и тот же элемент по-разному
окрашивает стекло, придает ему различные химические, оптические
и другие свойства в зависимости от того, в каком координационном
состоянии относительно кислорода он находится. Как правило, с
повышением координационного числа того или иного катиона
возрастает плотность, показатель преломления, средняя дисперсия,
твердость, химическая устойчивость стекла.
Координационное состояние катионов зависит от степени
кислотности — основности стекла. .С повышением основности и в осо-
Глава I. Связь между свойствами и структурой стекла 17
Таблица 2
Прочность единичных связей в окислах
1 Me в МеО
1 х
Si
В
1 Р
V
Ge
А1
Ti
Zr
Pb
Zn
Cd
Pe
1 Mg
1
1
1
1 Ca
Na
i к
Rb |
* 1
Валентность
4
1 з
3
1 5
5
4
3
3
1 4
4
f 4
4
2
2
2
2 !
2
2
2
2
■ 1
2 1
2 |
2 |
I
1 |
■ 1
1 |
Радиус иона
ВЛ
0.39
} 0.20
0.35
0.40
0.44
} 0.57
} 0,64
} 0.82
} 1,26
} 0,83
) 0.S9
0.34 ,
0,74 1
0.68
1.38
1.20 |
1.04 |
0.98 |
1,33 J
1.49 1
1,65 |
Координационное число
4
3
4
4
<
<
4
6
4
6
6
8
2
4
2
4
2
4
« 1
6 J
4
8
8 1
8 |
6 |
9 |
10 |
12 |
Прочность
единична й
связи Me—О
в ккал число
| Авогадро
106
119
89
111—88
112-90
108
101—79
67—53
109
73
81
61
73
36
72
36
60
30
63
37 |
36
33
32
32
20
13
12
10 1
18 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
бенности щелочности стекла (при неизменном молярном содержании
кремнезема) средние координационные числа катионов Ti4~*~, Zr4+,
AI3+ Fe3+ Pb2+, Cd2+, Co2+, Ni2+ в стеклах понижаются, при
этом стеклообразное состояние становится более устойчивым, а
среднее координационное число катиона В "*", напротив, возрастает.
По мере того, как стекло обогащается кремнеземом,
координационные числа катионов 7л4+, Ti4+ Pb2+, Cd2 ' также
уменьшаются, а координационное число иона В3~*~ возрастает. Такое
предположение позволяет объяснить некоторые общие закономерности
изменения свойств стекол. Замечено, например, что с увеличением
процентного содержания Si02 в стекле влияние добавок ТЮ2, Zr02,
PbO, CdO на плотность и показатель преломления ослабляется» а
влияние добавок В203 усиливается.
Поляризация ионов
Поляризация и контрполяризация ионов является очень важным
физико-химическим параметром, определяющим свойства стекла.
Электронная оболочка данного иона поляризуется (деформируется)
по-разному в стеклах различного состава. Поэтому один и тот же
ион обладает различными свойствами в зависимости от того, в
окружении каких ионов он находится.
Особенно заметно изменяются при переходе от стекла одного
состава к другому свойства ионов (атомов) кислорода, а также тех
ионов металлов, которые имеют рыхлую электронную оболочку
(РЬ2+ Cd+2, Ba2+. K+ и т. п.).
Свойства тетраэдров [SiOJ и других координационных групп в
стекле также зависят от природы катионов металлов, граничащих
с атомами кислорода.
I
Химическая связь Si—О в структурном элементе — Si—О : :: Me
ослабляется, по мере того как усиливается контрполяризующее
влияние иона Me. Ослабление связи происходит при замене крупных
ионов Me ионами меньшего радиуса (см. табл. 2).
Изменчивость сил, связывающих кремний и кислород в
тетраэдре, существенно сказывается на свойствах стекол и силикатных
расплавов. Есть основания считать, что именно с поляризацией
связаны такие явления, как нейтрализационный эффект, эффект
подавления активности щелочей в стеклах и ряд других фактов,
характеризующих различную склонность силикатных систем к стекло-
образованию, и др.
Нейтрализационный эффект проявляется в виде
резких минимумов на кривых электропроводности и диэлектрических
потерь стекол, которые содержат одновременно два и более видов
щелочных ионов.
Слабее этот эффект проявляется при изменении химической
устойчивости, твердости, вязкости и других свойств.
Сущность эффекта подавления заключается в
способности окислов двухвалентных металлов (МеО) и окислов элементов
Глава I. Связь между свойствами и структурой стекла 19
более высокой валентности МетОя подавлять подвижность и
вообще активность щелочных ионов в стекле. Парциальные свойства
компонентов Ме20 изменяются при введении в бинарные системы
Ме20—Si02 компонентов МеО н MemOn (главным образом первых
порций). Причем свойствя компонентов Ме20 гораздо сильнее за-
МеО+М^О
висят от соотношения ——— , пока оно мало, чем от природы
Ме20
элементов Me. На практике это означает, что молярная замена Si02
на окислы МеО или МетОлв стеклах, содержащих щелочи,
вызывает в отношении некоторых свойств (электропроводности,
диэлектрических потерь, химической устойчивости, твердости) эффект,
обратный тому, который наблюдается при замене Si02 на те же
компоненты в бесщелочных стеклах. Здесь МеО суть ВеО, MgO, СаО,
SrO, BaO, ZnO, CdO, МпО, FeO, CoO, NiO, a MemOn— B203f А120з,
Ti02, Zr02.
Например, электропроводность систем МеО—Si02 возрастает
по мере увеличения концентрации окислов металлов. Ионы Me +
являются переносчиками электрического тока, тогда как кремнезем
характеризуется ничтожной проводимостью. Тем не менее замена
Si02 окислами МеО в щелочных стеклах вызывает не повышение,
а понижение электропроводности.
Из бинарных щелочных стекол щелочи вымываются водой в
несколько десятков раз сильнее, чем из технических стекол,
содержащих то же количество щелочей, но в присутствии хотя бы одного
из окислов МеО или MemOn.
Следует подчеркнуть, что существование эффекта подавления,
а также нейтрализационного эффекта является главной причиной,
затрудняющей расчет свойств стекол.
Компактность упаковки ионов
Силикатные стекла можно подразделить, согласно Стевелсу,
на два класса — нормальные и ненормальные. В
нормальных стеклах не все полости заняты ионами металла (отношение
числа ионов кислорода к числу ионов металла Ме+ и Ме2+
больше 3,9). В ненормальных стеклах число ионов металла превышает
число имеющихся полостей и поэтому возникает другая структура.
Наличие в структуре сетки полостей предполагает возможность
перераспределения ионов Me "•""*" в межскелетном пространстве,
что отражается на свойствах.
Существование нейтрализационного эффекта, по мнению
некоторых исследователей, обусловлено процессами, связанными с
изменением компактности упаковки. Когда пустоты в структуре стекла
заняты одним видом щелочных ионов, то упаковка не будет
энергетически выгодной. Если же в стекле присутствует два вида
щелочных ионов различных размеров, то распределение ионов по
пустотам окажется более выгодным и связи ионов с крем
некислородным скелетом станут более прочными. При определенном
количественном соотношении ионов Ме~*~ разных видов упаковка
становится оптимальной.
20 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Кремнекнслороднын скелет также не является совершенно
жесткой системой. Тетраэдры [SiOJ в стеклах слегка искажены, поэтому
средние расстояния Si—О могут изменяться с течением времени, что
и вызывает чрезвычайно медленные («вековые») изменения свойств
стекол (оптических свойств, объема) даже при низких температурах.
Образование определенных химических соединений
Общепризнано, что при варке стекла компоненты шихты
разлагаются, вступают в химическое взаимодействие н образуют между
собой химические соединения. По Д. И. Менделееву кремнезем
способен вступать в соединение с другими окислами в различных ко-
а)
Со 0
-и
G-L -0 -Si - J б) № 0 -Si -0 -L -О Na
i I ii
0 0 0 0
II II
Na 0-Si -0 -Si -I Na O -Si -0 -Si -0 Na
*0' ■ ■
0 0 Ca D 0-n--u
i I / \/*t T
i-Si-D -Si -0 -Si -( 0 -Si Ca JSi - 0
J I i I O'l
0 n 0 0 Ca 0 n 0 Ca
i I •t/ I I i •" I
Vc o-Si Co $i-0-Si -0 No 0-Si ^ Si-0
1 n'i i I 0 '\
0 u 0 n 0 —u 0 0
i I , i ill
)-Si-0-Si Ca Si-С J-Si-OSi-0-Si-i
1 I n'\ I I l
О щ Q 0 0 0 0 t
Na
o-si-o -Si. -i J-si -o -ii-o-Si-o -L -o
II I I I I
Рис. 2. Условные плоскостные схемы возможных состояний
структурного скелета стекла, имеющего состав
2Na20-4CaO-I5Si02
а — NazCaiSiisOae; б — 2Na2SbOe+4CaSi03+7Si02
личественных соотношениях. Эта способность гораздо сильнее
проявляется в стеклообразном состоянии силикатов, нежели в
кристаллическом. Следовательно, силикатное стекло представляет собой
неопределенное химическое соединение кремнезема с другими
окислами. Такое толкование химической природы стекла отвечает в
основном и современным знаниям. Входящие в стекло исходные
компоненты (окислы) после образования стекла теряют свою
индивидуальность. Структуру силикатного стекла можно представить в
виде непрерывного кремнекислородного скелета, в среде которого
статистически распределены ноны одно- и двухвалентных металлов.
Однако прн благоприятных условиях (повышенная температура,
длительное время) вязкая стеклообразуюшая среда единого неопре-
Глава L Связь между свойствами и структурой стекла 21
деленного состава способна распадаться на микроучастки, образуя
в ннх определенные химические соединения.
Пример. Состав 2Na20 • 4СаО • 15SI02 может быть
представлен либо в виде единой формулы Na4Ca4Siis036 (неопределенное
химическое соединение), либо в виде суммы формул: 2Na2Si205 +
+ 4CaSi03 + 7Si02 («смесь» определенных химических соединений).
Различия структуры стекла,
находящегося в этих двух состояниях, видны прн
рассмотрении рнс. 2. Схемы,
представленные на рисунке, являются условно
плоскостными. Истинное расположение
ионов Na \ Са "*" в пространстве иное;
они находятся в окружении в среднем
5—7 ионов кислорода, а последние
могут иметь по соседству, кроме кремния,
z—6 нона На рисунке не
показана также беспорядочность скелета, т. е. ~©
произвольность углов Si—О—Si в
пределах от 106 до 180°. •* О0 ®Na
Схема на рнс. 2 дает наглядное
представление о том, как могут возни- Рис. 3. Схема строе-
кать в стеклах определенные химические ния стекла по Заха-
соединения, образующие области разно- риасену — Уоррену
го состава, т. е. химические
неоднородности. Существование таких
неоднородности в ряде случаев устанавливается различными методами
анализа: рентгеновским, инфракрасной спектроскопии, релеевского
рассеяния, с помощью электронного микроскопа.
Представления о хаотическом (рассеянном) распределении в
стеклах типичных ионов металла и о беспорядочности скелета
выдвинуты Захариасеном, Уорреном (рис. 3).
В стеклах, как н в кристаллических силикатах, ноны Si4"*" могут
замещаться другими кристаллохимнчески подобными ионами, как-то:
А13+# В3+( т,4+> Qe4+( Be+2
и др. При этом в структуре стекол,
богатых щелочами илн другими компонентами основного характера,
может возникать единый «смешанный» скелет.
Образование «кристаллитов
Под кристаллитами следует понимать небольшие области (15—
25 А) пространственной непрерывной сетки, характеризующиеся
более или менее упорядоченным строением. Если в совершенной
аморфной массе стекла координационные полиэдры [SiOJ и [МеО„)
расположены беспорядочно, то в кристаллитах они ориентированы
друг относительно друга. При благоприятных температурных
условиях количество, средний размер, а следовательно, и роль таких
областей могут возрастать. Все же опыт показывает, что под
влиянием искусственного выращивания кристаллитов (длительная
термообработка) объемные свойства стекла претерпевают лишь
незначительные изменения, если, конечно, дело не доходит до разрушения
стеклообразного состояния.
22 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Рассмотренные выше представления о шести структурных
параметрах, определяющих свойства стекла, лежат в основе нескольких
теорий строения стекла. Основными теориями, существующими ныне,
являются теория непрерывной беспорядочной сетки, кристаллнтная,
агрегативная. Каждая из них акцентирует только некоторые из
названных структурных параметров. Поэтому имеются попытки
сблизить или объединить разные взгляды и создать более общую
теорию (скелетно-координационная теория и др.).
Глава II
ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ (ПЛАВКОСТИ)
СИЛИКАТНЫХ СИСТЕМ
Знание диаграмм состояния (плавкости) силикатных систем
необходимо для обоснования технологического режима производства
стекла, керамики, огнеупоров, цемента, бетона н других
строительных материалов, представляющих собой, в большинстве случаев,
многокомпонентные системы.
Построению диаграмм многокомпонентных систем предшествует
изучение простейших систем. Ниже рассматриваются наиболее
распространенные типы однокомпонентных, двойных и тройных
диаграмм состояния.
1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ДИАГРАММ
СОСТОЯНИЯ СИЛИКАТНЫХ СИСТЕМ
Диаграммы состояния графически изображают соотношения
между фазами и компонентами, а также между температурой и
давлением, при которых эти фазы существуют в сложных системах.
Фазой называют физически однородную часть системы,
имеющую поверхность раздела с другими частями системы.
Компонентами называют химические вещества,
составляющие сложную систему. Число компонентов есть минимальное
число химических соединений, которое необходимо и достаточно,
чтобы выразить химический состав любой фазы системы.
Число фаз п н компонентов k связаны правилом фаз Гиббса:
n + f=k + 2f
где / — число независимых переменных, не изменяющих
равновесного состояния системы в определенных пределах,
например температура, давление и др.; эти переменные
называются степенями свободы.
Однокомпонентные системы изображают соотношение
твердой, жидкой и газообразной фаз в зависимости от температуры и
давления (см. рнс. 5).
При построении двухкомпонентных систем содержание
компонентов А и В откладывают по оси абсцисс, например через
5—10%, а на двух осях ординат, проходящих через точки, соответ-
24 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
[a) t4
Концентрация 6 %
Р4-4- у 1 |
fi0 Ш 20 30 W 50 ВО 70 80 90
' ' -%В
ь S Ю 15 20 25 д
Рис. 4. Изображение состава на двух
(а) и трехкомпонеитных (б, в) диаграммах состояния
Глава II. Диаграммы состояния силикатных систем 25
ствующие содержанию 100% компонентов А и В, откладывают
температуры плавления н превращений (рнс. 4, а).
Составы трехкомпонентных систем изображают в виде
равностороннего нли прямоугольного треугольника, на который
проектируются линии пересечения поверхностен равновесия фаз.
В первом случае каждая нз трех вершин треугольника
отвечает 100% содержанию одного из трех компонентов А, В или С, а
стороны треугольника соответствуют составам нз трех двойных
систем А—В, В—С и С—А (рис. 4, б). Стороны треугольника
обычно делят на 100 или 10 частей и составы двойных стекол могут быть
определены в вес. нли мол. % по этим делениям. Отсчет делений
должен производиться от точки, соответствующей составу стекла,
до точки компонента, находящегося с противоположной стороны от
точки того компонента, процентное содержание которого в стекле
вычисляется.
Все точки, находящиеся внутри треугольника, соответствуют
составам, содержащим все три компонента. Длину стороны треугольника
принимают за 100 частей стекла, состоящего из трех компонентов.
Состав, изображаемый какой-либо точкой D внутри
треугольника, определяют проведением к сторонам треугольника прямых
DU Df и DA, параллельных другим сторонам треугольника (рис.
4,6). Таким образом, на стороне АС получится отрезок а,
показывающий содержание компонента А (в %). на стороне А В отрезок Ь.
показывающий содержание в стекле компонента В, и отрезок с,
показывающий содержание компонента С. Состав, соответствующий
точке D, таким образом, будет определен равным 40% компонента
А, 30% компонента В и 30% компонента С.
В равностороннем треугольнике ABC каждая прямая,
параллельная АВ, будет являться геометрическим местом точек,
изображающих составы стекол с одинаковым содержанием третьего
компонента С (но с переменным соотношением количества Л и В).
Прямая, исходящая из вершины, соответствующей какому-либо
компоненту, является геометрическим местом составов, в которых
соотношение двух компонентов (лежащих на стороне,
противолежащей этой вершине) является постоянным. Суммарное же
содержание этих двух компонентов изменяется вдоль рассматриваемой
линии.
В некоторых случаях (рис. 4, в) составы трехкомпонентных
или более сложных стекол наносят в системе прямоугольных
координат. Здесь вдоль вертикальной н горизонтальной осей
откладывают содержание компонентов в данном стекле, выраженное в
процентах. Содержание третьего компонента (обычно БЮг)
определяется для любой точки, лежащей внутри треугольника по разности
(100—А—£)=С. Этот способ изображения является более
наглядным.
Четырех- и пятикомпонентиые системы обычно представляются
их трехкомпонентными разрезами.
2. ДИАГРАММЫ ОДНОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ
Три фазы: пар, расплав н кристаллическая фаза (точка а) илн
пар и две кристаллические фазы (точка Ь) находятся в равновесии
в тройных точках а и Ь (рис. 5).
2в Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Переход от одной кристаллической модификации данного
вещества к другой называется полиморфным превращением
(точка Ь).
»
Кристаллы I
а 1
^/ъ
\
Кристаллы
Пар
1 Расплав
Sq
температура т
Рис. 5. Схема диаграммы состояния однокомпонент-
ной системы с полиморфным превращением
3. ДИАГРАММЫ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ
Эвтектическое плавление
Когда компоненты системы не образуют между собой
химических соединений или твердых растворов, система называется э в-
тектической. Температуры плавления смесей, например СаО
и 2СаО • S1O2, по мере добавления одного из компонентов
снижаются до температуры плавления состава эвтектической точки С,.
Все промежуточные смеси за исключением эвтектической
плавятся в определенном интервале температур. Понижение
температуры выделения кристаллов при добавлении второго компонента
относится только к температуре начала кристаллизации,
температура же конца кристаллизации для всех смесей одинакова.
На рнс. 6 изображена диаграмма системы эвтектического типа.
По оси абсцисс отложено содержание компонентов Si и 52, а по
ординате— температура. Кривые FCX и GC\ указывают зависимость
между температурами начала кристаллизации компонентов нз
расплава и концентраций. Температура Т\ — эвтектическая, при которой
наступает полная кристаллизация всех расплавов.
Анализ диаграммы двухкомпонентной эвтектической системы
позволяет определять не только качественный фазовый состав
различных концентрационно-температурных областей системы, но и
точно подсчитать количественные соотношения между твердой н
жидкой фазами в этих областях и строить кривые изменения
содержания жидкой фазы того или иного состава в зависимости от тем-
Глава II. Диаграммы состояния силикатных систем 27
пературы. Например, при охлаждении состава А (см. рис. 6) при
температуре Г3 начнут выделяться первые кристаллы компонента S\.
По мере дальнейшего охлаждения количество выделившихся
кристаллов увеличится и состав жидкости соответственно изменится
вдоль кривой FC\. При температуре Т2 он будет определяться
точкой С2. Количества твердого вещества S\ и жидкости состава С2,
получившиеся при температуре Т2, можно рассчитать при помощи
«справила рычага».
« гз
I7-
I
1*>
иКидкость*^
р2
С /
^у /Жидкость-*S
sf*s3
с,
Состав (вес или мол %)
Рис. 6. Схема диаграммы состояния бинарной
системы
Если взять т грамм состава Si (рис. 6), количество кристаллов
в этом составе при температуре Т2 обозначить через х, а количество
т—х
жидкой фазы — через (т—х), то, по правилу рычага =
Bid
, т. е. отношение между количествами жидкой фазы и
кристаллов прн данной температуре равняется отношению величины
отрезков соответственной изотермической линии А2—С2 от состава
исходного расплава до состава выделяющихся кристаллов (А2—В2) и
до состава остаточной жидкой фазы (В2—С2).
Образование бинарных соединений
В отлнчне от простейшего эвтектического типа в ряде других
систем возникают добавочно бинарные соединения, состав которых
может быть схематически выражен общей формулой АтВп. Этн
соединения прн плавлении образуют жидкую фазу или расплав того
же химического состава, что и кристаллы в случае
конгруэнтного плавления (рнс. 7), или же плавятся с разложением, т. е. с
28 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
выделением твердой кристаллической фазы, отличной по составу
от исходных кристаллов, с образованием соответствующего
жидкого остатка. Такое плавление называется инкоигруэнтным
(рис. 8).
В первом случае диаграмму состояния можно рассматривать
как состоящую нз двух простых эвтектических диаграмм. Максимум
на кривой выделения первых кристаллов соответствует составу
соединения АтВп.
Состав весили мол. %
Рис. 7. Схема диаграммы состояния бинарной
системы с конгруэнтно плавящимся химическим
соединением
Состав (бес ала мол %)
Рнс. 8. Схема диаграммы состояния бинарной
системы с инконгруэнтно плавящимся
соединением
Глава //. Диаграммы состояния силикатных систем 29
В случае инконгруэнтного плавления бинарного соединения
(см. рис. 8) его температурный максимум перекрывается кривой
плавления второго компонента. Кристаллы вещества АтВп по
достижении температуры Т диссоциируют с выделением кристаллов В
н образованием жидкой фазы состава и.
При охлаждении расплавов, лежащих в пределах отрезка
линии В^и, вначале выпадают кристаллы компонента В, а по
достижении температуры Т начинается реакция по схеме: кристаллы В +
+ расплав ^ кристаллы АтВп. Когда скорость охлаждения велика,
возможно, что эта реакция будет протекать с недостаточной
полнотой.
Полиморфные превращения и реакции распада
и образования соединений
Явления полиморфных превращений обычны в силикатных
системах. Они характеризуются определенными термическими
эффектами. Рентгенографические и кристаллооптические характеристики
I5'
\Жи<?кость\и Жидкость
fiR'Жидкость N.
| fifi + B
Жидкость
Состоб (бес или мол %)
Рис. 9. Схема диаграммы состояния бинарной
системы с полиморфным превращением одной
нз фаз выше эвтектической точки
полиморфных модификаций одного и того же вещества строго
индивидуальны (а- и Р-кварц). Диаграммы состояния показывают области
появления и устойчивости различных модификаций. Так, когда
температура превращения лежит выше эвтектической точки, то из
расплава выше горизонтали Ти—и будут выпадать кристаллы а-моди-
фикации компонента Л, а ниже этой горизонтали — кристаллы
Р-модификации компонента А (рис. 9). Если же температура
превращения одного из компонентов лежит ниже эвтектической, то
переход совершается уже в твердой фазе.
30 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Помимо явлений полиморфных превращений, значительную роль
в силикатных системах играют процессы образования бинарных
соединений и распада их в твердой среде (рис. 10) по схеме:
AmBn ^ тА + пВ
Кристаллы Кристаллы Кристаллы
«о
о
•ч
«а
8-
Г—-—^^^ Жидкость s'
/}+/*идкость ^^/в +жидкость
Д+8
Д + ЯВ
АВ*В
й ЛВ В
Состав/бес или мол. %)
Рнс. 10. Схема диаграммы состояния
бинарной системы с распадом
образующегося в ней соединения в твердом
состоянии
Системы с твердыми растворами
В силикатных системах большую роль играют так называемые,
«твердые растворы» или смешанные кристаллы, т. е. однородные
кристаллические фазы переменного состава и соответственно
переменных физических свойств. Существуют твердые растворы
различных типов.
Непрерывные твердые растворы. Взаимная растворимость в
твердом, кристаллическом состоянии компонентов, составляющих
раствор, не ограничена. Диаграмма простейшего типа для этого
случая изображена на рис. 11. Исходный состав расплава — х0. При
температуре Т0 все вещество находится в расплавленном жидком
состоянии. Прн охлаждении кристаллизация начинается в точке
L\ при температуре Т\ (ликвидус). Состав выпадающих
кристаллов определяется точкой Si — пересечением изотермы L\TX с
нижней кривой 1—2, соответствующей температурам полного
затвердевания расплавов (солндус). Согласно правилу Коновалова, состав
выпадающих кристаллов оказывается обогащенным более
тугоплавким компонентом, по сравнению с составом исходного расплава.
При дальнейшем понижении температуры состав остаточной
жидкости вследствие выделения кристаллов, обогащенных компонен-
Глава II. Диаграммы состояния силикатных систем 31
том Ау изменяется вдоль линии L\—2. Возникающее в результате
равновесие между жидкой н твердой фазами вызывает непрерывную
реакцию между ними. Следствием этого является непрерывное
изменение состава выделяющихся кристаллов вдоль линии /—S\—S2—2.
Состав (бес или мол. %}
Рис 11. Схема диаграммы состояния бинарной
системы с непрерывными твердыми растворами
Жидкость
^^^^
Жидкость чО\
твердый. /
растворе
[Твердый
\pacmbop
Жидкость
Жидкость+твердый
^^оостВор'
Тбердыи
раствор
t
j
Состав [весили мол %)
Рис. 12. Схема диаграмм состояния
бинарных систем, образующих
твердые растворы
На рис. 12 изображены диаграммы непрерывных твердых растворов
с максимумом и минимумом на кривых ликвидуса и солидуса.
Твердые растворы с ограниченной растворимостью компонентов.
Диаграмма для случая образования в системе двух твердых
растворов с промежуточной эвтектикой между ними представлена на
рис. 13.
На ней имеются раздельные области твердых растворов
компонента В в компоненте А (область S\) и твердых растворов компо-
32 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
нента А в компоненте В (область 5г). Предельным концентрациям
обоих твердых растворов соответствуют точки а и Ь. Наклон линий
аа\ и bb\ относительно координатных осей показывает в обоих
случаях изменение предельной растворимости с температурой. Между
Состой /бес или мол %)
Рис. 13. Схема диаграммы состояния
бинарной системы с твердыми
растворами ограниченной растворимости
I \ ^^v S, ^жидкость
\ ^
\
$ \ _ у S9 fжидкость
Состав (Вес или мол %)
Рис. 14. Схема диаграммы состояния
бинарной системы, образующей твер
дые растворы с точкой перехода
областями Si и S2 располагается область механических смесей
твердых растворов обоих видов. Ограниченные твердые растворы еще
одного типа изображены на рис. 14. Эта диаграмма весьма
напоминает случай ннконгруэнтного плавления бинарного соединения.
Прн температуре Тс осуществляется инвариантное равновесие между
расплавом и двумя предельными твердыми растворами S\ и 5г-
Глава //. Диаграммы состояния силикатных систем 33
Несмешиваемость в жидкой фазе
Ограниченная взаимная растворимость жидкостей нлн
расплавов приводит к расслоению (ликвации) илн образованию эмульсий
из двух жидких фаз. Такое
а)
С4
ft
h
V \
v^ ^
J
t 1
/
Состой (Uc шш мм %)
явление нередко
наблюдается в системах, богатых
кремнеземом или содержащих
окись бора, а также в си-
ликатио-боратных системах.
Образование двух несме-
шивающихся жидкостей
происходит в результате
возникновения в расплаве
различных по составу групп
ионов, или сиботакси-
ческих областей. Взаимная
растворимость жидкостей
зависит от температуры.
Область несмешиваемости
изображена на диаграмме
состояния двойной системы
в виде замкнутого контура
аКЫ (рис. 15,о). Составы
жидкостей,
сосуществующих в равновесии при
определенной температуре,
лежат на кривых /Со/ и KbJ.
Например, при температуре
Т существуют жидкости L
и L\.
Несмешиваемость в
жидком состоянии может
проявляться либо в
образовании видимых под
световым микроскопом или даже
невооруженным глазом
каплеобразных или слоистых
включений одного стекла в
другое
(макрорасслаивание), либо происходит суб-
микрорасслагавание, когда
две различающиеся по
составу жидкости образуют
области, размеры которых
слишком маль. для того,
чтобы их можно было
видеть под микроскопом.
Когда температура охлаждаемого расплава, имеющего состав
точки т, достигает температуры Т, жидкость начинает
расслаиваться. В области между температурами Т н Тх сосуществуют две
Жидкости, составы которых лежат на кривых Ка и Kb. По
достижении температуры Тх начинается кристаллизация компонента В. При
Состав /бес или мол %)
Рис. 15. Схема диаграммы состояния
бинарной системы с расслоением в
жидкой фазе
а — область несмешиваемости: б — область
субмикрорасслаивания
34 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
этой температуре имеет место так называемое монотектическое
равновесие: b (жидк.)^: а (жидк.) + В (крнст.), связанное с тремя
двухфазными равновесиями b (жидк) ^1 В (крнст.); а (жидк.) ^
^ В (крист.) и b (жидк.) ^1 а (жидк.). При дальнейшем
охлаждении системы ее температура не понизится до тех пор, пока не
исчезнет жидкость Ьу после чего в области между температурами
Т\ и 7*2 будут сосуществовать кристаллы В и жидкость состава,
определяемого кривой ликвидуса аЕ. При температуре Т2 происходит
эвтектическая кристаллизация компонентов А и В.
Пример диаграммы состояния системы с субмикрорасслаивани-
ем показан на рис. 15,6. Эта система характеризуется еще и тем, что
микрорасслаивание здесь имеет метастабильный, неустойчивый
характер. Область метастабильного субмикрорасслаивания показана
пунктиром. При охлаждении полностью расплавленных смесей,
составы которых лежат между точками m и ть образуется либо
вполне прозрачное стекло, либо опалесцирующее, либо, наконец,
молочное, непрозрачное. Причина опалесценции или помутнения стекол
связана с присутствием двух составов стекол с различными
показателями светопреломления или выделением высокоднсперсной
кристаллической фазы. Неустойчивость ликвации в области, указанной
на диаграмме рис. 15,6 пунктиром, проявляется в том, что при
длительном нагревании стекла и постепенном приближении к
равновесному состоянию ликвация исчезает. Если нагревание происходит
при температурах между ликвидусом н солндусом, то вместо
стекол двух составов возникают кристаллы компонента В н стекло,
состав которого лежит на кривой ликвидуса КЕ. Нагревание при
температуре ниже эвтектической приведет к образованию двух,
кристаллических фаз А и В.
Стекла, склонные к субмнкроликвации, имеют большое
практическое значение, так как на их основе создаются некоторые стекло-
кристаллические материалы.
4. ДИАГРАММЫ ТРЕХКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ
В настоящее время уже подробно изучены различные трехком-
лонентные силикатные системы, на основе которых получаются
разнообразные стекла и стеклокристаллические материалы.
Составы трехкомпонентных стекол обычно откладывают на
площади равностороннего или прямоугольного треугольника.
Основные типы трехкомпонентных систем
Эвтектическая система, в которой компоненты не образуют
химических соединений
В простейшем случае в трехкомпонентных системах не
образуется между компонентами химических соединений (рис. 16). Дна-
грамма состояния разделена на три поля устойчивости или три поля
первичной кристаллизации компонентов: /—С—2—4; /—4—<5—А и
3—-4—2—В, в пределах которых при охлаждении расплавов
выделяется каждый из соответствующих компонентов. Точки /, 2 и 3
представляют собой бинарные эвтектики, в которых находятся в
Глава If. Диаграммы состояния силикатных систем 35
равновесии с жидкой и газообразной фазами соответствующие пары
кристаллических компонентов. Эти точки являются четырехфазны-
ми. С добавлением третьего компонента температура понижается,
возникают пограничные линии /—4, 2—4 и 3—4. Точка 4% наконец,
является пятерной
эвтектической. В ней происходит
выделение одновременно трех
кристаллических фаз и прн
температуре этой точки
заканчивается кристаллизация любого
расплава данной системы.
Ход процесса
кристаллизации любых трехкомпонентных
расплавов в подобной системе,
например состава,
выражаемого точкой а на рис. 16,
протекает по следующей схеме: на
отрезке от а до Ь выделяются
кристаллы компонента А, от
Ь до 4 выделяются кристаллы
Л + С и в эвтектической точке Вес НПО. МОЛ %
4 в равновесных условиях
происходит завершение крнстал- Рис. 16. Схема диаграммы состо-
лнзационного процесса с вы- яния эвтектической трехкомпо-
делением одновременно кри- нентной системы (простейший
сталлов А + В+С. случай)
Система с конгруэнтным химическим соединением АВ
Если компоненты Л и В образуют химическое соединение АВ,
плавящееся без разложения (конгруэнтно), на диаграмме
состояния (рис. 17) появляется добавочное поле 3—4—5—-6t в пределах
С которого происходит
выделение кристаллов АВ. В двойной
системе А—В наблюдается
температурный максимум,
отвечающий плавлению АВ, и
две эвтектические точки 3 и 4.
По направлению от двойных
эвтектик внутрь треугольника
температуры снижаются,
кривая (5—б), пограничная
между полями устойчивости С и
АВ, характеризуется
максимумом а.
Точки 5 и б являются
эвтектическими и всю систему в
целом можно рассматривать
как сочетание двух простых
эвтектических трехкомпонентных
систем А—С—АВ и АВ—С—В.
В этом случае кристаллн-
4 АВ 3
Состав(dec или мол %)
Рис. 17. Схема диаграммы
состояния трехкомпонентной системы
с бинарным конгруэнтным
соединением
36 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
зация трехкомгюнентных расплавов протекает принципиально
подобно предыдущему случаю (см. рис. 16), с тем лишь различием, что в
частном треугольнике А—С—АВ выделяются последовательно три
вида кристаллов, составы которых лежат в вершинах этого
треугольника, а в треугольнике В—С—А В кристаллы, состав которых
указывается вершинами правого частного треугольника.
Система с инконгруэнтным химическим соединением АВ
Если на диаграмме состав бинарного соединения АВ лежит вие
поля его кристаллизации (рис. 18), то граница 5—6 в этом случае
не имеет температурного максимума и точка 5 является уже не
эвтектической, а реакционной, в
которой происходит
растворение кристаллов А%
выделившихся в первые этапы
кристаллизации в поле устойчивости
этого компонента. При наличии в
трехкомпонентной системе
бинарного, инконгруэнтно
плавящегося соединения АВ (рис.
18) иа диаграмме появляется
линия химической реакции
4—5, вдоль которой
происходят растворение ранее
выпавших кристаллов А и
образование кристаллов АВ.
В этой системе
кристаллизация протекает по более
сложной схеме. Кристаллизация
расплавов, относящихся к
треугольнику А—АВ—С
заканчивается в точке 5, являющейся
не эвтектической, а
реакционной. Расплавы, составы
которых лежат внутри площади
А В—4—5—а, первоначально
выделяющие кристаллы А% по
достижении линии 4—5
начинают растворять эти кристаллы по реакции: кристаллы А +
+ жидкость = кристаллы АВ. Растворение заканчивается в точке
пересечения линии 4—5 с продолжением линии, соединяющей точку
АВ с составом первоначального расплава, после чего выделяются
только кристаллы АВУ а состав расплава изменяется по
продолжению линии «ЛВ — первоначальный состав» через поле АВ.
Состав (бес или мол %)
Рис. 18. Схема диаграммы
состояния трехкомпонентной системы с
бинарным инконгруэнтным
соединением
Линия 4—5—реакционная
Система с бинарным соединением, устойчивым только в тройной
системе
Большой интерес представляет случай, когда бинарное соедине^-
ние, диссоциирующее в двухкомпоиентной системе уже в твердой
фазе, при добавлении третьего компонента приобретает^
устойчивость и в присутствии расплава (рис. 19). Поле первичной кристал-
Глава II. Диаграммы состояния силикатных систем 37
лизации АВ ограничено кривыми, целиком находящимися внутри
треугольника. Процессы кристаллизации в этой системе носят
сложный характер. При кристаллизации вдоль пограничных кривых или
отдельных их отрезков, касательные к которым пересекают только
продолжение линий, соединяющих составы первичных фаз полей,
£-»—
( i
i
i
i
х^е
i
h
■ *
Рис. 19. Схема диаграммы
состояния трехкомпонент-
ной системы с бннариым
соединением, стабильным
только в тройных
расплавах
№ 3
Соалоб/дес или мол %)
разделяемых этой границей (например, вдоль лннни 4—6),
происходит растворение ранее выделившихся кристаллов, в данном случае
компонента А,
Система с тройным соединением
При образовании компонентами тройного соединения,
устойчивого в присутствии расплава, на диаграмме возникает
соответствующее поле устойчивости
(рнс. 20). Состав тройного
соединения изображается
точкой внутри поля,
которой отвечает
температурный максимум. В том
случае, когда тройное
соединение является неустойчивым
прн температуре плавления,
его состав находится вне
поля первичной
кристаллизации. Соединения этого
типа играют весьма
важную роль в стекольной
технологии. К ним
относятся девнтрит — Na20-
■ ЗСаО * 6S1O2 — продукт де-
зитрификации технических
нзвестково-натриевых
стекол, кордиерит — 2MgO •
* 2АЬОз * 5Si02 в ситаллах и
т. д. (см. главу IV).
V ЛВ 3
Состав (бес. или мол %)•
Рнс. 20. Схема диаграммы
состояния трехкомпо-нентной
системы с одинм тройным
соединением, плавящимся
конгруэнтно
38 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ ВАЖНЕЙШИХ
СТЕКЛООБРАЗУЮЩИХ СИСТЕМ
(рис. 21—48)
■ ' Ч ■ I ' I ' I ' I ' I ' 1 ' I ' I ' ' ' i ' I ' I Ч ' I '-Ьэ' I '
5 с?| § I I
*31 §
■ '_■" ■ ' ■ ' ' ■ Г,У,-
1
■- » ' . I
I . I .1 . I , I
I
I
I
1
§
% S § §
^ t~J U> «М
03
с
п
а)
о.
с
I
О
m
о
с*
о.
СП.
I
S
сп
(Г)
О
¥
сх
СО
И
х£, в
^ я р.
сля I
2 S
о S gi- I
gg Tl
6я ..
О К ь
о t; я
° 5
1° I
as £
^ a: *
2 ф |
t33 «N
I
<N
Глава II. Диаграммы состояния силикатных систем 39
С
2;
Э0 'odFiujDddu^di
wwngndi + fQtistT) 1Я1/1/юшэпбх дмннотэмд
С
СП
А
с
2
S
а»
—^С? *
2# fDdfiwDddUM9ji
5
а
40
Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
О
I
о
а
О
К
5-1
ОС ff> .
X >»
а: О
gca
8 2.1
«.2
*i
М О
S
ж
ш
X
а:
ее
о
С/)
ojDdhiurjdaundi
Глзча II. Диаграммы состояния силикатных систем 41
PhSiOj
W
W 30 20
**—Мол %РЬО
ю m2sio%
Рис. 26. Диаграмма состояния системы Si02—
—РЬО - Si02—Na20 • Si02 (no Кракау, Мухину и
Генриху)
Смешанные
кристаллы
40 lkn 50
Смешанные
кристаллы
Вес%
сх-крастобалит St^
Рис. 27. Диаграмма состояния системы КгО-БЮг-
—Na20-Si02— Si02
42 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Mg?Si0u
\3-
^
\л
\ \
ь\
v\
f г-
Л\
ЯЬ\
/ **- ^ л>
/hi
ь——^х-
\Ь0
^qSi03
J557*
ъЬй
m*
х-
W
gge
*5W \
1000°
NaeStDs
850* 87b'" "798*
60 70 SO
NQ2Slz0s
Bee % -
xi
90
kJ700*
J7739
SlO»
Рис. 28. Диаграмма состояния системы Na20—MgO—SiC>2
i50
SL02
го
Хжидкие
фазы
ЬО SO 60 70 SO SO 100
K20SlO2 K20-ZSL0g ЩНШЩ K^-^ScOg SiOj
Sec %
Рис. 29. Диаграмма состо°ния системы К2О—СаО—
—Si02
Глава II. Диаграммы состояния силикатных систем 43
966
W
о*
mzO-wg03
Ш{
Vj OJ OJ OJ OA 0,5 Ov 0,7 OJS Of SLO:
WNQ,0
tONQtO
40,06,03,
NOgO-SlOj
Ш-Ш,
№
Na20-ZBzOs
Na&JBzO^
ЫйгО-ьВгОэ
вг03 OJ OJ OJ OA OJS 0,S 0,7 OJ Of
Рис. 30. Диаграмма состояния системы Na20—B2O3—SiC>2
44 Раздел первый. Физико-химические свойства стёкла
1550к
H>W*10
ffOO
8S7t,
163*2
К20^5сСг '
77Dt2
7ьг+-2*
K202Sl02
WUSt2c^0.
7B0t2* /*
H*867t3c T*9J8±5°
h990!Z06 U-905t1C°
J=/*70t/Oc ^923t5°
ЫЫ0±10* K=1686i5*
М--985*20* A''-l3fSW°
Ы*1М±ЯГ В1'-№*5\
04150t209 C'rfSS3tSAt
P*Wt2D* U'--f6f5Jl£
tl*725tS0 F'-'tSMW
R*6Wtf° *'*>?£
S*6SStSm 1 <fSW
X?OSi02—-j
9?€*2Г
70
ЗА1г03 2Sl0z
Кг0 W 20 30 ЬО «г0А1г0360 70 8О SO А1г03
вес. % 20SOW
Рис. 31. Диаграмма состояния системы КгО—А1203—5Юг
#a202SiPz/e73
7W
BaQZSi09
2Bq03SiOz
JSS
NagQ
BoO
4-Z5 V2-2
Bee %
Рис. 32. Диаграмма состояния системы Na2<D—ВаО—БЮг
Глава //. Диаграммы состояния силикатных систем 45
Одна шдкость
\60
3CaO-ZSd)z
твердый г с
CaO'SLU2 ^ /*
vLZCaO'SLD?.
so/
/XaD'Bi
W ?B SO С8г 80
Sec. %
Рис. 33. Диаграмма состояния системы СаО—А120з—Si02
SiO,
VB&
бо0-25с0г
Si
гвоОЗЗсОг
Co0-Sl02
so
VaOZSlO?
Жо05сОг
\J0
6a0 SlOz
ZeaOSc03
SO
BoO- 'l\ it JO lo 50 ~S0 70 80... M CqQ
Рис. 34. Диаграмма состояния системы СаО—-B$Oa—Si03
46 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
BoO'2SiDt
ftW)
2Ba0-3Si0z
tWQ) №7
BaOSiOfjIlF;
2baQSi0o
№0*25)
(1923°) J3700'3B3) 20^15/1105) W 8д$Ш) 1б0[ВЬЗТВ7В ВО («О*)
ВаО ЗВаО'Вг03 даО-ВА Ва02Вг03\бО ВаО Ьдг03 BtO%
Рис. 35. Диаграмма состояния системы ВаО—В2О3—SiOa
25%SWZ
kPbOBzO,
2PbO$iO,
4PbOSiOt
Ъ~о3 sPbFubo3 гръовго5 ьРъовго3 _ *>ьо
Вес. %
Рис. 36. Диаграмма состояния системы РЬО—В20з—SiOa
Глава II. Диаграммы состояния силикатных систем 47
?МдО Sl02
035Щ
Щ032Ь10г
hM<jOSfllz032SiOt
МдО
вес.%
мдО/ИЛ Д1гОъ
Рис. 37. Диаграмма состояния системы MgO—
—AI2O3—Si02 с нанесенным полем сапфипина
(4Mg0.5Al2CV2Si02)
1713 Si О,
П?0 SlOz
вес %
Рис. 38. Температуры ликвидуса в системе К|0-^
^-PbO—Si03
48 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
% эв$ QDJ
Глава II. Диаграммы состояния силикатных систем
49
%'эздооэ
^ $ «*
% mjag qvj
w
/4
12
^
* 10
H
u
¥
у
4
Г +
1 V""
1 ^
— 4-
*р
+^
—+>
X4-
<4 у
^/x.
p$s
y^e
fc"^
<*y
J*?4"
w
/,
8,2%/?l203]
+
Inbi/
^\/^
f
[M
Ш
*^%^
2fl
f
5?Cj-
6S\?L_
L_
L_
/0
/2 7V /fi
Na90 Bee %
IB
20
Рис. 43. Влияние добавки 8,2% А120з на
температуры ликвидусов известково-нат-
риевых стекол
I
со
<3
й1го3 бес.%
Рис. 44. Влияние добавки 11% Na20 на
температуры ликвидусов а л юм
о-известковых стекол
Глава 11. Диаграммы состояния силикатных систем 51
V
5S
* J.
i^X
/Г
у
\у
А
£-Л
Ш
Л\ /
/i/
1 1
А
V
1
J^
лчи
CV
m
— я
AlL
т&\
§
£
'
А
7Л
ъ
7,
*"£
^У
ф.
^ £> оа
о/о лоэд о по
«о
"*
Вес.
* ->
•ч*
<\i
<а
ев Л
я fc
og
«2
*6
s -ч О
« 2 S
а о £
о ^
** S 2
0 3
а> * м
gey
£ я
. н
со га
-<* а.
а>
«S
ag
I ca
«a4
*
>1
f <
0
— у
>
ч9
У
V
га
.
^
У
ИЙ
1
/
4
/л
У
/
4
^s
У
//
^
*
сэ
"* о/0 -ээд qvo
"й
О «о
d со
СО Я
*s
со с;
za*
s м о
* Й *
га f^ н
& Я X
^« я
а> £ со
я я 0
я *» *
к
» Я
CQ >»
**
^ &
52 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
3; £ S
*/0 'О9Q QT)Q
Глава III
СВОЙСТВА РАСПЛАВЛЕННОГО СТЕКЛА
(СТЕКЛОМАССЫ)
I. ВЯЗКОСТЬ
Вязкость представляет собой меру сопротивления жидких
тел течению. Ее можно представить как силу, необходимую для
поддержания постоянного градиента скорости между двумя
параллельными поверхностями, находящимися на неизменном расстоянии.
Эту силу, возникающую на поверхности S, выражают формулой
dv
F^-nS — .
,dx
где ц — вязкость;
• - - — градиент скорости между двумя движущимися поверхно-
dx
стями.
Единица измерения вязкости называется пуазом. Она
представляет собой величину вязкости, получающуюся при площади
трения между слоями в 1 см2, силе 1 г и скорости I ел в 1 сек.
Размерность вязкости в системе CGS равна г»см~ -сек
Вязкость представляет собой константу для каждого типа
стекла при заданной температуре. С изменением температуры величина
вязкости сильно изменяется. Вязкость обычных натриево-известко-'
вых силикатных стекол в области температур 1400° С близка к 100
пуазам, при температуре около 500° С вязкость их достигает 10"
пуаз. Вязкость стекол является важнейшим технологическим
свойством. Она обусловливает скорость течения реакций стеклообразо-
вания, ход осветления стекломассы, различные приемы выработки
стекла, определяет режимы отжига стеклянных изделий.
Скорость стеклообразования зависит от диффузии реагирующих
компонентов, которая обратно пропорциональна вязкости. Стекла,
богатые кремнеземом и тугоплавкими компонентами, такими,
например, как окись алюминия, и бедные щелочными окислами,
провариваются медленно и требуют высоких температур. Вязкость таких
стекол велика.
54 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Скорость подъема газовых пузырей в жидкой стекломассе
определяют формулой Стокса
2r*dg
где г — радиус пузыря в см;
d — разность плотностей стекломассы и газа в пузырях
(плотность газа ввиду незначительности по сравнению с
плотностью стекломассы в расчет не принимается);
g — ускорение силы тяжести в см/сек2.
При механизированной и автоматической выработке изделий из
стекла чрезвычайно важно иметь вязкость стекломассы, строго
согласованную с режимом работы. Так, например, знание
температурной зависимости вязкости необходимо для установления
правильного темпа формования изделий, режима их отжига или
закалки.
В табл. 3 приведены некоторые значения вязкости, которые в
стекольной технологии принято считать характерными.
Таблица 3
Характерные значения вязкости
| Наименование технологического
I процесса
Провар и осветление стекломассы .
Начало выработки
Размягчение стекломассы под
собственным весом1 (молирование). . . .
Размягчение под нагрузкой2 (де-
Отжиг:
1 Определяемое растяжением вер!
го веса.
9 Определяемое методом растяже!
Характерная
вязкость
в пуазах
10»
4.5107
10»
10"
4101*
икальной нити i
шя под нагрузк<
Логарифм
вязкости
2
3
7.6
9
11
13
14.6
под действием
эй (см. главу
Принятые
обозначения
Т
S
Tf
собственно-
XI).
Температурный ход вязкости определяет так называемую
«длину» стекол. Под этим термином подразумевается температурный
интервал, внутри которого вязкость стекломассы изменяется от 10*
до 4 • 10е пуаз. В этом интервале происходит затвердение
стекломассы при производстве изделий из жидкой стекломассы разными
способами. Этот интервал изменения вязкости стекол называется
Глава III. Свойства расплавленного стекла 55
выработочным. При варке оптического стекла «длиной»
предлагается считать температурный интервал, необходимый для
изменения вязкости, от 102 до 10* пуаз.
В .технологическом .процессе производства стекол их вязкость
изменяется в пределах 12—13 порядков.
Обычно вязкость стекол измеряют в области высоких
температур от 10 до 10 пуаз и в области температур отжига — от 10е
до 1015 пуаз. Значения вязкости в интервале от 104'5 до 108 пуаз
находят интерполяцией (см. главу XI).
Зависимость вязкости от химического состава стекол
Самым высокотемпературным и наиболее вязким стеклом
является кварцевое.
Различные окислы, входящие в состав промышленных стекол,
оказывают различное влияние на вязкость стекла и ее
температурный ход. К окислам, понижающим вязкость стекла, относятся ЫгО,
№гО, КгО, РЬО, ВаО. К окислам, всегда повышающим вязкость,
относятся Si02, А12Оз, Zr02. По-разному влияют окислы B2O3, СаО
и ZnO. Так, Вг03 при высокой температуре понижает вязкость
стекла, при низкой же температуре при введении ее до 15% повышает
вязкость, большее содержание В20з уменьшает вязкость. Окись
кальция повышает вязкость в области низких температур; в области
высоких температур при содержании СаО до 10—12°/о «вязкость
понижается, а при большем содержании — повышается.
Окись цинка понижает вязкость при высоких температурах и
повышает ее в области низких температур.
При замещении в натриево-кальциево-силикатном стекле СаО
на MgO вязкость стекол повышается.
В технологии стекловарения иногда используют соединения,
временно понижающие вязкость и облегчающие процесс варки.
К таким соединениям относят сульфат и нитрат аммония, биф-
торид аммония или калия, хлористый натрий. Уменьшая вязкость
в начальных стадиях варки, в последующем процессе они
разлагаются или улетучиваются в виде газообразных составляющих.
Влияние добавок различных окислов на вязкость некоторых
оптических и оконного стекол в координатах /—/ приводится на
рис 49. На координатном поле /—^оо температурно-вязкостные
соотношения каждого стекла могут быть охарактеризованы одной
точкой.
На графике приведены температурно-вязкостные характеристики
оптических стекол свинцово-калиевого флинта (Ф-2), бариево-боро-
силнкатного крона (БК-Ю) и натриево-известково-силикатного
оконного стекла. Путем варок стекол, в которые сверх исходного состава
вводились добавки различных окислов, были получены стекла,
температурно-вязкостные характеристики которых на данном рисунке
также нанесены в виде отдельных точек для каждого стекла с
определенными значениями /юо и /. Цифры у кривых обозначают
процент введенной добавки того или иього окисла. Чем больше
значения /юо и /, тем вязкость стекла больше. Из графика (рис. 49)
видно, что введение щелочных и щелочноземельных окислов понижает,
а введение кремнезема и глинозема повышает вязкость стекол. На
56 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
рис. 50—52 даны зависимости вязкости стекол от химического
состава для систем Na20—Si02t Na20—СаО—Si02, Na20—PbO—Si02.
Имеется ряд частных решений для расчета вязкости стекла по
химическому составу. М. В. Охотин дал формулу расчета вязкости
1300 то
Температура (tm), 9C
Рис. 49. Влияние добавок различных окислов на вязкость
некоторых стекол в координатном поле /—/юо
*юо — температура, при которой вязкость равна 100 пуазам: / — «длина»
стекла — температурный интервал, в котором вязкость меняется ст
100 до 10 000 пуаз
промышленных стекол системы Na20—СаО—Si02 с добавками MgO
и А1203, а В. Т. Славянский предложил приемы нахождения
вязкости оптических стекол типа флинтов и типа тяжелых кронов.
Гельгоф и Томас предложили формулу расчета для стекол
состава 80% SiO2+20% ВаО и 82% Si02-H8% NaO при замене Si©2
различными окислами.
Метод Охотин а. Для оценки вязкости в интервале 103—105
промышленных стекол, содержащих Si02, Na2Of СаО, MgO. А120з,
М. В. Охотин предложил простую аддитивную формулу, имеющую
вид
Глава IFF. Свойства расплавленного стекла 57
10 30 М 50 _
Нал %НагО 'nc7D W 3D 20 Ю
Рис. 50. Изотермы Рис. 51. Кривые постоянных значений
логарифма вязкости логарифма вязкости стекол системы
стекол системы Na20—CaO—Si02 при 1300°С
NaaO—SiOa
&09
Рис. 52. Кривые постоянных значений
вязкости стекол системы Na20—PbO—
—Si02 при 100eC
58 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
tr, = Ax + By + Cz + D,
(D
где /tj — температура заданного значения вязкости (например,
температура, при которой вязкость стекла равна
103 пуаз);
А, В, С, D — константы (табл. 4), характерные для NaO, СаО+3%
MgO, А1203, Si02 соответственно, разные для
различных значений вязкости;
х — вес. % Na20;
у — вес. % CaO+3°/t MgO;
2 — вес °/о А120з.
Таблица 4
Величина
вязкости
10s
10*
10»
109
10"
10"
10"
10й
10'*
Значения
А
—22.87
— 17.49
—15.37
— 9.19
— 8.75
— 8,47
— 7.46
— 7.32
— 6.29
констант Л, В, С, D
в
—16,1
- 9.95
— 6.25
+ 1,57
+ 1.92
+ 2.27
+ 3.21
+ 3.49
+ 5,24
С
+6.5
+5.9
+5,0
+5.34
+5.20
+5.29
+5.52
+5.37
+5.24
D
+1700.4
+1381.4
+1194.2
+ 762.5
+ 720,8
+ 683,8
+ 632.9
+ 603.4
+ 651.5
1500{
1300\
*» ш
900
ш
-^
юг
ю*
50
60
70
Si02 мол %
ВО
Формула приложима к
следующей области составов: N20
12—16%; СаО+3% MgO 5—
12°/о; А1203 0—5%; Si02 80—
34%.
Охотин и Ким-Ын-сан
развили этот метод для интервала
вязкости 109—1014 пауз.
Значения вязкости,
вычисленные по формуле (1),
удовлетворительно совпадают с
результатами измерений.
Рис. 53. График для
нахождения вязкости стекол системы
(К. Na)aO—PbO—Si02 — по
заданному составу
Глава 111. Свойства расплавленного стекла 59
Метод Славянского для стекол системы КгО—РЬО—
Si02 и (К, Na)20—PbO—Si02 позволяет найти значение
температур, при которых вязкость равна 100 и 10 000 пауз (/юг и /км).
Температурная зависимость вязкости в интервале от 10 до 4.10* пауз
находится при помощи графика с функциональной шкалой (см.
ниже).
Значения /j0a и /ю<смешанных калий-натриевых стекол находят
по графику рис 53. Пересчитав содержание БЮг в стекле в мол. %»
600
^ 500
1
I
400
300
200
.*
16
•5
• 'б
в
13^
1Э19~
\ \
V
1 •
\
/7
// 9
\ \ n|
• \ 1
\
2
\
4
> ^-3
Z—n
\
15
1
•
7 I
•
1100 1200 1300 Ш0 1500 1600
Температура (tm)t °C
1700 moo
некоторых
xpy-
оптические
Рис. 54. Температурно-вязкостные характеристики
стекол на графике /—/и»
/—4 — листовые; 5—9 — электровакуумные; 10 — термометрическое: // —
стальное; /2 —посудное; IS —Ik 23; 15 — бутылочное; 16—19 — оптиче
по кривым 102 и 104 находят значения /102и /|0«. Для калиево-свин-
цовых стекол значения /J0s и /10« находят по уравнениям:
/ша = 27,4 Л — 570,
/104= 16,0 Л—196,
где А—содержание БЮг в стекле в мол. %.
Составы стекол, вязкость которых может быть найдена по
этому методу, лежат в пределах: SiO2=60—80 мол. %, РЬО=10—
35 мол. °Д. (К, Na)20=3—10 мол. %. Средняя квадратичная
ошибка определения /|0, = 16°С, /,04«=12°С.
В табл. 5 приведены экспериментальные данные вязкости
некоторых промышленных стекол, а на рис 54 —
температурно-вязкостные характеристики этих же стекол.
60 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Вязкость некоторых
1
Компоненты
SiO,
А120,
Fe20,
СаО
MgO
NaaO
КгО
в,о,
ВаО
ZnO
РЬО
Прочие
t eC
1
72.76
1.36
0.18
8.11
3.81
12.86
0.67
—
—
—
—
TiO,
0.05
Листовые
1 «
71,16
1.21
0.11
7,36
3,26
16,31
_
—
—
—
—
SO,
0,54
3
71.64
0.32
0.06
8.64
0.13
15.36
—
—
—
-
—
SO,
0,64
4
70.4
—
1.13
0.39
0.31
16.79
-
—
—
—
—
5
46,0
1.0
—
—
—
14.0
13,0
1.0
—
—
35.0
Электровакуумные
1 е
55,3
1.7
—
—
—
3.8
9.2
—
—
—
30,0
7
69.0
1.5
—
—
—
—
3.0
26.5
—
—
—
8
60.0
—
—
—
—
6.0
10.0
—
10.0
10,0
Li80
4.0
9 1
66.9
3.5
—
-
-
3.9
5.4
20,3
—
—
-
Логарифмы
1450
1400
1300
1 200
1100
100П
900
800
700
600
500
*ie«
/
—
2.26
2.63
| 3.07
3.62
4.32
5,22
6,46
10,98
15.E8
1624 1
550
1.964
2.121
1 2.431
2,875
3,380
4.017
—
—
—
1438
435
2.061
2,212
2,556
i 2.978
3.491
4.079
-
-
—
1472
454
1.699
1.024
2.328
2,869
3,673
4,556
-
—
—
1384
328
—
—
1.643
2,041
2,369
2,845
3.415
4.127
__
—
1210
391
1.98
2.13
2.43
2,82
3.23
3.82
—
! -
__
—
1445
474
2.73
2,88
3.17
3.63
4.00
-
j -
—
—
1742 |
644
—
—
1.41
1.77
2.09
2.58
3.11
3,84
—
1142
362
2.140
2.286
2.638
3.072
3.623
4,230
—
-
—
1500
476
Глава III. Свойства расплавленного стекла 61
Таблица 5
промышленных стекол
Термометрическое
16"!
10
1
Хрустальное
1 И
Посудное
12
Хнм-
лаоор.
№ 23
13
Пирекс
14
Бутылочное
15
Оптические
К-8
16
БК-10
ТК-6
18
67.3,
2,5
7,0
14,0
2,0
7.0
57,0
3,5
11.5
0.6
22,0
А8,Ош
0.5
73,3
1.14
0.06
5.43
4,07
15.3
0,33
0,42
68,40
3,88
8.50
9,42
7,14
2.66
80.04
2,07
0.06
4.12
0,24
13.20
Ti02
0.04
70.56
0.32
0.06
9,39
3,32
15,66
SO,
О.Ь4
68.92
10.37
6,02
11,47
2.86
As,0,
0.36
49.55
1.25
7.05
5.20
21.56
12.46
2,77
ASaOa
0,22
34.02
5,92
9,25
50,31
As80.
0,5
1.839
2.004
2.334
2.756
3,230
3,886
1403
420
2.C64
2,204
2.512
2,914
3,62
3,934
1475
485
3,12
3,68
4,35
5,25
6.35
8.0
10,72
13.70
1491
437
2.021
2.170
2.491
2,898
3,403
4.033
1458
457
3,03
3,23
3.61
4.07
4,63
5.34
6,27
7,53
9,35
12,18
2.20
2,57
2,98
3.52
4,16
4,98
5.97
1475
448
1.505
1.681
2.082
2.486
3,017
3,716
4,580
10,74
1321
359
1.518
1,698
2.100
2,504
3,057
3.778
4,681
«,17
12,04
1325
353
1,544
2,100
2,659
3,477
4,633
1220
270
62 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Метод Гельгофа — Томаса. Исследовалась вязкость
стекол состава (в %): 80SiO2+20BaO и 82 Si02+8 Na20. На
первом стекле изучалось влияние на вязкость замещения кремнезема
иа окислы Na20 и К20, на втором — аналогичное влияние при
замещении Si02 иа MgO, CaO, ZnO, ВаО, РЬО, В2Оэ, А!2Оэ, Fe203.
Таблица 6
Изменение температуры в °С, при которой вязкость стекла
i]=103 пуаз остается постоянной при замене в стекле I°/t Si02
на 1% соответствующего окисла
I
Заменяющий
1 OKi сел
Na20
к,о
MgO
CaO
ZnO
ВаО
РЬО
вго, f
AI.O. :
1 Fe20.
0—Б
—
—10.4
—5.4
-12,5
—11.4
-11.8
+12,8
—10,2 ,
Содержан
| 5—10
—
—8,0
—6,0
—10.4
— 11,4
—11.6
+12.8
—10,2
10—15
-
—5,2
—7.6
—9.2
— 11.4
—10.4 1
—
—10.2
! e заменяющего окисла в % по весу
15—20
—
—1.2
—9,2
-8,6
-11.4
—9.6
—
-10,2
20—25
—14,8
—14,0
+2,0
—10,4
—8,0
-11,4
25—30
—14.8
—14.0
-
—11.2
—8.0
—11,4
-8,0
—
—10.2
—
—10.2
i 30—35 | 35—40
—14.8
—14.0
_
—
-8.0
—11.6
-6,8
—
—
—
—
—
—8.0
—11.6
—6,8
—
—
40—50
—
—
—
—
—12.8
—5.6
—
"~
Таблица 7
Изменение температуры в ° С, при котором вязкость стекла
ij «=104 пуаз остается постоянной при замене в стекле 1°/с Si02
на 1% соответствующего окисла
1
Заменяющий
1 окисел
NatO
КгО
MgO
CaO
ZnO
ВаО
РЬО
ва
А1яО,
FexO, |
0-5
^_
—
— 11.2
—4,0
—9,6
—8.6
—13.2
+10.0
—7.4
Содержание заменяющего окнсла в стекле в % по весу
5—10 | 10—15
—
—7.0
—4,8
—7,6
—8,6
— 12,0
+10,0
—7.4
__
—
+12
—5,6
—6,4
—8,6
—10,0
—
—7.4
15—20
-13
-12
+10,4
—6,4
—5,6
—8,6
—8.8
—
—7.4
20—25
—13
-12
+17.0
-7,0
—5,0
-8,6
—7.2
—
—7.4
25—30
—13
—12
—
—7,6
—4.8
—8,6
—7,2
—
—7,4
30—35
—12
—
-
—4.8
-8,6
—5,6
-
—
30—40
—
—
—
-
—8,6
-5.6
-
—
40—50
1
—
-
—
—
-8.6
—4,4
-
—
Глава IIL Свойства расплавленного стекла 63
В табл. 6—9 даны изменения температуры при некоторых
постоянных значениях вязкости, при замсшыил в эгих стеклах 1%
вес. SiOa l°/t вес. соответствующего окисла.
Таблица 8
Изменение температуры в° С, при котором вязкость стекла
т; =4 • 108 пуаз остается постоянной при замене в стекле 1ия SiOj
на 1% соответствующего окисла
За
меняю лыЗ
окисел
Na20
к*о
MgO
CaO
ZnO
BaO
РЬО
в,о.
А120$
I Fe£0.
0—5
_
—
+2,4
+3,2
+2.5
—1.9
—3,8
+4.0
+4.5
—1,5
Содержание заменяющего окисла в стекле в %
5—10 | 10—15
_
—
+2.4
+2,4
+2.5
—1,9
—3.8
+2,2
+4.5
—1,5
-7,1
—
+2.4
+1.8
+2.0
—1.9
—3.8
+1.1
+4.5
—1.5
15—20 | 20—25
-7.1
—5.7
+2,4
+ 1.2
+1.4
—1.9
—3,8
+0,4
—
— 1.5
—7,1
—5.7
—
+1.0
0
—1.9
—3.8
25—30
—
—
+0.4
—
30-35
-
—
—
—
—1.9
—3,8
—1.0
-
—1.5
— -
— 1.5 J -
по весу 1
35—40 | 40—50
_
—
—
—
—:
— 1
—
—
—
—
—1,9 1
—3,8 J
—3.0
—
—
—3.9
—
—
Таблица 9
Изменение температуры в°С, при котором вязкость стекла
rj = 10l3 пуаз остается постоянной при замене в стекле l°/t SiC^
на 1% соответствующего окисла
Заменяющий
окисел
Na,0
к*о
м^о
СаО
ZnO
BaO
РЬО
BfO,
А1,0,
Fe,Oa
Содержание заменяющего окисла в стекле в % по весу
0—5
_
—
1+3,5
+7.8
+2.4
+1.4
—0.8
+8.2
+3.0
0
5—Ю | 10— !b| 15—2о| 20—25
—
+3,5
+6.6
+2.4
0
— 1.4
+4.8
+3,0
0
—4
—
+3,5
+4.2
+2.4
—0.2
— 1,8
+2.6
+3,0
—0.6
—4
—3
+3,5
+1.8
+1.8
-0.9
—2,4
+0.4
+3,0
—1.7 |
—4
—3
+3.5
+0.4
+ 1.2
— I.I
—2.6
25—31
—4
—3
—
0
+0.4
-1.6
—2.8
—1.5
—
—2.2
—
—2.8
30-35
—4
—
—
—
О
—2
—3
—
—
1 35—40
_
—
—
—
—
—2,6
—3,1
2,6
—
—
40-45
—
-
—
—
—
—3.1
—2.8
—
—
50—6J
—
-
—
—
-
—
—3,1
—
—
64 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Необходимо заметить, что этот метод расчета вязкости дает
сугубо приближенные решения.
Зависимость вязкости от температуры
Вязкость стекол с температурой изменяется в очень широких
пределах. Температурный ход вязкости зависит от химического
состава стекла и температурной области изменения вязкости. На
Г6
/4
п
to
1«
4 2
t
WO U
Ю 70(
7 SC
0 90
0 ЮС
10 W
0 Ш
ю a
w /ш
Температура, ФС
Рис. 55. Температурный ход вязкости листового
стекла
рис. 55 представлен ход вязкости одного из составов стекол в очень
широком интервале температур. В области очень высоких
температур выше 1200°С для обычных силикатных стекол и в небольшом
температурном интервале вязкость стекол в первом приближении
может быть выражена уравнением
igi=»+-f-.
(2)
где А и В — постоянные, зависящие от химического состава стекла;
Т — абсолютная температура.
Глава III. Свойства расплавленного стекла 65
Более точно и в более широком температурном интервале
можно выразить вязкость стекол уравнениями:
ton~A'+jz (3)
N -**
1бЧ = ЛН-— , (4)
где А', В\ М, N — постоянные, значения которых зависят от
состава стекла.
Уравнения (3) — (4) —только приближенные эмпирические
формулы, из них (4) является более точной. Константы для вычисления
вязкости по всем трем вышеприведенным формулам находят из
экспериментальных данных по вязкости.
Хорошие результаты для выражения температурной
зависимости вязкости стекол дает разработанный в ГОИ графический метод.
Этот метод требует наличия двух экспериментальных
значений вязкости стекла, используя которые можно путем простой
интерполяции и экстраполяции найти температуры любых значений
а) б)
Вязкость б пуаза а Температура tcС
Рис. 56. Построение функциональной шкалы вязкости
/ — вязкость стандартного вещества (Na.O - 2Si02) с разномерными шкалами
вязкости и температуры: 2 — вязкость стандартного вещества (Na О - 2Si02)
на графике с неравномерной ? — шкалой вязкости на ординате н с
равномерной шкалой температур на абсциссе
вязкости в интервале от 5 до 40000 пуаз. Для этой цели
используется функциональная шкала вязкости, позволяющая изображать
температурную зависимость вязкости стекол в виде прямых.
Принцип построения графика с функциональной шкалой
заключается в следующем. На график с равномерными шкалами вязкости
и температуры (рис. 56, а) наносят значения вязкости «стандарт-
66 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
ного» стекла, т. е. стекла, для которого имеются надежные
экспериментальные значения вязкости. С полученной кривой на ось ординат
проектируют значения вязкости при разных температурах.
Получающаяся при этом шкала температур дает <р -шкалу. Вязкость
«стандартного» стекла на графике выражена прямой, идущей под углом
45° (рис. 56,6), вязкость других стекол — прямыми,
расположенными в разных местах графика под разным наклоном.
В качестве «стандартного» используется стекло,
соответствующее по составу бисиликату натрия (Na20 • 2Si02), значения вяз-
коСти которого представлены в табл. 10. Значения вязкости при
температурах 1380—1860°С получены экстраполяцией.
Таблица 10
Вязкость «стандартного стекла» состава Na20-2Si02
|Температура
в °С
I860
1840
1 820
1800
1780
1760
1740
1720
1700
1680
1660
1640
1620
1 600
1580
1560
1540
1520
Вжкость
в пуазах
4,2
4,6
5,0
5,6
6,3
6.9
7.5
8.2
8,8
9.6
10.4
11,3
12.3
13,4
14.5
15.8
16,9
18.1
Температура
в °С
1500
1480
1460
1440
1420
1400
1380
1360
1340
1320
1300
1280
1260
1 240
1220
1200
1 180
1 160
Вя. кость
в пуазах
19.6
21.0
23
26
29
32
37
42
51
61
72
87
100
117
136
158
186
213
Температура
в °С
1 140
1 120
1 100
1080
1С6Э
1040
1020
1000
980
960
940
920 1
900
880
860
840
820
800
780
Вягкость j
в пуа ах
255
316 1
385
474
5J5
730
900
1 140
1410
1 840
2 430
3 800
5 100
6 400
9000
14 300
20 000
30 900
46000
Для практического использования функциональной шкалы
следует построить два графика. На один наносят несколько кривых
вязкости «стандартного» стекла в разных масштабах (рис. 57), по
осям второго откладывают функциональную шкалу вязкости и
равномерную шкалу температуры (рис. 58).
Ниже рассмотрим пример нахождения значений вязкости
стекла, для которого /ioo=1170°C и /юоо=935сС.
Глава III. Свойства расплавленного стекла 67
Нанесем значения tvo и /10оо на соответствующие опорные
линии графика (см. рис. 58) и соединим их прямой. Чтобы получить
промежуточные значения вязкости, например при температуре
1300°С, нужно с помощью циркуля-измерителя определить
РаЬнонерпые шкалы
Рис. 57. Вспомогательные кривые для нанесения
вязкости стекол иа график с функциональной
шкалой
ос
С)
■о
«^
а:
*
£
10001
Температура., °С
Рис. 58. Зависимость вязкости стекла от
температуры на графике с функциональной шкалой
расстояние между точкой А при 1300° на прямой
температурной зависимости вязкости и точкой Б на ближайшей опорной
линии, в данном случае соответствующей 100 пуазам (А—Б иа рис.
58). Далее следует воспользоваться вспомогательным графиком
68 Раздел перяый. Физико-химические свойства стекла
рис. 57, где расстояние АБ покажет искомую величину, равную
21 пуазу. Точно таким же образом можно найти вязкость в
пределах от 4 до 4 -10* пуаз при любой температуре.
Можно также определить температуры для заданных значений
вязкости. Допустим, нужно узнать температуру, при которой
вязкость равна 800 пуазам. Для этого на рис. 57 измеряют расстояние
от точки Б ближайшей опорной линии 1000 пуаз до точки Г на
кривой, соответствующей 800 пуазам. Затем расстояние БГ переносят
с помощью циркуля-измерителя на график с функциональной
шкалой (рис. 58). Это расстояние между опорной линией 1000 пуаз и
прямой, характеризующей температурную зависимость вязкости
исследуемого стекла, соответствует искомой температуре, равной в
данном случае 1036°С. При использовании графиков рис. 57 и 58
необходимо помнить, что если измеряемое на одном графике
расстояние откладывают вверх от опорной линии, то при перенесении
его на другой график оио должно быть также отложено вверх от
соответствующей опорной линии и наоборот. Масштабы
функциональных шкал вязкости на графиках рис. 57 и 58, естественно,
должны быть одинаковыми.
Функциональная шкала вязкости, предназначенная для
силикатных стекол, не может быть использована для других
стеклообразных веществ.
2. ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ
Поверхностное натяжение — есть величина,
характеризующая интенсивность междумолекулярных сил, действующих на
поверхности. Поверхностное натяжение, выраженное в дин/см,
численно равно удельной свободной поверхностной энергии,
выраженной в эрг/см2 и обозначается буквой о.
Поверхностное натяжение играет существенную роль в
технологии производства стекла, особенно в таких процессах, как
гомогенизация, выдувание, формование и осветление стекла,
взаимодействие стекломассы с огнеупором. Оно оказывает влияние на все те
процессы, которые сопровождаются изменением величины
поверхности расплавленного стекла. Например, поверхностное натяжение
вызывает округление резких углов при нагревании стекла
(затапливание края); благодаря поверхностному натяжению поверхность
стекла после формования остается гладкой и блестящей.
Зависимость поверхностного натяжения от состава и
температуры
Поверхностное натяжение силикатных расплавов,
соответствующих по составу практическим стеклам, изменяется в пределах от
220 до 380 дин/см. В табл. 11 даны значения поверхностного
натяжения некоторых стекол (определение см. главу XI).
Добавки многих окислов оказывают различное влияние иа
поверхностное натяжение стекол, так Al203f L12O3, CaO, MgO
повышают о , окислы КгО, PbO, B2O3, Sb203 могут значительно снизить
поверхностное натяжение при условии, если ввести их в большом
Глава III. Свойства расплавленного стекла 69
Таблица II
Поверхностное натяжение стекол различного состава
1 Состав стекол в вес. %
SO,
57
76.0
72.9
€5,9
£8,8
33.68
РЬО
61.13
BaO
19.9
в,о,
3,0
10.0
3,4
0,87
Na20
13.8
13.8
13.9
3,2
КгО ZnO
10.3
4,17
4,1
CaO
27
8,9
8.9
8.9
As20,
0,3
0.5
R.O.
1.35
1,35
1.35
AlfO,
16
9
dunfCMl
пг>и
1300°C
413
321
302
278
264
225
количестве. В то же время небольшие добавки СГ2О3, W^, Mo03>
\УОз вызывают резкое уменьшение поверхностного натяжения.
Например, введение 33% КгО в литиево-силикатное стекло уменьшает
поверхностное натяжение с 317 до 212 дин/см, введение же всего
7n/o V2O5 в это же стекло снижает поверхностное натяжение до
199 дин/см.
В табл. 12 приведена классификация компонентов по их
влиянию иа поверхностное натяжение сложных силикатных расплавов
на границе с воздухом.
Поверхностное натяжение расплавов, образованных из
компонентов I группы, находится в сравнительно простой зависимости от
состава, мало отклоняясь от праьила аддитивности. Оно может
быть подсчитано по обычной формуле:
_ На/ gM<4
2ам.ч
_ •
где о/—факторы поверхностного натяжения (константы)
каждого из окислов (табл. 12);
ам.ч—содержание окислов в мол. ч. или в мол. °Д.
Поверхностное натяжение расплавов, содержащих компоненты
II и III групп, является сложной функцией состава. Благодаря
адсорбции этих компонентов, состав поверхностного слоя оказывается
отличным от состава расплава в объеме.
Поверхностное натяжение расплавов при других температурах
может быть найдено путем введения приблизительной поправки.
Практически можно считать, что при повышении температуры иа
100° поверхностное натяжение уменьшается иа l°/t. Однако в
присутствии поверхиостно-активиых компонентов и в ряде свободных
окислов поверхностное натяжение слегка растет с температурой
(табл. 13). Поверхностное натяжение в слабой степени зависит от
Да
температуры. Температурный коэффициент — колеблется в пределах
от —0,06 до +0,06 дин/см град.
70 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Таблица 12
Классификация компонентов
Группа
. ■ 1
1 Поверхностно-
1 неактивные
1 компоненты
II
1 Компоненты
I промежуточного
1 характера
III
Мало
растворимые, поверх-
1 ностно-активные
1 компоненты
Компоненты
Si02
Ti02
Zr02
Sn02
A120,
BeO
MgO
CaO
SrO
BaO
ZnO
CdO
MnO
FeO
CoO
NiO
Li20
Na20
1 CaF,
K*0
Rb20. CsxO
PbO
в*о
Sb2Oa
1 p.o5
1 ASA
vao5
wo,
MoO,
CrO, (Cr,0,)
SO,
Усредненные 1
числовые харак- 1
теристикн а, ком- 1
понентов (при 1
температуре. I
равной 1300 С)
290
250
(350)
(350)
580
390
520
510
490
470
450
430
390
490
430
400
450
295
(420)
Являются
переменными, очень
низкими и могут
быть отрицатель-
1 .ными
1 Являются пе-
1 ременными и
отрицательными
Примечание I
К указанной группе 1
относятся также LajO., 1
Pr20„ NdaO„ GeO$, Dy.O,
Заметно снижают по- 1
верхностное натяжение
также NaaAlFe, Na2SiFe
1 Эти компоненты
могут снижать о стекол на
20—30% и более
Глава III. Свойства расплавленного стекла 71
Таблица 13
Поверхностное натяжение свободных расплавленных окислов
Окислы
1 р«°* 1
SIO,
1 GeO,
1 в2о.
А120,
' РЪО
/°с
100°
1300
1800
1 150
1000
2050
j о дин'см
60
290
307
250
дин'см град
At
—0.021
+0.031
+0.056
83 | +0.055
690 | —
| 1000 | 128 | +0.045
Влияние атмосферы
Сухие азот, водород, гелий не оказывают заметного влияния
на поверхностное натяжение стекла по сравнению с воздухом.
Поверхностное натяжение промышленного натриево-известково-
кремнеземного стекла при /=700° в среде различных газов даио
ниже.
Га?овая среда о дин'см
Вакуум (0,4-10"~3 мм pm. cm.) 315
Сухой воздух 305
Сухой СОя 290
Сухо* НС1 260
Сухой SO» 230
Сухой NH, 230
Влажный SO, 215
Водяной пар (16 мм рт. ст.) 205
На рис. 59 показана зависимость поверхностного натяжения от
парциального давления водяного пара в атмосфере.
1,0 2,0 bfl 6,0
УР„г0 мм. рт. ст.
Рис. 59. Поверхностное
натяжение промышленного на-
триево - известково -
кремнеземного стекла как
функция парциального давления
водяного пара в атмосфере
при 550° С
72 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
3. СМАЧИВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ
Смачивание обусловливается соотношением между свободными
поверхностными энергиями соприкасающихся фаз. Интенсивность
явлений смачивания выражают через силы поверхностного натяжения.
Капля жидкости будет находиться в состоянии равновесия
(рис. 60), если выполнено условие
Отг = °жг COS 6 + стж ,
где отг— поверхностное натяжение на границе твердое тело—газ;
°жг— то же, жидкость — газ;
°тж—то же, твердое тело — жидкость;
6 — краевой угол смачивания.
Отсюда
cos 6 =
(второй
закон капиллярности Лапласа).
Мерой смачивания служит
либо cos 6, либо краевой угол 6.
В некоторых случаях мера
смачивания может
характеризоваться площадью растекания
капли.
Чем больше cos 6
(меньше О ), тем лучше смачивание.
При 6 =0. т. е. cos 6 = 1,
наступает полное смачивание; абсолютное несмачивание отвечает
значениям 6 =180°, cos 6=—1. Значение угла 6 в статических условиях
зависит от размера капли, от шероховатости поверхности, от
времени соприкосновения жидкости с твердым телом.
Явление смачивания играет большую роль в технологии
производства стекла, в нанесении стеклообразных покрытий на металлы,
при смачивании стекла металлами.
Рис. 60. Динамика растекания
капли
Влияние газовой среды
Газовая среда оказывает большое влияние на процесс
смачивания твердых поверхностей расплавленными стеклами (табл. 14).
Хорошее смачивание на воздухе и в среде кислорода
объясняется образованием на твердой поверхности окислов,
способствующих смачиванию. Считают, что чистые металлы (без окисиой плен-
Глава III. Свойства расплавленного стекла 73
Таблица 14
Смачивание (краевой угол в°) некоторых металлов
натрово-силикатным стеклом в различных газовых средах
при температуре 90Э°
Газовая среда
Во юрод ....
Воздух . .
, Кислород ....
Медь
60
60
0
0
Серебро
70
73
0
0
Золото
60
45
55
53
Никель Палладий
55
60
0
0
55
40
25
20
Платина
60
43
0
0
ки) не смачиваются расплавленным стеклом. Ниже приведены
данные смачивания расплавленным стеклом чистых металлов в
вакууме.
Металл
Краевой угол 8°
Сг
154
Ni
145
Pt
149
Mo
146
Со
138
Си
130
124
Смачивание также зависит от степени окисления твердой
поверхности. Оно тем лучше, чем меньше кислорода содержит окисел,
образующийся иа твердой поверхности. Так, окислы Мо02, МпО,
СиаО смачиваются стеклом лучше, чем МоОз, Mn02, CuO.
Влияние температуры и природы твердой поверхности
С повышением температуры величина краевого угла 6
уменьшается, т. е. смачивание улучшается. Краевой угол зависит и от
природы смачиваемого материала (рис. 6П
Кислые окислы (Si02, Ti02,
Fe203 и Сг203) значительно
лучше смачиваются расплавом,
W
<ъ
'§
8
&
120
WD
80
60
40
20
0
ГТ1
\в\
№
V
х
>
\
V
\
^^?
к
\
ч
i
чем основные (СаО), А120з)-
Но при изучении
смачивания ряда алюмосили-
катных огнеупоров расплав-
WBO V20 1160 1200
Температура ь °С
Рис. 61. Кривые смачиваемости
различных материалов стеклом
состава Si02—54,5%, В203 —
10,8%, А12Оз—11.4%, СаО —
16,9%, MgO-4,4%, Fe203+
+ТЮ2-0,2%, Na20-1.7%
/ — 100% Pd; 2 — 75% Pd+25% Pt;
5-15% Pt-l-25% Pd; 4-100% Pt;
5 — 93% Pt+7% Rb; 6 — плавленый
кварц; 7 — специальная керамика
74 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
ленным стеклом установлено, что лучше всех смачивается динас
(960/iSiO2. 2%А1203), хорошо or неупор с 99°/о Al203i а хуже всех
полукислый алюмосиликат, содержащий 77% Si02 и 20%> AI2O3.
Влияние химического состава стекол
Смачивание в значительной степени зависит от химического
состава стекол.
1
с*
*
•о
1
1
1
ость
г*
!
^
Щ
юи\
ш
ш
щ
юо\
ьи
60
40
20
0,2 0+ 0,6 Dfi 1.0 12 JM 16
Радиус яатиана 6 А*
Рис. 62. Влияние
катионов I группы на
смачивание молибдена
Стекла состава в мол. %:
7— 11Л1е20-8ТЮ2-
■7ВеО . 19В2Оз - 55Si02;
2— 11Ме20-8ТЮ2-
• 7ВаО • 19В2Оз ■ 55SiQ2
Таблица 15
Критическая температура прилипания бутылочного стекла
к различным металлам и сплавам1
Си
80
Ni
59.5
9
Сг
37.3
100
37.3
19
1 Рассматрпва
(циаындированной
колько ниже.
А1
7
100
втся ш
карбс
Состав
W
3.2
2,8
юбраб(
жизнрс
металла в %
Zn
5
этанна*
званное
Мп
з
i пове{
\) зна
Ti
100
>ХНОСЛ
чения
С
3
4.2
>; на о(
крити
Si
5.3
3.2
Зработа
ческих
Fe
5
51.6
92.6
72,0
ИНОЙ П(
темпе]
Критическая темпе
ратура
■ в ~С
260
330
290
345
260
345
330
345
эверхностн 1
эатур нес- 1
Таблица 16
Прочность сцепления стекол с вольфрамом, молибденом и коваром в зависимости
от степени нх окисления
Металл
Вольфрам
Молибден
Ковар
Марка
стекла
ЗС-11
нонекс
(№ 17)
122
ЗС-5К
46
ЗС-8
96/2
184
ЗС-8
Состав стекол в вес. %
S10,
74,Ь
73,0
51,5
66,9
68,5
66,5
70,6
65,0
66.5
В.О.*
18,0
16,5
17,0
20,3
17,2
23,0
11,8
23.0
23,0
А1А
1.4
не
более
1.2
4,5
3,5
2.5
3,0
4.7
5.0
3,0
Na20
4,2
3,0
3,9
6,8
3,7
10.7
7,0
3,7
К,0
t.6
1,5
5,4
3,8
Ь7
3,8
CaO
-
-
0,5
PbO
6,0
-
ZnO
-
5,0
5,0
BaO
-
22,0
Разрывная нагрузка в кГ!см*
цвет слоя
коричневый
369
258
324
265
255
187
золотистый
303
158
251
171
175
•
золотисто-
серый
172
241
черный
-
-
148 !
173
143
S х
-
-
134
170
130
серый
-
-
132
166
129
76 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
При сравнении смачивающей способности литиевых, натриевых
и калиевых стекол установлено, что смачивание улучшается с
уменьшением радиуса катиона, т. е. в ряду К—Na—Li (рис. 62).
С явлением смачивания очень тесио связаны явления
прилипания и спаивания стекол с различными твердыми поверхностями.
Температура прилипания зависит от состава стекла, от природы
твердой фазы, от степени обработки и шероховатости поверхности.
Например, прилипание силикатных расплавов к платине происходит
при более пониженных температурах, чем к керамике, а к меди —
при еще более низкой температуре, чем к платине и керамике.
Работа прилипания (агдезии, отрыва) А равна
Л = Кг — <Шк) + °жг = <*жг (1 Н COS 6) .
Процесс прилипания характеризуют также «критической
температурой прилипания», т. е. той наивысшей температурой твердого
тела, при которой падающая капля расплавленного стекла еще
скатывается с наклонной поверхности без задержки (табл. 15).
Адгезия к окисленной поверхности всегда выше, чем к неокис-
ленной. Считается, что между стеклом и металлом существует
переходный слой, свойства которого существенно отличаются от
свойства основной массы стекла. Прочное газонепроницаемое соединение
стекла с металлом образуется в результате взаимодействия окислов,
при этом, чем меньше кислорода содержит окисел металла, т. е. чем
более основной характер он проявляет, тем лучше он образует
связь с кислым стеклом.
Например, в зависимости от степени окисления данные по
механической прочности спаев вольфрама, молибдена и коварасо
стеклами можно разбить иа три группы (табл. 16).
Глава IV
КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ СТЕКЛА
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Явления кристаллизации (расстекловываиия) ' стекла в
большинстве случаев являются большим злом в стеклоделии, так как
вызывают потерю стеклом прочности, прозрачности и способности
О Переохлаждение (ts~t)
s)
Рис. 63. Типичные кривые зависимости
линейной скорости кристаллизации (ЛСК)У
скорости образования центров
кристаллизации (ЧЦК) и вязкости ( tj ) от степени
переохлаждения для стекол
/ — ЛСК: 2 - ЧЦК: 3 — вязкость
к формованию. По Тамману, кристаллизация расплава или стекла
может быть выражена кривыми зависимости от температуры числа
центров кристаллизации (ЧЦК)У образующихся в единице объема
(или поверхности) за единицу времени, и линейной скорости
кристаллизации (ЛСК), с которой конец иглы кристалла проникает в
1 В практике стеклоделия кристачлизацию часто называют зарцханием.
а продукты кристаллизации — рухом. В научной литературе встречается также
термин девитрификация.
78 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
массу стекла (рис. 63). Чем больше температурный интервал между
двумя максимумами и чем меньше абсолютные значения ЧЦК и
ЛСК, тем выше степень устойчивости стеклообразного состояния.
При охлаждении расплава оптимальная для кристаллизации область
температур лежит между максимумами ЧЦК и ЛСК
(заштрихованная площадь на рис. 63). При повторном нагревании стекло
проходит сначала область температур, благоприятствующую
образованию центров кристаллизации, а затем область наиболее
интенсивного их роста. При этом стекло, у которого величины ЧЦК и ЛСК
значительны, может интенсивно закристаллизоваться. Наибольшее
значение для практики стеклоделия имеет кривая ЛСК,
Опасность расстекловывания возникает при охлаждении стекла
до рабочей температуры (студка) и в зоне температур выработки.
Основным критерием, который определяет устойчивость против
кристаллизации стекол, вырабатываемых фидепным или вакуумным
способом, а также путем проката, является верхняя температура
кристаллизации (температура ликвидуса) !, которая должна быть по
возможности ниже температуры выработки стекломассы. При
выработке листового стекла более важное практическое значение имеют
абсолютные величины скоростей кристаллизации и нижняя
температура кристаллизации. Кристаллизация обычно начинается в местах
соприкосновения фаз: на границе с лодочкой, воздухом, на свилях,
пузырях, вблизи стен. Глубинная кристаллизация практически
начинает осложнять производство при скорости роста кристаллов де-
витрита 2—2,5 мк/мин. При уменьшении скорости роста от 2,5 до
0,6 мк/мин средняя продолжительность работы машин ВВС без
«обновления» возрастает от 150 до 1ПО0 час. Изменение скорости
кристаллизации при одной и той же температуре может быть
достигнуто только путем изменения состава стекла. В зоне температур
отжига (ниже температуры Tg) кристаллизация, как правило, ие
имеет места.
Существует несколько эмпирических Формул для подсчета
скорости кристаллизации v для данной температуры t°C и
соответствующей ей вязкости *»]. Например, уравнение
* = - (ti-t),
где /i—'температура исчезновения кристаллов данной фазы;
К— постоянная.
При повторном нагревании стекла иногда происходит
поверхностное пасстекловывяние. причиной которого является изменение
химического состава поверхности стекла вследствие улетучивания
соединений некоторых окислов (R2O, В203). С целью ликвидации
1 Практическая разница между верхней температурой кристаллизации
н температурой ликвидуса заключается в том. что пепвая определяется
путем кристаллизации стекла в течение некоторого промежутка времени, а
вторая — путем плавления кристаллов в уже частично закристаллизованном
образце. Поэтому первая температура обычно на 10—20° ниже второй. При
описании кристаллизации отдельных кристаллических фаз встречается
термин «температура исчезновения кристаллов», относящийся к данной фазе.
Температура ликвидуса — температура исчезновения кристаллов первичноП
фазы.
Глава IV. Кристаллизация стекла
79
такого расстет^ловываиия при стеклодувных работах в пламя иногда
вводят пары поваренной соли.
Методы определения кристаллизационной способности см. в
главе XI.
Получение стекол с малой кристаллизационной способностью.
Чем ближе состав подходит к эвтектической точке, тем больше он
способен к стеклообразованию. В пределах поля кристаллизации
данного соединения максимальной кристаллизационной способностью
обладает стекло, соответствующее составу соединения.
Кристаллизационная способность прогрессивно уменьшается по мере удаления
состава стекла от состава соединения и достигает минимума в
областях совместной кристаллизации данного соединения с соединениями
других химических составов. Приближение состава стекла к области
совместной кристаллизации двух соединений может быть достигнуто
путем изменения содержания какого-либо компонента или введения
нового компонента; величина этого изменения не должна быть
слишком большой, чтобы состав не перешел в область кристаллизации
другого соединения. Качественное определение первичной фазы
осуществляется микроскопическими или рентгеноструктурными методами.
2. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ СТЕКОЛ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ
Сведения о кристаллизации стекол различных систем даиы в
табл. 17—28 и на рис. 64—67; в табл. 30 приведена характеристика
продуктов кристаллизации стекол.
В табл. 17—28 и на рис. 64—67 приняты вес. % (за
исключением специально указанных случаев) и следующие обозначения:
ts—температура ликвидуса в °С;
*омакс — температура максимальной линейной скорости
кристаллизации в °С;
v — скорость кристаллизации в мк/мин при температуре tv
в °С;
v макс— максимальная линейная скорость кристаллизации
в мк/мин;
U — температура исчезновения кристаллов данной фазы в ° С.
Кварцевые стекла
Продуктом кристаллизации чистого кварцевого стекла всегда
является кристобалит чешуйчатой формы. Кварцевое стекло,
содержащее малые добавки А12Ь3, быстрее кристаллизуется в кристобалит,
чем ультрачистый плавленый кварц; максимальная скорость
кристаллизации достигается при 0,02% А1203. Дальнейшее увеличение
содержания АЬОз приводит к замедлению кристаллизации. Малые
добавки В203 также замедляют кристаллизацию кварцевого стекла.
Введение в кварцевое стекло 1—2% шелочиых окислов приводит к
полной или частичной его тридимитизаиии в течение нескольких
часов при 1400°. Кристаллизация прозрачных и непрозрачных
кварцевых стекол описьшается в табл- 17.
Кристаллизационные свойства кварцевых стекол1
Таблица 17
Свойство
Нижний температурный предел
кристаллизации в 6С
^макс
умакс
Толщина кристаллического слоя
в мм:
(
а) в воздухе <
б) в воздухе или среде >
соа \
! в) в средах На, H2S, СО /
(восстановительные ере- {
ды) \
г) в среде паров NaCl,
Ni2COi, NajSO* и др. солей
/
1
Количество кристаллической 1
фазы в % ]
1
Условия
термообработки
Стекло
прозрачное
непрофа4Нэе
(образуется пленка толщиной до 0,1 мм):
' 3 часа
12 час.
24 часа
24 часа при 1400е
72 часа при 1400°
3 часа при 1200°
1400°
14о0°
3 часа при 1200°
1400°
1450°
1 150
1 150
1000
1300
f I630
\ 1550
10
0,1-1
<0,2
0,03
0,07
0,17
0,03
0,12—0,16
0,30—0,33
1 300-1 330
1 150—1 250
1 150—1 250
1200
1520
z
1
—
—
_
—
_
Ускорение кристаллизации по сравнению
с воздушной атмосферой
15 час. при 1100°
1200°
1300°
1400°
1500е
—
_^
_
—
■""•
I о
1,5
16
37
46
Примечание 1
[• По Н. Е. Кннду
По А. Дитцелю, В. П.
Прянишникову
По В. П. Прянишникову
} По Дитцелю
По М. А. Безбородову и Ф. А. Кур-
лянкину
По В, Д. Мухину и И. Г. Гуткиной
(
► По Ф. А. Курлянкину
По В. П. Прянишникову
\
1 По Справочнику химика, 1952,
[ т. 3, стр. 764
)
1 Расхож ьение между данными различных автэрэв обътсняется бэчьапм влитшзч случайных пр.шесей на крчгталлизацию |
1 кварцевых стекол.
Глава IV. Кристаллизация стекла
81
Системы R20—СаО—Si02
Увеличение содержания щелочного окисла в этих системах в
пределах количеств, принятых для промышленных стекол (12—18%),
как правило, снижает верхнюю границу кристаллизации; замена
щелочных окислов с меньшим молекулярным весом на окислы с
большим весом в эквимолярных количествах, т. е. переход от Li20
к К20 сильно уменьшает кристаллизационную способность.
Наиболее низкие температуры максимальных скоростей
кристаллизации в системе Na20—СаО—Si02 имеют составы стекол,
удовлетворяющие уравнению У=23.3—0J9X, где X и Y — содержание
соответственно Na-O и СаО в %. Составы с наименьшими
значениями максимумов ЛСК : Y = 27,7 — V 62Х—X2—422. Составы с
наиболее низкими температурами верхней границы кристаллизации лежат
вблизи погранчч.ной линии между полями кристаллизации Si02 и
Na20 • ЗСаО • 6Si02; Si02 и CaSi03 : У=26—Х. Все три уравнения
близки друг к другу. Кривые ЛСК системы Na20—СаО—Si02 даны
на рис. 64.
В табл. 18 приведены характеристики кристаллизационной
способности ряда стекол этой системы.
Таблица 18
Кристаллизация некоторых стекол системы
Na20—СаО—SiQ2
5ЮЕ
72
72
72
74
74
74
74
76
76
76
Состав в %
СаО
16
14
12
14
12
10
8
10
8
6
N3.0
12
14
16
12
14
16
18
14
16
18
**
1110
1055
995
1150
1055
975
925
1155
lr поп
1010
"макс
990
980
925
975
945
920
875
1055
1005
910
V
мэкс
34
32
16,7
15
15,5
7,6
3,1
15.3
10,5
7,5
82 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
°/оСаО
16
«
12
Ю
&
6
[°С
поо
1200
WOO
600
t°c
mo
1200
к
и
_
t°c
[в
KJS
^
д\
поо
1200
6
воЛ^д
О 40* мк/мип 0 40 v мк/мип О «О v мк/мип О 40 60 120 160 v мк/мип
t°r- t°C t°C ,
600
tuc
mo
1200
юсо
6UU
Г "'С
I
mo
1200
woo
600
г
1400 \
1200
1000
Ж
поо
1200
WOO
eoot
40 v мк/мип О 40 v мк/мип О 40 v мк/мип О 40 60 v мк/мия
t°C t°C t°C
1400Г
dl Г
1400
1200
WOO
600
i к
40 60100
v мк/мип
1200
WOO :
600
s_
^^
'/*
mo
1200\
iooo\
600
1400
1200\
600'
40 60100 0
V MKfMUfl £Uq
" 1400\
1200\-
1000
ЬОО
д
Й !
1200
1000
600
40 60 100 W~ 40 60 v мк/мип
v мк/мип
NTkT Г
Wd\ Г
i
t°c.
1400 \
12001
1000V
600
t'C
WOO
V100
woo
600
40 80 Ю0 0 40 60100 0
V MK/MUrt {OQ V MK/MUtl fOQ
"" ~ ' " " 1400\
I ■ J
1400
1200
1000
800
№
0 40 60 TOO
V'C v мк/мип tor
1400 -— -■ ^ l L
1200\
W00\
600
40 60 100 0
v мк/мин f vq
"^ " 1400
w*
1200ы
юооУ^
600
40 60 100
v мк/мип *ос
~" " 1400
1200
WOO
600
40 bO 100 0
V мк/мип ^oq
~" ^ 1400
1200
WOO
600
0 40 80 V мк/мшг.
fc
К
40 60 V MK/MUH
t
0 40 60Ю0
V MK/MUH
12
0 40 80100
v мк/мип
14
0 40 80100
V МК/МЦП
16
С 10 SO v мк/Muir
16 %Na20
Рис. 64. Зависимость скорости кристаллизации стекол системы SiCV-
—СаО—Na20 от состава
в — волластоннт р-CaSfOa; лЬ — псевдоволластоинт о -CaSiO,; д — девитрнт
Na20 • ЗСаО • 6SiOa; к — крнстоСалнт; х — температуры практической деформация
образцов стекол: температура разложения левитрита — 1045е — отмечена пунктиром
Глава IV. Кристаллизация стекла
83
Системы Na20—СаО—MgO—SiOa
Изменение кристаллизационных свойств при добавлении MgO
к «теклу состава (в мол. долях): l,15Na2O-0,84CaO -6Si02 показано
в табл. 19. Замена СаО на MgO в молярном отношении в этом
стекле малоэффективна: температура ликвидуса снижается от 1085
до 1013° при переходе от первоначального состава к составу
l,15Na20 • 0,84MgO - 6Si02.
Таблица 19
Изменение кристаллизационных свойств стекла состава
1,15 Na2O-0,84 CaO-6Si02 при добавлении MgO
Добавка
MgO в %
сверх 100%
0
2.5
Б
10
Окончательный состав
в пересчете на 100%
Si О,
75,25
73.41
71.68
68,41
MgO
2,44
4.76
9.09
СаО
9,83
9,59
9.36
8,94
NaxO
14,86
14,50
14,15
13,51
Температура лик-
ви ivca
в °С
1085
895
1010
1144
Первичная фаза
Три дим ит
Девнтгчт NaaO«
•ЗСаО-бБЮ,
Д иопсид Са О • MgO •
•2Si08
То же
В табл. 20 приведены данные о температурах ликвидуса и
первичных кристаллических фазах стекол состава SiCfe— 74%,
MgO+CaO + Na20 — 26% (кроме того, 0,2—0,3% А1203 в виде
случайной примеси).
Та блица 20
Температуры ликвидуса и первичные фазы некоторых стекол
системы Na20—СаО—MgO—Si02
f
Содержание
MgO+CaO
в%
10
12
Показа-
телн
}'•
1 Фаза
U
) Фаза
* Вероятно NatO-
0
1004
Триднмит
1071
Трнднмит
2MgO-6SIOf
Содержание MgO
1 «
996
Тридимнт
1035
Тридимит
1 6
921
Триднмит
1001
Днопснд
в%
1 •
909
Днопснд
1032
Днопснд
10
1030
Фаза 1*
1079
Фаза 1*
Введение MgO вместо Na20 в стекла системы Na20—СаО—Si02,
находящиеся в поле тридимита. приводит к отрицательным резуль-
84 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
татам. Кристаллизационная способность «доломитовых» стекол
(т. е. стекол, у которых молярное отношение CaO:MgO=l)
возрастает с увеличением содержания MgO; она еще достаточно мала
при содержании MgO 6% и Na20 15%. При кристаллизации
содержащих MgO стекол -могут выделяться диопсид (СаО . MgO . 2Si02),
энстатит и клинознстатит (р- и ct-MgSi03), пижонит [mMgO-nCaO
(m+n) Si02] и др.
Система Na20—СаО—А1203—Si02
При замене СаО на А1203 в стекле состава Si02 — 74,6%, СаО—
—11,0%, Na20 — 14,3% (1,11 Na20 • 0,95 СаО - 6 Si02) температура
ликвидуса вначале снижается (от 1075 до 997° при 2,1% А1203)
вследствие перехода состава в область девитрита (3—11% А1203),
затем вновь повышается (выделение волластонита при 11—17,8°/о AI2O3);
о дальнейшим увеличением содержания А12Оэ состав переходит в
область альбита Na20 • А1203 • 6Si02, кристаллизационная способность
резко падает вследствие сильного возрастания вязкости.
Добавление А1203 к стеклу состава Na20 • СаО • 6Si02 в количестве 5 и 10%
повышает температуру ликвидуса (переход в область волластонита).
Замена 0,1—0,4 моля Si02 и а А1203 в стекле этого же состава или
добавление к нему 0,1—0,4 моля А1203 повышает склонность к рас-
стекловыванию; замена 0,1—0,4 моля СаО на АЬ03 оказывает
положительное влияние. Замена 1—2% Na20 на А1203 в стекле состава
73,5% Si02, 10,5% СаО, 16% Na20 почти не изменяет его кристал-
лизанионную способность.
В табл. 21 причечены тайные «о кристаллизации различных фаз
в стеклах состава 74% (Si02+AI203) и 26% (CaO+Na20).
Оптимальное количество вводимого А1203 в стекле данного
типа—1—2%. Стекла, в которые А12Оэ введен через каолин,
обладают меньшей кристаллизационной способностью, чем стекла, сырьем
которых служит полевой шпат. В стеклах с высоким содержанием
А1*Оч )в некоторых случаях наблюдается выделение геленита
2СаО • А1203 • SiO«>, муллита 3A!?03«2Si02 и возможно даже
корунда А1203 (см. также рис. 39—48 гл. II).
Системы R20—СаО—MgO—А1203—Si02
Введение в стекла системы Na20—СаО—Si02 одновременно МсО
и АЬОп сильно снижает их склонность к кристаллизации. Сумма
AloOo+RO+RoO должна равняться 27—28%. Введение более 11%
СаО не рекомендуется.
Наименьшие значения линейной скорости кристаллизации имеют
стекла, у которых ■ ~—~^— =0,3—0,5.
F %MgO
Сведения о кристаллизации рята пятикомпонентных стекол
приведены в табл. 22—24 и иа рис. 65—67. Предложенный И. И.
Китайгородским алюмомагнезиальный состав AM (табл. 22, см. также
табл. 24) был принят как эталонный состав оконного стекла «а
заводах СССР.
Таблица 21
Кристаллизация стекол системы №гО—СаО—А120з—Si02
(фаза 1 — Si02; фаза 2 — девитрит Na20 «ЗСаО *6Si02 или волластонит Р-СаБЮз)
Содержание
Na,0
в У.
]
12* >
1 )
"'
)
10}
]
18**}
J
1 * О
1 **|П
Фаза
1
2
1
2
1
2
1
2
браз
рис
0
t
1140
1115
1120
1050
1090
985
1020
уется та
олержаи
^макс
1025
975
950
960
925
920
860
^макс
9,3
17,5
6,5
12,5
7,7
7
3,4
к же псевдоволл
ии AI2Oi 3 и 5%
t
1
1110
1120
1030
1060
980
1000
945
зстоиит <
выделяе
Содержание А1,0, в %
1
^макс
985
975
925
960
910
925
840
^макс
3,3
17
3,5
12
3.3
6,5
1,5
2
t
i
1055
1125
975
1080
950
1010
К,
^макс
960
980
900
965
-900
930
^макс
3
15
1
11
1
6.5
г - CaSiO,.
тся только фаза 2, *>макс = 1,3—1,4 л/с;л
t
1
__
1110
_
1025
tun при
4
^макс
—
960
«_.
950
875-900
^макс
8.3
5,3
6 ]
t
i
~_
1175
^макс
—
1150
^макс
_
25,5
>
Таблица 22
Кристаллизация некоторых промышленных стекол систем R2O—CaO-MgO—А120з—SiOg
8
сте-
кол
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
SIO,
72.00
72,70
72,23
72,00
72,00
72,11
71.74
72,15
63
66
68
1
| АЦО,
1.50
1,28
0.86
1,28
0,79
1.22
1,99
2,(
12
12
10
| Fe20.
-
0,20
0.10
0.14
0,12
0.29 J
0.18
>2
1
—
—
Состав в
| MgO
3,00
3.89
2,90
3,41
4.39
4,05
0.17
2,05
3.6
2,4
2.4
1 СаО
8,50
6,97
8.08
7,15
7.00
5,40
9,32
8.91
5,4
3.6
3,6
%
МпО
-
—
—
—
-
—
"~
—
-
—
—
Na20
15.00
14,72*
15,11
15,63
15,26
16.70
15.71
13,58
12,2
16
16
К,0
-
—
—
—
-
—
■~
0,73
2,8
—
—
SO,
-
0,29
0,28
0,47
0,42
0,27
0,84
0,04
-
—
—
Кристаллизация
В стеклах 0—6 выделяется
девитрнт (в стекле 6 очень
мало) и кристаллики в ип е
табличек с углом погасания
25—47е (пижои.гг нли диоп-
сил)
В стекле 4 образуется
также волластоннт с углом
погасай is около 40е. См.
также рис. 67
ts = 965°, ?макс *
* Ьмк'мин. при 910° ( еви-
трит; ниже 850^. кроме того,
кремнезем)
= 1,4 mkImuh (диопсид)
0макс < 0,02 mkImuh (ди-
one ид)
/^ = 1020е, омакС очень
мало (тридимит)
Тип стекла |
Стекла для машин
вертикального
вытягивания
То же
( Бутылочные стекла
(доломитовые)
Продолжение
стекол
11
12
12
13
14
15
1 16
SiOa |
70 1
74
61,0
65,0
66,1
70,0
73,4
* Возмс
** Кром(
А1303 |
8
8
4,6
i 7.6
5.6
3,35
1 1.25
»жно, 0,3
е того, 0
Fe3o,,
-
1 2,5
1,2
1,6
0,25
0.15
М),4%
,14% AS
Состав в
MgO |
3,2 1
2,4 1
3,6
1,5
' 0,9
1,2
0,2
к.о.
А-
СаО
4.8
3,6
21,7
16.6
[ 13,2
| 8,5
8.3
К
МпО
-
1.3
0.8
0,7
-
■—
Na.aO
14
12
4.6
6,9
10.4
16.5
16.6
KiO
-
0,6
0,6
1,4
-
—
SO,
-
-
—'
—
-
—
Кристаллизация
= 0,3 МК МЛН (ДИОПСНД)
= 0,1 МК,МЛН (ДИОПСИД)
См. табл, 23
Кристаллическче фазы:
12-14 - о и P-CaSlO,,
15 и 1() — девитрит;
небольшое количество
кристаллов кристобалита
Тип стекла
1 Бутылочные стекла
| (доломитовые)
Тарные стекла для
ручной выработки
То же, длт
выработки на вакуумных
машинах
То же, для
выработки иа вакуумных
и фидерных машинах
2 3
v мк/мип
1 2
v мк/мип
t °с
1000
900
600
к
г
>
О 1
V MK/MUh
д)
t°C
1000
900
800
X
О 7
v мк/мип
t°C
WOO
900
800
W-i
\^
L .
■ >|
\^?\
1 2
V MK/MU*
Ж)
WOO
900
h.
0 1
v мк/мип
- 3
Рис. 65. Скорости кристаллизации стекол составов 72,5% вес. % SiO^, 15,0 % Na:0, 12,5 %
(AI2Os+MgO+CaO) в зависимости от температуры
а — 1,0% А120„ 7,5% ОЮ; б - 1,0% А1203, б % СаО; в — 1,5% А17Оя, 7,0% СаО; г - 1,5% А120„ 6,0%СаО; д - 1,5%
А1208, 5,о% СаО; е — 2,0% А1208, 8,0% СаО; ж — 2,0% А1203, 6,5% СаО, / — девитрит; 2 — волластонит; 3 — диопсид;
4 — кристаллизация не наблюдается
Глава IV. Кристаллизация стекла
89
о) %МдО
•аО-МдО-2Щ
6) "щш*«*№"
30,
0-3toO-6SitL
3 %ДЩ
Рис. 66. Кристаллизация стекол составов (в вес. %): 1,5 Si02.
15,0 Na20, 13,5 (AI203+MgO+CaO)
а — диаграмма верхней температуры кристаллизации: б —
зависимость максимальной скоросгн роста кристаллов от состава; цифры
над кривыми — содержание А1^03 в %
ю\
• /
'
1*
р"6''
//
/V*
/г/м
Л
н il
4L*\ .
1.*^
,0
^5
1150 ffOO 1050 WOO 950 900 850 t°C
Рис. 67. Скорости кристаллизации стекол AM (0), 1—6
(см. табл. 22) в зависимости от температуры
90 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Таблица 23
Кристаллизационные и выработочные свойства тарных стекол
№ 12—16 (по табл. 22)
стекла
в таСл.
22
12
13
14
15
16
Границы
расстекло-
вываиия
в *С*
1240—720
1235—730
1180—720
950—720
970—720
^макс
1160
1135
1050
910
870 '
V
макс
206
52,5
21
2.4
1.45
1 Вязкость 103 пуаз
*v
1190
1265
1240
1200
1200
V
90
0
0
о
0
Вязкость 104 пуаз
*v
1060
1G90
1160
1020
1015
V
60
33
-2
0
0
* Нижнюю границу определяли по результатам термообработки в течение 1
1 15 час. 1
Стекла, содержащие РЬО
Свинцовые стекла, содержащие более 60—65% SiOj или более
50°/о РЬО, обладают повышенной склонностью к кристаллизации
(табл. 24).
Таблица 24
Составы (в %) алюмомагнезиальиых стекол,
устойчивых против кристаллизации при температурах
800—1100СС в течение 9 часов и 830—900°С в течение 48 часов
SIOa
71.5
71.5
1 71.5
1 71,5
68.5
71.5
AljO*
3
MgO
2
4
6
3
3
3
GaO
i 9
8
i 6
8
9
7
NaaO
16
15
15
16
15
15
1
Линия оптимальных с точки зрения кристаллизационной способ-
ности, вязкости и химической устойчивости составов стекол системы
Глава IV. Кристаллизация стекла
91
КаО—РЬО—Si02 определяется уравнением Цшиммера: % КаО=-
— (76—% РЬО) • 0,27. Даииые о кристаллизации 10 стекол этой
системы приведены в табл. 25.
Таблица 25
Характеристика кристаллизации некоторых стекол системы
К20—РЬО—Si02
1
| SiOt
60.42
58,60
56,63
54.55
52.62
61.2
57.6
53,9
50.3
47.5
Состав в %
РЬО
33,14
33,07
33,04
33,04
33,09
24.61
29.27
34.11
39.37
46
К*0
6.08
8.07
10.16
12,16
14.03
13.33
11.96
10.75
9.20
6.5
's
1405
1335
1225
1050
860
1230
1140
1120
(9с5)
950
^макс
1370
1200
1050
850
700
1000
965
915
950
умакс '
! 79.5
36.7 1
3.51
0.10
0.03
0.43
(0,24)
0.42
0.28
Нижняя граница кристаллн-
гацчи при выдержке 3 часа —
700°, 24 часа — 620';
первичная фаза тридимнт
Характеристика кристаллизации некоторых свинцовых стекол,
содержащих одновременно Na20 и КаО, а также СаО и MgO,
приведена в табл. 26.
Таблица 26
Характеристика кристаллизации некоторых свинцовых стекол
SiO,
55,2
37.0
46.0
39.8
54.0
А1.0.+
0.2
0.4
0.3
Состав в %
РЬО
32.2
57.9
45.0
52.7
36,7
MgO
1.0
СаО
1.5
2,0
NazO
4.3
к*о
8.3
4.9 \
8.6 >
4.7 J
7.0
Кристаллизация
t^ = 830°; нижняя граница
кристалл»' ацчи — 60СЛ
максима 1ьная скорость кристалл'!-
: аци» — 0,18 мк мин при 750е;
np-i 750° : а 4 часа вырастают
кристаллы длиной 43 мк
(электровакуумное стекло)
Стекла не кристаллизуются
после шестл терчообраГоток
по Педдлю, не считай варки
Кристаллизуется лосле на- i
грсва н шестичасовой
выдержке прн,900*С
92 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Стекла, содержащие BaO, SrO и ZnO
Безборные стекла, содержащие более 25% ВаО, обычно легко
кристаллизуются.
Мягкое колбочное стекло состава 70,3% Si02, 1,4% AIjOs,
3,4% MgO, 5,5% CaO, 2,0% BaO, 16.4°/0 Na2Of 1,0°/0К2О
кристаллизуется в интервале температур от 600° (нижняя граница) до 820°
(температура ликвидуса); максимальная ЛСК, равная 0,14 мк/мин,
имеет место при 700°; при 650° в течение 6 час. вырастают
кристаллы длиной 16,6 мк.
При замене 1—4% NazO в стекле состава 73,5% Si02, 10,5% СаО,
16°/0Na2O на ВаО или SrO температура ликвидуса, температура и
значение максимальной JJCK повышаются; замена ле более 3—5%
СаО иа SrO оказывается благоприятной.
Стекло состава 78% Si02f 7% ZnO, 15% Na20 обладает
минимальной кристаллизационной способностью в системе R20—ZnO—
—Si02. Стекла, содержащие 10% Na20 и 15—30% ZnO, в интервале
температур 700—1200° не обнаруживают признаков кристаллизации.
Стекло состава 59,9% Si02, 0,6% (Al203+Fe203). 41,9% ZnO, 27,6%
(Na2OH-K20) не кристаллизуется после трехкратных нагрева и
выдержки в течение 6 час. при 900° С. При кристаллизации
содержащих ZnO стекол может выделяться виллемит 2ZnO ■ SiO*. Влияние
замены Si02 на ВаО или ZnO показано в табл. 27.
Таблица 27
Влияние замены Si02 на ВаО или ZnO на температуру ликвидуса
и максимальную скорость кристаллизации стекла состава (в %):
SiOa—65,2, А12Оз—10, Fe2Or-0.8. MgO—4. СаО—6,
Na20—11,7, K2O—2,3
Количество
ВаО вместо
| SIOt в %
0
2
4
6
%
1102
1090
1078
1060
• 1
макс
2.1
2,1
1.7
1.4
Количество
ZnO Еместо
1 S103b%
2
4
6
*,
1102
1106
1104
V
макс
2.8
3,8
4.7
Боросиликатные стекла
При введении В2Оз в стекла системы Na20—CaO—Si02 (область
тридимита) кристаллизационная способность вначале несколько
уменьшается, а затем опять повышается (максимум при 4—6%> В2О3).
В20з не .рекомендуется вводить в эти стекла вместо Na20.
Кристаллизация боросиликатных стекол описана в табл. 28.
Боросиликатные стекла с высоким содержанием Si02
(например, «пирекс») обладают значительно меньшей склонностью к
кристаллизации, чем безборные стекла с таким же содержанием Si02.
Таблица 28
Характеристика кристаллизации некоторых боросиликатных стекол
п/п
1
2
3
1
Состав в %
S02
80.75
68
69.2
В2О,
12,00
20
11,0
А1,0,
2,20
(с Fe2Ot)
3
-
MgO | CaO
-
-
-
0.30
-
-
(ВаО
-
-
2,8
ZnO
-
-
-
Na20
4.10
4
10,5
K,0
0,10
5
6,5
ASjO,
0,40
-
! -
•
Кристаллизация
Границы: 750 * ( в течение 22 час.) —1077° (тем-
пература ликвидуса); первичная , фача—тридимит,
при иагреве в течение 18 суток при 835' — тридимит
и кварц (.пирекс")
Практически не кристаллизуется; небольшие
внешние изменения: при 900° в течение 5 час; при
11U0°—4 часа; температура ликвидуса 4ниже 1100*
Границы: 700 — 970°, первичная фаза — тридимит.
Увеличение содержания BfO», BaO, К,0, введение
MgO, CaO, LijO уменьшает склонность к кристалли-
1 ^ации; увеличение содержания Na,0 не рекоменду-
1 ется (боросилнкатный крон)
■
Продолжение табл. 28
£
п п
4
5
6*
Состав в %
$Ю>
73
48,0
3U.5
В^Оз
6
4,0
11,5
* Увеличива
иие в это стекло
1 4 мол. % не реке
1
А1А»
5
-
3.0
гь содери
2 — 8 мо
►мендуетс
MgO
1
-
-
сание А
л. % С
Я. ЬЛШ
СаО
1
-
-
12Ов в
аО или
шие до
ВаО
3
29,5
45,0
стекле
SrO yj
бавок 5
ZnO
-
10,0
10,0
№'б не
!еньша
>b20| ci
NaaO
8
К.0
3
8,1
-
ре ком
вт его
4. в та(
-
ендуетс
кристал
*л. 29.
ASjOg
-
0,4
-
Кристаллизация
Границы: 850 (пленка в течение 30 мин.)—1130°
(температура ликвмдуса); скорость кристаллизации
при 1100" — 0,73 мк мин, при 1125° — 0,23 мк мин. \
Влияние малых добавок Мпб2 и FetO» см. в табл. 29.
После нагрева и выдержки в течение 6 час. при
900°С обнаруживается выделение кристаллов SiO,
Границы: от 715 до 810е за 3 часа или от 660 до
330° ьа 24 часа (пленка). Кристаллы первичной фа ы
l2BaO>?S!0»), пригодные для исследования под
микроскопом, удается вырастить только_за 500 час.
(тяжелый баритовый крон)
я во избежание выделения цельзиана BaO-AlaO,-2SIO,. Введе-
лизационную способность, введение MgO в количестве свыше
Таблица 29
Влияние некоторых добавок на кристаллизацию стекол
Добавки
формула
1
Mn02+Fe20, . . .
MnO, FeO, Fe20,.
Ионы Cu~*\ Ag\
Au (кроме того,
Sn2+ Sb3+)....
количество в вес.
% сверх 100%
2
0(5 } за счет Si02 ,
- 0,5
0,5
1-2
4
Несколько %
-0.1
Доли %
1 Типы стекол Гсоставы
в вес. %)
3
Состав 4 (см. табл. 28)
Глазури
Оптические стекла
Тяжелый флинт
Тяжелый баритовый
крои. Состав б (см. табл. 28)
То же
Глазури
Тарные стекла
Цветные и
светочувствительные стекла
Результаты введения добавок
4 1
Образуются мелкие частицы, не поддающиеся
измерению
Повышается склонность к кристаллизации
Ослабляется вредное действие MnO, FeO, Fe20,
Понижается кристаллизационная способность
Кристаллм?уется га 15 час. вместо 20 мин., как
в случае отсутствия добавки. Введение более 0,5%
Sb2Os неэффективно
Резко увеличивается кристаллизационная
способность
Кристаллчзуется во время варки.
Возможно выдел'ине шестиугольных пластинок
окисла сурьмы Sbm Оя (пока: атель преломления около 2)
Эффект светорассеивания (глушение)
Иногда даже при сравнительно нчзких
температурах наблюдается выделение окислов мышьяка в
виде игольчатых моноклинных кристаллов
В восстановительной среде образуются кристаллы
о 1
размером порядка 100 А. Стекла приобретают
специфическую красную (Си, Аи) или желтую (Ag)
окраску
Продолжение табл. 29
8
AgCl или.Аи нли
Си,0
"' Кроме того, CeOt,
иногда немного SnO|
SbjO,
0,001-0,20
0,001—0.03
0,001—1,0
0,005-0,05
F (NaF, CaFt,
Na, AlFd и др.) .
To же
Несколько %
Тоже
SIO,- 60-85; AltO,-2-25;
LitO - 5,5-15
(AI.O,: ШХ1.7), NatO+
+K«0<4, RO<5 и др.
составы
Различные составы (опало-
вые стекла)
Стекла систем
R.O-RO-ALO.-S'Oj
(например, S»Of—45,3;
А1,О,-Э0.в, М^О-12,1,
NatO-4,7, KeO-7,1, F-9)
Восстанавливаются ионы Си, Ар. Аи, в
результате действия коротковолновых
(ультрафиолетовых, рентгеновских) лучей н последующей
термообработки. Ионы Се выполняют роль оптического
сенсибилизатора
При кристаллизации основной массы стекла
коллоидные частицы Си, Ag. Аи с ановится центрами
кристаллизации спликаюв, которые заполняют
собой всю массу матер 1ала (до 95 % кристаллических
Фач—3-сподумен, кварц и др.); размер кристаллов
1—3 мк. Стеклокрмс1алличсскнй материал, полученной1
в результате крнсгаллн: ации. называемся пирокерамом,
фотокерамом, ситаллом. Ситаллы обладают олагопрмят
ным сочетанием многих физико-технических свойств
(прочности, термостойкости н др.)
Выделение фторидов щелочных и
щелочноземельных металлов, алюминия обусловливает эффект
светорассеивания (глушение).
Кристаллизация силикатных соединений в
опаловом стекле является его пороком
Материалы типа счталлов, содержащие
мелкие кристаллы (1—3 мк) типа мусковита . и
флогопита
Продолжение табл. 29
1
тю,+
Sn02, ZrOr ....
Соединения Р205 .
Соединения WO„
MoO
1 2
Несколько %
2
3
Несколько %
To же
1
Глазури
Sl02-47, BjO,-0,4, AI20,-13,
MgO-20, CaO-10,6,
Na,0-2,3, K,0-l,7
Глазури
Опаловые стекла различных
составов
Силикатные стекла
4 1
Выделяются: TiOs в виде рутила, реже—анатаза,
титан.гг (сФен) CaO-TiO,-SiO, (кристаллы размером
~ 1лне), 2ZnOTlOt, 2MgO-TiOl и др,; глушение
При кристаллизации (2-20 час. при 800—1000е)
выделяются мелкие кристаллы соединений группы
авгита. Образуется материал типа ситаллов
Глушение
Ликвация на силикатную н фосфатную стекло-
фазы с последующей (необязательной)
кристаллизацией фосфатного стекла; при этом образуются
различные фосфаты; глушение
Склонность к кристаллизации повышается
вследствие малой растворимости солей вольфраматных и
молибдатных кислот в стеклах
98 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Петрографическое и рентгеноструктурное
Сингонии: К—кубическая; Г—гексагональная; Т—тетрагональная; ТГ—
Ngt Nmt Np— соответственно больший, средний и меньший показатели
стояния в А для наиболее сильных линий рентгенограмм;
Формула
Название
Снн-
гоння
Облик кристаллов
N„
SIO,
SIO,
SIO,
LI.OSIO,
LI.O-2S10,
a-LltO.Al,0,-2SIO,
p-LI,0-A1,0,-2S10t
o-LI.O-AI.O.^SIO,
P-LljO'Al.O.^SIO,
p- кварц
т-трндимнт
р-крнстобалит
а-эвкрнптнт
0-эвкрнптнт
Твердые
растворы (3-эвкриптнта
а-сподумен
р-сподумен
ТГ I Призмы, зерна
Шестиугольные
пластинки»
копьевидные двойники
ТГ | Чешуйчатый,
октаэдры, иглы,
скелетные формы
ТГ I Иглы, призмы
Волокна, призмы,
таблицы
ТГ I Тригональные
1 пнрамнды
Тонкозернистые
агрегаты
Пластинки
Дитетрагональ-
ные дипирамиды
1.553
1,473—1,480
1.487
1.611
1.558
1,585—1,589
1.531
1.527—1,531
1,75
1.522
Глава IV. Кристаллизация стекла
99
Таблица 30
описание продуктов кристаллизации стекол*
тригоиальная; Р — ромбическая; М — моноклинная; ТК — триклинная;
преломления; 2V° — угол оптических осей; d—межплоскостные рас-
/ — нх относительная интенсивность (по стобальной шкапе)
AL
Np
Оптический
знак н 2V°
9
1.469—1,477
1.Б50
1,544
1.469—1,477
1,484
1.591
1.570—1,674
1.523
1,521—1.523
1.72
1.516
+0
+50
+0
.547 +(50—60)
+0
—О
+30
+о
3.34 1.813 1.539 1.380
100 J 90 ' 90 ' 80 '
1.372 1.198 1.182 1.080
80 ' 80 ' 80
4.11 3,92 3.83
90 '
4,34
100 ' 96 * 22 ' 1кГ
4.03 3.13 2.834 2.481
100 * 60 * 70 ' 80
1.924 1,867
60 ' 60
4,70 3,32 2,72 2,66
100
22 74
13
2.35 1,57
19 ' 30
4,70 3,75 3,67 2.72
и ' 13 ; loo ; н
1.98 1.47
24 ' 18
3.97 3,48 3.37 2,74
100 ' 80 * 80 J 80 '
2,55 1,374
100 ' 80
4,60 3,52 l№_ J^65
30 ' 100 ' 50 # 35
1,48 1.45 1,24
30 ' 35 ' 30
1.61
ю ;
3.97
ю ;
3,17
12
3,48
100 '
2.13
' 15
3,49
10
100 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
«-LIgO.Al.O.-eSIO,
N3,0510,
Na,02S10,
NHaO-3CaO-6SiO,
Na,0-2CaO-3S10,
2Na,OCa03SlO,
NaaOCaO-SIO,
NatO-2MgO-6S10,
NaaO-Al, 10,
p-NajO-Al/VKlO,
Твердые
растворы р-сподумена и
кристобалита
Твердые
растворы р-сподумена
Петалит
Девитрит
Карнегиит
Нефелин
М
м
Углы н широкие
таблицы
Призмы
Пластинки по
(010)
Пучки игл,
призмы
Полисинтетические двойники
М
ТК
Октаэдры
Сложные поли-
синтетические
двойники
Короткие призмы]
1.517-1.523
1,523—1,524
1.516
1.528
1.508
1.579
1.59Э
1.571
1.600
1.546
1,514
1,537
Глава IV. Кристаллизация стекла
101
Продолжение табл. 30
1.510
1.520
1.505
1.570
1.514
1.515—1.518
1.518—1.519
1.5С4
1.513
1.497
1.564
1.596
1.540
1.509
1.533
+0
" +0
+(82-84)
—(Очень боль-|
шой)
—(50—55)
+75
+(Большой)
-(12-15)
—0
3.72
100
3.04
100 '
4.85
60
3.27
100 '
3.54
60 '
2,066
70
2,57
48 '
1.75
40 ;
3,76
' 100
3.21
90 *
2,99
50 *
1.935
60
2.40
64 ;
1.428
2,576
50
1.88
28
40
3.25
100
_2.96
100 *
1.838
80 ' "
3.77 3,36
1.581
80 *
2.64
1.53
40
2.55
80 -,
1.489
80
.87
30
3,78
50
1.52
30
2.67
100 60
1.39
30
1,89 1.54
20
4.Г9
20
100 60
1.34 1.19
40 ' 30
2.67 1.89
JOO '
1.34
40
60
1.19
30
50
1.54
50
4,20 3.86 3,28 3.02
80 ' 90 ' 80 ' 100
2.89 2.35
60 ' 70
102 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
1
Ne,O.A!10,.6SlOi
KtO-SIO,
K.0.2SIO,
K*04SIO,
a-KiO-3CaO-6SiOt
P - K*0-3CaO-6SiOa
KjO-2CaO-9SiO,
KjO-CaO-SiOj
г^ОСаО.ЗБЮ,
KiOAleO^esiOg
P-KtOAljO.^lO,
p-K*OAltOf4S!Ot
KjO-AbCSiO.
a-CaSiO.
0-CaSiO.
2
Альбит
-
-
-
—
-
—
Адуляр
Калиофилит
p - лейцит
-
Псевдоволласто-
иит ,
Волластоинт
3
тк
р
-
р ]
р
М или
ТК
г
к 1
м
г
р
к
М или
ТК
ТК
4
Таблицы по (001)
Зерна
Шестиугольные
пластинки с
углами 40 и 80°.
двойники
Таблицы»
двойники
Призмы
Иглы, пластинки
Пластинки»
призмы
Пирамиды
Октаэдры
Призмы короткие
Призмы
Двойники
сложные
Октаэдры
Двойиики. аернв
1 Дощатый
5
1.539
1.528
1.513
1.482 1
1.59
1.57
1.535
1.605
1.525
1.532 1
1.509
1.540
1.654
1.631
Глава IV. Кристаллизация стекла
103
Продолжение табл. 30
1.532
1.521
1.509
1.572
1.523
1.508
1.610
1.528
1.520
1.503
1.477
1.575
1.56
1.515
1.600
1.519
1.527
1,508
1.610
1.616
+70
+35
—(Большой)
+(Большой)
+(БольшоА)
—(Большой)
+0
—62
+ (Очень мал)
+(0-8)
—39
4,11
3.21
2.95
50
100 50
1.82 1.46
40 ' 40
40
4.21
60
4,50
3.313 3.227
1 80 ;
1.490
100
2.560
60
1.792
80
4.26
60
3.10
2.61
40
6.80
60
60 '
2.22
60
5.3
70 ''
3.24
100
ВО '
2.14
60
3.60
60 '
2.92
70
90
3.42
100
3.42 3.23 2,80 2.44
20 ' 80 ' 60 * 20 *
1.99 1.97 1.47
'h 20 ' 100 ' 20
2.963 2.165 1.705
3.30
80
/
100
1.594
60 *
60
70
1.471
60
1.355
60
104 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
I
CaO.MgO.Si02-h
+ 10%2MgO-SlOB
в твердом растворе
CaO.MgO.2SlO,
2CaOMgO-2SIOt
mCaO-nMgO-(m-f-n) •
• SiO,
CaO.AIsO$2SiO,
2CaOA!80,SiOt
a-MgSIO,
P-MgSiO.
2MgOSiO,
2MgO-2AlaO,-5Si02
2
Монтичеллит
Днопсид
Акерманит
Пижонит
Анортит
Геленит
Клиноэнстатит
Энстатнт
Форстерит
Кордиерит**
3
р
м
т
м
тк
т
м
р
р
Р(°)
4
Зерна
Призмы
Короткие призмы
и таблицы по (001)
Призмы,
пластинки
Бруски, таблицы
Зерна, таблицы,
призмы
Кристаллические
агрегаты,
полисинтетические
двойники по (ул )
Волокнистые
агрегаты, призмы
Призмы
Призмы а),
волокна (|х)
5
1,651-1.655
1.694
1.638
1,705-1.751
1.589
1.669
1.660
1.658
1.668
1.528(«)
1,535foi)
Глава IV. Кристаллизация стекла
105
Продолжение табл. 30
6
1 1,646
1.671
1 —
1.684—1,722
1.583
1.654
1.653
1.651
1.528
7
1,638—1.640
1.665
1,631
1.682-1.722
1.576
1,658
1,651
1.650
1,636
1.524(a)
8
+(85—90)
+59
+0
+(0-30)
-77
—0
+53.5
+31
+85.1
Очень мал («)
1 9
2.86 2.65 2,57 1,81
70 ' 100 ' 50 ' 90 "
1,59 , 1.39
90 * 60
3,26 3,00 2.91 2,52
50 ' 100 ' 30 ' 100 '
2.01 1,62 1.42
75 ' 85 ' 80
1 3,088 2.874 2.480 2.039
70 ' 100 * 70 * 70 *
1,763 1,398
80 ' 70
4,03 3,18 2,94 2,51
30 ' 100 * 30 ' 50 *
2,14 1,840 1,765
30 ' 30 " 30
3,70 3.07 2,84 2.41
16 * 16 * 100 ' 24 '
2,29 1.75
16 " 40
3.27 3,15 2.96 2,86
71 * 71 * 93 ' 100 '
2,10 1,595
71 ' 86
3,51 2,85 2,47 1,472
100 ' 86 ' 57 ' 71 '
1.460 я 1,381
43 * 43
3,88 2.768 2.513 2.458 #
69 * 53 ' 73 * 100 *
2,268 1.748
59 ' 60
8,54 4,91 4,09 3.37
100 ' 60 ' 80 ' 80 '
3.13 3.07 2,64 1,685
80 ' 80 ' 60 ' 70
106 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
3A1.0.-2S10,
AlaO.SlO.
2ZnOSiO,
PbO-SiO,
BaO-SIO,
BaO-2SiO,
2BaO-3SIO,
2CaO-BaO-3S10t
BaOAltO,2SiO,
Ca(Mg,Fe) S1,(V
•CaFeAlSiOd
Муллит
Силлиманит
Виллемнт
Аламоэит
Цельзиан
Авгит
Иглы, призмы
Пучки игл.
волокна
1,677—1.684
Призмы
Зериа, лучки игл
Прнзмы
Зерна,
пластинчатые двойники
Волокна
Столбы, зериа
Призмы
Глава IV. Кристаллизация стекла
107
Продолжение табл. 30
9
1.644
1,658—1,662
1,961
1.674
1.612
1.625
1.593
1.704
1.642
1.657—1.661
1.692
1.947
1.673
1.597
1.620
1.668
1.587
1.723
+(45—50)
+(20-30)
+0
—(70-80)
+29
—75
+54
-О
+(60—80)
+60
3.423 3,386 2.693
100 100 ' 75 '
2.546 2,608 1.523
83 ' 100 ' 83
3.423 3,368 2.893
100 ' 100 ' 50 '
2,687 2.546 2.204
50
83
100
3,487 2.844 2,632 2,323
60 ' 80 * 90
1,849 1.423
80
80
100
3,58 3.36 3,24 3,02
100 ' 100 ' 80 ' 80 '
2.78 2.29 1.93
80 ' 80 * 80
3.70 3.41 3.13 2.25
40 ' 100 ' 34 ' 34 *
2.09 2,05
40 * 30
4,00 3,14 2.77 2.27
100 " 60 ' 36 ' 50
2.23 2.17
50 ' 50
3.75 3.68 3.30 3.26
100 ' 80 ' 70 ' 42
2,78 2.14
75 * 41
2.57 2.09 1.79 1.58
100 ; 75 ' 75 * 60 ''
1,53 1,50
60 ' 60
2.98 2.522 1.619 #
100 ' 100 ' 100 '
1.412 1.324 1.071
100 ■ 80 ' 100
108 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
1 1
KMgi(OH,F)1(AlSl,Ow)
KAUOH.FMAlSl.Ow)
А1.0.
MgOAI.O.
ТЮ,
TIO,
СаО-ТЮ,
CaOTlO.SiO,
MeO-TiOg
I 1
2
Флогопит
Мусковит
а-глиноэем
(корунд)
Шпинель
Анатаз
Рутнл
Псровскит
Титанит (сфеи)
-
3
м
м
тг
к
т
т
к
м
г
4
Шестиугольные
таблицы
Шестиугольные
таблицы
Трех-и
шестиугольные
пластинки, ромбоэдры
Октаэдры
Пирамиды,
таблицы
Зерна, призмы
Кубы, октаэдры
и пр.
Таблицы, призмы
-
5
1,558—1,565
1.588
1.768
1.719
2,561
2,895
2.34
2,008
2,31
Глава IV. Кристаллизация стекла
109
Продолокение табл. 30
1.558—1.564
1.582
1.908
1.520-1.535
1.552
1.760
—(0-20)
—(35—50)
—0
2.488
2.609
1.899
1.95
—О
+0
+28
10.00
100 '
3.35
loo" •
2.175
80
2,62
1.БЗЗ
; 90
Г2.435
80
10.03 4.52 3,342 2.568
100 ' 70 ' 90 ' 100
1.987 1,498 1.297
80
100
3.48
41
4.62
80
2.55 2.08
50 ' 84 '
1.60 1.37
100 ' 50
80
1.739
41
2,41
100 '
1.419
100
2,01
80 : "
1.047
; 70
1.М2
80
3.51 2.379 1,891
100 ' 22 * 33 '
1.699 1.665 1.480
21 '
3.245
100 '
1.6Я7
19
2.4Ь9
41 '
А»62!
13
2,188
22
1.360
50
2.69
100
16
1.903 1.552
80 " 80 *
1,017 0.897
60
16
1.345
60
70
3.20 2.98 2.59 2.26
100 " 90 ' 100 ' 70
2.05 1.63 1.41
60 ' 70 ' 90
2.74
100 '
2.55 2.23
70 f 80 '
1.72 1,47
90 ' 60
60
ПО Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
1
MgO-2TiOf
гМдО-ТЮ,
2ZnO TIO,
ZrO,
2rO,-SIO,
NaF
KF
CaFt
3NBF-A1F.
2
-
-
-
Бадделеит
Цирков
Вилномит
-
Флюорит
Криолит
3
К
К
м
т
к
к
к
м
4
Призмы
-
-
Таблицы
Призмы,
пирамиды, двойники
Кубы
-
Кубы
Псевдокубичес-
кмй по (001) и (ПО),
двойники по (НО)
5
2.27—2.37
-
2.20
1.968—2.015
1.326
1.352
1.434
1.340
Глава IV. Кристаллизация стекла
111
Продолжение табл. 30
6
-
—
-
2,19
-
—
%
—
1.339
7
2.16—2.22
—
-
2.13
1,923-1.960
-
-
—
1,338
8
+
—30
+0
-из
9
4.96 3,50 2,75 2,21
42 ' 100 ' 75 * 23 *
1.86 1,54
66 ' 50
4.92 2.55 2.10 1,63
40 * 100 ' 80 ' 50 *
1.50
80
2.54 2,11 1,62 1.49
100 ' 60 ' 90 ' 100 *
1.10 0,97 0.86
90 ' 100 ' 100
3,18 2.85 1.852 1.814
100 ' 100 ' 100 ' 100 '
0.Я91
100
4,43 3,29 2.51 2.05
50 ' 100 ' 100 ' 30 *
1.90 1.71
25 * 75
2.66 2.32 1.64 1,340
60 ' 100 ' 100 * 90 '
1.161 1.038 0,915
60 ' 80 ' 70
3.08 2,66 1,88 1.54
27 ' 100 ' 83 ' 27 '
1,191
20
3.16 1,93 1,65 1.370
67 ' 100 ' 50 * 23 *
1,356 1,117
23 ' 30
4,51 3.88 2.75 2.33
20 * 20 * 67 * 40 '.
1.94 в 1.57
100 ' 53
112 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
3AlF.-5NaF
A1F,
Р-Са,(Р04).
СавРаО,
NaPO.-I***
NaPO.-II****
Хиолит
Пирамиды
1.349
ТГ
SnO,
Касситерит
Квадраты,
волокна
Призмы корот-
кие, пирамиды
1.605
1.480
1.529
2.093
■ Описываются только такие модификации веществ, которые могут существо
* Пр i температуре нчже 925* кристалл ч^уется т. н. у. - кордиерит; который
* Поручен крнсталли ащей вблизи температуры плавления (630).
* Получен кристаллизацией стекла при температуре около 450°.
Глава IV. Кристаллизация стекла
113
Продолжение табл. 30
1.342
1,60
1.478
1.510
1,585
1,474
1,498
1.9Э7
—(Малый)
—80
+73
+0
2,902 2.324 1.199 1.792
90 '
1.
90
551 1
100 *
2,13
100 '
3,22
63
3.31
100
4.99
50
4,98
30
3,34
100
1.758
100
0,«84
90
А89
' 100
1.90
25
3,20
' 48
1,98
64
3.83
1 60 "
3,02
60
3.50
' 30 '
3.07
40
2.64
' 63 '
90
.501 1
90 '
1.588
100
0.933
90
2,62
' 75 '
1,74
' 50
3 03
64 *
1.83
1 48
3.38
100 *
2.74
' 50
3.26
30 '
2.86
' 100
2.36
18 *
.67
10
' 90
.296
90
1,254
1 90
1,94
31 '
2,78
100 '
3,31
50 '
3.09
40 '
1,75
63 '
вать при комнатной температуре.
представляет собой скелетные формы а-кордиерита, пропитанные стеклом.
Глава V
ПЛОТНОСТЬ СТЕКЛА
Плотностью называется количество массы, содержащейся
в единице объема данного тела.
Удельным весом называется вес единицы объема тела,
иными словами, удельный вес представляет собой силу, с которой
Земля притягивает к себе единицу массы. В разных точках земного
шара силы притяжения не вполне одинаковы. Поэтому численно
удельный вес (Г/см3 или Г/мл) несколько отличается от плотности
(г/см3 или г/мл).
Единицы Г/см3 или Г/мл совпадают с точностью до пятого
знака, так как 1 мл= 1,000028 см3.
Плотность имеет значение при теплотехнических,
строительных и конструкционных расчетах, служит косвенным средством
контроля постоянства состава стекла, является важной величиной,
фигурирующей в теориях строения стекла.
1. ЗАВИСИМОСТЬ ПЛОТНОСТИ ОТ СОСТАВА СТЕКОЛ
Среди практических силикатных стекол наименьшую плотность
имеет кварцевое стекло (стеклообразный кремнезем). Добавки к
кремнезему любых других окислов, исключая В203, ведут к
повышению плотности. Только стекла системы Si02—В203 отличаются
плотностью еще более низкой.
Плотность главных стеклообразующих окислов, находящихся в
стекловидном состоянии, характеризуется следующими средними
значениями: В203— 1,833, Si02 —2,203, Р205 —2,737, Ge02 —3,638.
Плотность некоторых стекол приведена в табл. 31.
Наиболее резкое повышение плотности силикатных стекол
происходит при введении окислов РЬО, Bi203, Ta205, \V03. Плотность
стеклообразного метасиликата свинца близка к 6; ныне известны
стекла, плотность которых доходит до 8.
Существует несколько методов, позволяющих вычислять
плотность силикатных стекол по их составу. При ориентировочных
подсчетах пользуются аддитивной формулой, имеющей вид
где сц — содержание окислов в стекле в вес. ч.;
di —факторы плотности (константы);
4 — плотность стекла.
Плотность промышленных стекол
Таблица 31
Наименование стекол
Кварцевое
Листовое вертикального
Химико-лабораторное,
№ 23 ,
Электротехническое ЗС-4
Компоненты в вес. %
S10,
99,95
71.4
68,38
55,3
58,8
20,3
РЬО
30,0
79,0
BaO
19,9
B,Ot
2.66
3,8
Alt03
1,2
3,88
1.7
Na,0
16,2
9,42
3,8
2,8
K80
7,14
9,2
10,3
0.4
ZnO CaO
4,1
7,9
8,51
MgO
3,0
АзЛ
0,3
0.3
Плотность
при
комнатной
температуре в г. см*
2,21
2,5
2,48
3,05
2,85
5,97
116 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Средние расхождения между вычисленными и измеренными
значениями плотности при расчетах по формуле (1) могут достигать
нескольких процентов.
Лучшие результаты получаются при применении других,
несколько более сложных методов расчета.
Пользуясь формулами
или
*<**
2ам.ч
2ам.
.4
Vi
чМ,
2au.4V{
(2)
(3)
можно рассчитывать плотность стекол со средней точностью ±0,4%.
Содержание в стекле каждого из окислов выражается в весовых
частях [аь.ч\ или в молярных частях [ам.ч ]; Mi— молекулярные веса
окислов. Сумма весовых
или молярных частей
может быть любым
целым или дробным
числом- Величины Vi
обозначают молярные
объемы окислов. Они
являются переменными для
окислов S1O2, В203, РЬО,
CdO и вычисляются по
дополнительным
правилам.
Можно
пользоваться также формулой:
±=Z*iVi.
(4)
SOD WOO
Температуру °С
Рис. 68. Зависимость плотности
стекла от температуры (состав стекла в
%: SiOc—67, СаО—10, Na20—15,
Я. 203- 5, А1203—3)
Пунк^р' л г.э>.;мана интерполяция
где vi — константы
разные для четырех
областей составов в
зависимости от содержания
Si02 в стекле;
Vi—содержание
окислов в стекле в весовых
ДО 1ЯХ. __
_ Величины di t vi и
Vi приведены в табл. 32.
2. ЗАВИСИМОСТЬ
ПЛОТНОСТИ
ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
Плотность всех
стекол уменьшается с по-
Таблица 32
Коэффициенты для расчета плотности
Окислы
1
SiO,
тю,
ZrO,
(В')*
В,0, (В*)*
| А120,
Fe,0.
ВеО
MgO
df [по Бей-
ли,
формула (1)]
2
2,24
-
-
2,90
2,75
-
-
3,25
V, при коэффициенте /- от 0,27 до 0,5[по Хэггннсу н Суну, формула (4)]
/^=0.27-0,345
3
0.4063
0,319
0.222
0.590
0.791
0.462
0.282
0.348
0.397
/^=0,345-0,40
4
0.4281
0,282
0,198
0,526
0,727
0,418
0,255
0,289
0,360
/s.=0.40-0,435
5
0,4409
0.243
0,173
0,460
0,661
0,373
0,225
0,227
0.322
/s=0,435-0,50
6
0,4542
0,176
0,130
0,345
0,546
0.294
0,176
0.120
0,256
V* см3!моль
[по Аппону,
формулы (2), (3)]
7
27,25—26,10
20,5
-
18,5—38,0
40.4
-
7.8
12.5
118
Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
CNJ
«О
габл.
ш
а
X
Q)
С)
о
CL
t:
г*
(О
ю
^"
со
см
i
■*
■ч*
184
о
231 1
о
О)
.25
о
285
о
о
со
^*"
о
о
оо
145
о
171
о
.185
о
8
см
о
1
1
о
«Л
°
см
i °*
104
о
122
. о
см
,13:
о
§
о
щ
ьГ
О
сз
Ю
»л
■ч*
135
о
168
о
г-
.18
о
о
о
35
ю
о
N
-18.2
i
сэ
г<-
093Е
о
114
о
to
.12
о
§
о
1
1
О :
■а
:
23.5
■
1
о
CN
0807
о
0926
о
1Л
,09
о
8
о
ч
о
О
1
261
о
350
о
см
.40
о
см
•о
■*•
о
1
1
о
J
:
см
о
см
281
о
324
о
О)
я
о
к
со
о
8
СО
о
2
«,
ч»«
со
329
о
357
о
*
.37
о
S
СО
о
о
см
со
о
*
235
о
250
о
00
53
о
8
CN
О
(
1
О
CZ
!«?
эрдииаци]
другими.
о н
15
а 1^,
I S
^ X
S5
ra ?
So1
1 >
82
* X
четверной
ых система
op в
иарн
о х
1 ю
•
Глаза V. Плотность стекла
119
вышением температуры. Типичная кривая изменения плотности
показана на рис. 68.
При повышении температуры от 20 до 1300° плотность
большинства практических стекол уменьшается на 6—12%. Величина
уменьшения плотности при увеличении температуры определяется
коэффициентом расширения.
При отжиге происходит увеличение плотности стекла. Величины
плотностей хорошо и плохо отожженных стекол различаются во
втором десятичном знаке. Так, например, у стекла, имевшего в
закаленном состоянии плотность 2,5164, после отжига она повысилась
до 2,5356.
Методы определения плотности стекла описаны в главе XI.
Глава VI
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТЕКЛА
1. ПРОЧНОСТЬ
Механические свойства стекла зависят от характера
напряженного состояния и определяются сопротивлением сжатию, изгибу,
растяжению, удару, внедрению и др.
Стекло неодинаково ведет себя при различных типах
деформаций. Так, например, по сопротивлению сжатию стекло имеет высокую
прочность, а по сопротивлению удару — весьма низкую.
Недостаточная механическая прочность и хрупкость стекла
является главным препятствием более широкого применения стекла в
качестве строительного и конструкционного материала.
Для повышения механических свойств стекла предложен ряд
способов: закалка, армирование, триплексование, травление
поверхности и покрытие ее различными пленками, микрокристаллизация
{ситалл, пирокерам).Эти способы позволяют повысить сопротивление
изгибу: закалка в 4—5 раз, травление и покрытие пленками в
5—10 раз, микрокристаллизация в 10—15 раз.
Прочность стекла зависит от состава, температуры, состояния
поверхности, размеров, скорости нагружения, условий испытания
стекла, наличия дефектов, степени отжига и др.
Прочность массивного стекла при разрыве или изгибе в
зависимости от состава колеблется в пределах 5—10 кГ/мм2. Прочность
стеклянного волокна составляет 300—400 кГ/мм2. В то же время
известно, что теоретическая прочность стекла при разрыве,
рассчитанная разными способами, составляет около 1000 кГ/мм*.
Различие теоретической и технической прочности обусловлено
поверхностными трещинами и царапинами, негомогенностью, наличием слабых
мест в структуре и другими причинами.
Прочность стекла при сжатии составляет 50—200 кГ/мм2\ при
ударном изгибе 1,5—2,0 кГ/см2.
Прочность стекла при статическом изгибе почти не отличается
от прочности при растяжении.
Величина предела прочности стекла в значительной степени
определяется условиями испытаний. Обычно применяют испытания на
поперечный изгиб, при котором поврежденные при вырезке образца
края могут находиться как в сжатом, так и в растянутом состоянии
(прочность поврежденных краев), и испытания на симметричный
Глава VI. Механические свойства стекла
121
изгиб (прочность поверхности), при котором края образца находятся
в сжатом состоянии (см. главу XI).
В связи с этим различают прочность поврежденных краев и
прочность поверхности, причем последняя значительно превышает
первую.
Зависимость прочности от состава
Прочность стекол в зависимости от состава колеблется в
пределах 3.5—8,5 кГ/мм*.
Повышают прочность окислы CaO, B203, BaO, ZnO, A1203.
Прочность стекла может быть приближенно рассчитана по
формулам аддитивности:
°r=/iPi + /2P2+ —Ь/пРп;
где
Л. Л. -
Fu F2> .
Pi, Pi* •
02 = Fi Pi + F2P2 H \-Fn Pn*
с—значение прочности на растяжение в кГ/мм2;
о2—то же, на сжатие в кГ/мм2;
.., /„—расчетные коэффициенты (табл. 33);
.,Fn — то же;
., рп — содержание окисла в стекле.
Таблица 33
Коэффициенты для расчета прочности на растяжение и на сжатие
Коэффициенты
/
\F . . . . .
О
0.09
1.23
О
а?
0.065
0.9
С
0.075
0.76
О
<
0.05
1.0
Окислы
О
«я
и
0.2
0,2
С
2
0.01
1.1
с
0.05
0.62
О
с
N
0.15
0,6
О
IX
0.025
0.48
Z
0.02
0.6
О
ч2
0.05
Влияние состояния поверхности
Прочность стекла в значительной степени определяется
состоянием поверхности.
Зависимость прочности образцов стекла толщиной 5 мм от
состояния поверхности приведена ниже.
Состояние поверхности в кГмМ*
Естественная (огненная полировка) 21.8
Поцарапанная наждачной бумагой № 00 13,1
То же. бумагой №150 4.1
Шлифованная и полированная 7,1
Полированная без шлифовки 21,5
Шлифованная н полированная с последующей закалкой
до 1.5 порядка 18.0
122 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Наличие дефектов края образца оказывает значительное
влияние на прочность. Значение прочности стеклянных пластинок в
зависимости от характера обработки края приведено в табл. 34 и 35.
Если при испытании плоскость, поврежденная алмазом,
находится в сжатии (положение а), то прочность пластинки оказывается
выше по сравнению с положением, когда поврежденная плоскость
испытывает растяжение (положение б) (табл. 34).
Таблица 34
Зависимость прочности стеклянных пластинок
от обработки краев
Толщина
стекла
в мм
1.5-1.7
1.5—1.7
2,7
2.7
б
6
Расстояние
между
опорами в мм
90
55
90
55
55
Б5
Прочность в кГ мм7
при положении стекла
а
19.8
21,4
23.7
22.6
17.0
6.4
б
7.2
7,5
6.5
7,4
5.9
| 6.0
Примечание 1
ч
Стекло пер-
1 тнкального
вытягивания
Полированное
При испытании по методу центрального изгиба, когда
исключается влияние поврежденного края, получены следующие данные
(табл. 35).
Таблица 35
Средняя прочность на изгиб
Количество
испытанных образцов
82
78
82
Толщина стекла в мм
1.5—1.7
2,7
5
Средняя прочность
на изгиб в кГмм*
24,7
23,7
21.8
Влияние отжига
В табл. 36 и 37 приведены показатели прочности оконного
стекла заводов Гусевского имени Дзержинского, Борского имени
Горького и Мерефянского, в зависимости от степени отжига. Состав
стекла завода имени Дзержинского следующий (в %): SiC>2— 71,4;
А120з — 0,54; Fe203 — 0,17; СаО —8,53; MgO — 3,01; Na20—15,83;
SO3 — 0,52. Составы стекол других заводов почти не отличаются
друг от друга.
Сопротивление поперечному изгибу определялось на пластинах
стекла с необработанными краями размером 100x200 мм,
помещенных на двух металлических валиках, центры которых располагались
на расстоянии 185 мм. Нагрузка передавалась с помощью третьего
валика (табл. 36).
Глава VI. Механические свойства стекла
123
Таблица 36
Значения среднего сопротивления изгибу
Стекло*
Одинарное \
Двойное j
• В табл. 36
а двойного 2,7—3,3
Группа отжига
Средняя разность
хода лучей в ммк.'см
Среднее сопротивление
изгибу в кГ!мм%
1 7.1 1 5.36
2 8.7 5.00
3 10.5 4.88
1 7.6 4.07
2 9.0 3.9
3 11.0 3.59
и далее принята толщина стекла одинарного 1,9—2.4 мм,
мм.
Из данных таблицы видно, что с увеличением остаточных
напряжений в 1,5—2 раза величина сопротивления изгибу понижается
иа 9-12%.
Сопротивление удару измерялось на пластинках стекла 100Х
ХЮО мм, помещаемых на деревянную рамку с окленными резиной
выступами.
Пластинки фиксировались зажимами, а удар производился
падающим шаром весом 66,44 г. Сопротивление удару
характеризовалось суммарной работой разрушения и выражалось в кГ см/см*
(табл. 37).
Таблица 37
Показатели сопротивления удару
Стекло
Одинарное \
Двойное 1
Средняя разность хода лучей
в ммк,см
8.7
10.8
7.5
9.2
Среднее сопротивление
удару в кГ-см1см*
3.20
2.09
1.56
1.39
По данным Китайгородского И. И. и Бережного А. И.,
высокотемпературный отжиг образцов (длиной 120 мм, шириной 22—23 мм)
промышленного стекла (Гусевской завод имени Дзержинского)
позволяет значительно их упрочнить (табл. 38 и 39).
124 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Таблица 38
Предел прочности при изгибе в кГ/см2
1 Время выдержки
1 при температуре
отжига в час
0.0
3,0
7.5
15.0
30,0
60.0
Тянутое стекло
4,5 мм
800
1127
ИЗО
1178
1225
1230
5.9 мм
768
1005
1245
1210
1297
1357
Прокатанное
1 стекло 7 мм
727
1132
1470
1433
1431 1
1376
i
1
Таблица 39
Предел прочности при ударном изгибе в кГ • см/см2
Время выдержки
при температуре
отжига в час
0.0
3.0
7.5
15.0
30.0
60.0
Тянутое с текло
4,5 лш
1.67
2,72
2.90
3.67
4.37
3,66
5,9 мм
1,80
2,63
3.20
3,68
4,10
4,30
Прокатанное
стекло 7 мм
1.81
3.12
3.83
3,41
3.58
3.74
Влияние свили
Особо опасна свиль, 'находящаяся в состоянии растяжения и
расположенная на поверхности изделия или вблизи ее. Участок
стекла со свилью ослаблен и является исходной точкой разрушения.
В сочетании с растягивающими усилиями при изгибе, тепловом
ударе и других напряжениях такая свиль резко снижает прочность
стекла.
Таблица 40
Сопротивление удару в кГ • см/см2
Стекло ~
Одинарное ....
Нормальные
образцы
2.7
1.48
Свили
в толще
образца
2,47
0.54
по всему
сечению
2,31
у поверхности
0,74
0,41 1
Глава VI. Механические свойства стекла 125
В табл. 40 приведены данные испытания на удар шаром весом
66,5 г, а в табл. 41—сопротивления изгибу нормальных пластинок
оконного стекла н пластинок неоднородного стекла.
Сопротивление изгибу
Таблица 41
1
I Стекло
Одинарное:
свилистое
Двойное:
Толщина в мм
2,22
2,29
2,87
2,77
Сопротивление
изгибу в кГ мм*
5,08
3.80
3.80
3.30
Зависимость прочности от размеров
Влияние размеров стеклянных образцов на прочность
(масштабный фактор) проявляется главным образом при изменении толщины,
что особенно видно на примере стеклянного волокна. Ниже
представлены результаты испытания образцов из стекла вертикального
вытягивания различной толщины.
Толщина стекла в мм
Прочность в кГ.ммР:
1 при поперечном изгибе . .
, симметричном изгибе .
2
4,9
15,5
4
4,9
10
6
5.0
8
7
5,2
7
8
5.3
6,5
9 |
5.4
6 1
Усталость стекла
Скорость приложения нагрузки, т. е. время ее действия от
начала нагружения до разрушения стекла, оказывает значительное
влияние на прочность. При более продолжительной нагрузке стекло
обнаруживает меньшую прочность, чем при кратковременной
(табл. 42).
Влияние времени нагружения показано на рис. 69.
Воздействие длительных нагрузок на стекло сопровождается
снижением предела прочности (усталость), определяемого обычно при
быстром приложении нагрузки (10—20 сек.). При длительном
воздействии нагрузок прочность снижается примерно в 3 раза, после чего
снижение прекращается.
126 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Таблица 42
Зависимость прочности от продолжительности нагружения
Стекло
Оке иное, вертикального
вытягивания
Полированное
>
Продолжительность
нагружеиия
£5 сек.
1 мин.
30 мин.
1 сек.
40* мин."
2 часа
40£час.
Прочность на
изгиб в кГ мм9
9.2
6.8
б.б
7.2
4.7
4.2
3,3
Этим обосновывается наличие для стекла безопасной
длительной нагрузки и выбор коэффициента запаса прочности, равного 3.
+V
о» л
\
3
,2
X
ч
oxJ
^nJp0
2,6 2,7
2fi 2,2 3,0
Lgcfuf/cM2
3,1 3,Z
Рис. 69. Зависимость времени
разрыва от нагрузки в логарифмических
координатах для силикатного стекла
в атмосферных условиях и при
нормальной температуре
/ — данные Престона; 2 — прочность при
изгибе (по Голланду н Тернеру);
3 — то же (по Бартеневу)
Установлено, что если изделие из стекла не разрушается при
действующих напряжениях в течение месяца, то оно способно
выдерживать эти напряжения длительное время (годы). Циклические
нагрузки снижают прочность стекла аналогично статическим.
Усталость стекла обусловлена влиянием окружающей среды.
Глава VI. Механические свойства стекла 127
Влияние окружающей среды
Воздействие окружающей среды вызывает снижение прочности
и при кратковременных нагрузках. Прочность образцов из стекла,
предварительно обработанных в вакууме, снижается на 15% при
увеличении относительной влажности от 0 до 100%, а при изменении
ВО
200
120 160
<j кГ/ммг
Рис. 70. Влияние среды на разрушение
стеклянных волокон из алюмоборосили-
катного стекла при длительном действии
напряжений (по Аслановой)
/ — неполярный керосин; 2 — вода; Р0 —-
безопасная нагрузка
вакуума от 0,05 до 750 мм рт. ст. прочность снижается «а 200%.
Наибольшее понижение прочности вызывает вода (рис. 70).
Прочность
Условия испытания в кГ;мм%
на воздухе, 20°С 5^3
в воде:
20°С . . . 4,2
80°С 3,9
Специальная обработка стекла в воде может увеличить его
прочность; при обработке в автоклаве при давлении 50 ат в течение
24 час. обнаружено повышение прочности на 300°/о.
Воздействие газов, содержащих S03f C02 и др., увеличивает
прочность.
Зависимость прочности от температуры
Прочность стекла минимальна при +200°. При температуре
—200° и +500° прочность повышается примерно вдвое. Увеличение
прочности при снижении температуры объясняется уменьшением
действия поверхностно-активных веществ (влаги), при высоких темпе-
128 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
ратурах появляется возможность пластических деформаций. Зави-
сгмость прочности от температуры показана на рис. 71.
В интервале температур от —30° до +60° прочность стекла
практически не меняется.
-200-100 0 100 200 300 409 SOB
Температура, °С
Рис. 71. Зависимость прочности
стекла от температуры (по Станворту)
Свойства стекол повышенной прочности
Прочность отожженных стекол может быть повышена «путем их
закалки и травления, а также сочетанием этих методов. Например,
прочность на изгиб после закалки повышается в 4—5 раз, достигая
величины 30—40 кГ/мм2. Промышленные закаленные стекла имеют
прочность около 20—25 кГ/мм2.
Установлено, что при травлении стекла плавиковой кислотой
происходит растворение поверхностного слоя, при этом удаляются
наиболее опасные дефекты, в результате чего прочность стекла
может быть повышена в 3—4 раза и более.
При стравливании 70—100 мк слоя поверхности стекла 20%-ной
плавиковой кислотой получены следующие результаты (табл. 43):
Таблица 43
Зависимость средней прочности от толщины образца
Число образцов
203
97
1 73
Толщина в мм
1.5—1.7
2.7
б
Средняя прочность
в кГ.мм*
54
57.7
49.5
Упрочнение стекла с помощью стравливания поверхностного
дефектного слоя стекла и с последующей защитой полученной
поверхности силиконовой пленкой применено голландской фирмой Тет-
Глава VI. Механические свойства стекла
129
тероде. По утверждению фирмы, в результате этой комбинированной
обработки стекла его прочность возрастает в 20 раз.
С. И. Сильвестровнч и И. А. Богуславский разработали метод
термохимической обработки стекла, в результате которого
сопротивление изгибу увеличивается до 55—57 кГ^мм2.
Стекло нагревают до температуры на 5—10° ниже температуры
начала размягчения и выдерживают при этом в течение 5 мин.,
затем погружают в ванну с кремнийорганической жидкостью
(например, этилполисилоксановой жидкостью), а затем высушивают при
200° С. Такая обработка позволяет получить закаленное стекло с
поверхностью, защищенной кремнекислородной пленкой (Si02).
Комбинируя методы закалки и травления, прочность стекла
может быть повышена до 80—90 кГ/мм2, но при этом нижняя граница
(минимальные значения прочности отдельных образцов одной серии)
лежит в пределах 30—40 кГ/мм2.
Ввиду того, что поверхность стекла легко может быть
повреждена механическими царапинами и воздействием окружающей
среды, ее защищают (обычно после травления) различными
гидрофобными покрытиями, которые сами по себе прочности не изменяют.
Механические свойства стеклокристаллических материалов
показаны в табл. 44.
Таблица 44
Показатели свойств стеклокристаллических материалов
Свойства
Модуль упругости
в кГ,см? 10 ....
Коэффициент Пуас-
Прочиость при из-
Твердость по Кну-
1 ппу при нагрузке:
Б00 г
Пирскерам (США) :
£606
' 1,22
j 0,245
14.0
698
619
9608
0,878
0.25
11,4—16,1
703
588
Стекло ,
7900 1
0,675
0,17
3.5—6,3
532
477
7740
0,658
0,20
4.2—7,0
481
442
Высокоглн-
ноэемистая
керамика
28,15
0.32
28.1—35,2
1880
1530
Прочность отдельных экспериментальных образцов пнрокерама
составляет 42—56 кГ)мм2. Прочность полученных в СССР образцов
стеклокристаллических материалов (ситаллов) достигает 80—
90 кГ/млР.
2. ТВЕРДОСТЬ
Твердостью называется способность данного материала
сопротивляться проникновению в него другого тела. Поскольку одно
тело может проникать в другое различными способами, то
существуют различные виды твердости: склерометрическая, твердость на
130 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
вдавливание, абразивная и др. Каждый из видов твердости может
измеряться различными методами, причем значения твердости
зависят от методов ее измерения.
Критерием склерометрической твердости обычно
служит ширина царапины. Царапание осуществляют алмазной иглой
с радиусом закругления порядка 2 мк под нагрузкой от 0,15 до 5,0 г.
Царапины появляются уже при незначительных нагрузках, но если
последние очень малы, то на стекле может царапаться только
поверхностная коллоидная пленка.
Существует два вида царапин: пластические,
образующиеся при малых .нагрузках, и вибрационные, появление которых
сопровождается скалыванием краев и возникновением трещин..
Понижение прочности стекла вызывают лишь царапины второго
типа.
Критерием твердости вдавливания (микротвердости)
служит размер отпечатков, получаемых на поверхности стекла
при вдавливании в него более твердого тела. Для изменения
твердости вдавливания широко применяют прибор П.Л1Т-3 (см.
главу XI).
Микротвердость одного и того же стекла зависит при прочих
равных условиях от нагрузки на пирамиду. В качестве стандартной
для стекол целесообразно принять нагрузку от 50 до 100 г. При
более высоких нагрузках вокруг отпечатков появляется много трещин
и сколов, подчас не позволяющих делать измерения. Вследствие
трудностей стандартизации условий опыта (например, состояние
поверхности) результаты определения твердости иногда резко
расходятся. Так, микротвердость кварцевого стекла по данным разных
авторов колеблется в пределах от 670 до 1200 кГ/мм2.
Среди силикатных стекол наибольшей твердостью обладает
кварцевое стекло. Твердость силикатных стекол тем больше, чем
меньше при прочих равных условиях радиусы входящих в них катионов.
Катионы Ме-*" и Ме2"^" можно расположить в следующие ряды, в
порядке вызываемого ими повышения твердости стекла: К < Na~*~<
<Li+; Ba2+<Sr2+<Ca2+<Mg2+<Be2+;Cd2+<Zn2+; Fe2+<Co2+<
<Ni2"h В боросиликатных стеклах наблюдаются отступления от
этой закономерности.
Добавление к стеклу окислов Na20, К2О, РЬО ведет к
понижению твердости. В щелочных стеклах при замене Si02 окислами
МеО (исключая РЬО) твердость повышается, а в бесщелочных
наблюдается обратное явление.
Микротвердость стекол зависит от состава и, как видно из
данных табл. 45, меняется в 2—3 раза.
Микротвердость большинства стекол уменьшается с
повышением температуры. Зависимость микротвердости плавленого кварца
от температуры показана на рис. 72, а для известково-натриевого
стекла — на рис. 73.
Абразивная твердость измеряется объемом стекла V,
сошлифоваиным данным шлифовальником и данным абразивом с
единицы поверхности стекла за единицу времени при определенном
давлении и скорости шлифования. Абразивную твердость удобно
Глава VI. Механические свойства стекла 131
Таблица 45
Твердость вдавливания (микротвердость) и абразивная твердость
некоторых промышленных стекол и других материалов
Материалы
Мнкротвердость
И в кГ,млО
Коэффициент
объемной
сошлифовываемости кварцевым
песком № 100 с водой
Мрамор
Стекло:
SlO8-20% \
РЪО-80% /
ТФ-4
Ф-2
БК-6
оконное .
К-8
вертикального вытягивания1
циркониевое2
кварцевое
Горный хрусталь
Электрокорунд . - .
Карбид:
кремния
бора
Алмаз
90
290
400
450
500
540
565
620
702
780
1060
2060
3000
4800
10060
14.00
10,50
6,50
4,46
3.47
3,41
2,65
1.00
0,39
1 S102—72,38; А120,—0,86; СаО—8.08; MgO—2,90; NasO—15,60; Fe,0.—0.1;
SO.—0.58.
2 SiO,—62,5; Na20—14,0; K20—2.5; ZrO,—21,0.
выражать коэффициентом объемной сошлифовываемости Ny равным
отношению сошлифованных объемов Vx исследуемого материала и
эталона V3T.
Между абразивной твердостью V и микротвердостью на
вдавливание И существует определенная связь. Производительность
процесса шлифовки стекла и других хрупких материалов обратно про
порциональна квадрату их твердости, т. е.
V = k
1
Я2
132 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Это уравнение применимо при условии, если микротвердссть
абразивных порошков в 2—3 раза больше микротвердости
шлифуемых материалов. Сравнительные данные о твердости стекол см. в
табл. 35.
-200 0 200 Ш 600 В00 ОТ
Темперошура, °С
Рис. 72. Зависимость
микротвердости плавленого кварца
от температуры
woo,
^ 90Ц
\ 800\
^ 700\
^ 6001
i veal
'I J
100 200
Температура^ °С
Рис. 73. Зависимость
микротвердости известково-нат-
риевого стекла от
температуры
3. УПРУГОСТЬ
Деформация твердого тела считается упругой, если она
исчезает после удаления нагрузки, и пластической, если она
полностью или частично остается после снятия нагрузки. Пластическая
деформация у стекол практически отсутствует. Упругие свойства
стекол характеризуются модулем упругости (модуль Юнга),
коэффициентом Пуассона и модулем сдвига.
Модуль упругости Е. В области упругих деформаций связь
между напряжениями и деформациями в простой форме выражается
законом Гука
где о — нормальное напряжение;
£ _ коэффициент пропорциональности или модуль
при растяжении (сжатии);
с — относительная продольная деформация-
упругости
Глаза VI. Механические свойства стекла 133
Модуль упругости характеризует сопротивляемость материала
деформации, поэтому является одной из важнейших констант,
единица измерения модуля — кГ/мм2 или кГ/см2.
Предел прочности силикатных стекол лежит ниже предела
пропорциональности, поэтому для стекол закон Гука применим при
всех нагрузках вплоть до разрушения.
В зависимости от химического состава стекол модуль упругости
может изменяться от 4800 до 8300 кГ/мм2.
Окислы СаО и В203 (до 12%) повышают значение модуля
упругости, щелочные окислы понижают его. Окислы MgO, ZnO, BaO,
PbO, А12Оз при замещении ими кремнезема увеличивают модуль
упругости стекол, но они влияют меньше, чем СаО и В2О3.
Модуль упругости может быть ориентировочно вычислен по
следующей формуле:
E = ElPl + E2p2 + -~+Enpn,
где Ей £2» • •, Еп— удельные коэффициенты окислов в стекле
(табл. 46);
Р\\ р2, • -, Рп—содержание окислов в стекле в %.
Таблица 46
Коэффициенты различных окислов для расчета упругости стекла
Окислы |
к,о
MgO
СаО
ZnO
BaO . ...
в2о,
AljOs
SiO,
pto5
AS206
Значения коэффициента для стекол
не содержащих
в2о.
61
40
70
52
46
180
1 70
40
не содержащих
РЬО
100
70
40
70
100
70
60
150
j 70
40
содержащих В,0,
н РЬО
70
30
30
30
55
25
130
70
70
40
Величина .модуля Е закаленных стекол на 8—10% ниже, чем у
отожженных. Химическая обработка (травление и покрытие
пленками) не изменяет значения Е. Методы определения модуля упругости
см. в главе XI.
134 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Коэффициент Пуассона. Неорганические стекла являются изо
тройными материалами, поэтому поперечные деформации в
различных направлениях равны, а так как предел прочности стекол не
превосходит предела пропорциональности, то отношение поперечной
деформации к продольной является величиной постоянной и
служит характеристикой упругих свойств стекла. Абсолютная величина
этого отношения называется коэффициентом поперечной деформации
или коэффициентом Пуассона, который может быть вычислен по
формуле
£i
е
где р. — коэффициент Пуассона (величина безразмерная);
Ч — относительная поперечная деформация;
е — относительная продольная деформация.
Коэффициент Пуассона может быть измерен с помощью
проволочных тспзодатчиков.
В зависимости от химического состава величина коэффициента
Пуассона изменяется от 0,18 до 0,30. Для наиболее
распространенных плоских стекол вертикального вытягивания величина
коэффициента Пуассона примерно равна 0,22.
Величина коэффициента Пуассона может быть вычислена по
формулам аддитивности
^ = Pi н + Р2 (*> + Рз Рз Н \-Рп Рл ,
где рь2,з— содержание окисла в стекле в %;
И**——удельный коэффициент (см. приведенную таблицу).
кислы
Si02
в,о8
ZnO
РЬО
£ЧР«
BaO
Коэффициент p.
0,00153
0.00284
0,00346
0,00276
0.00175
0,00365
Окислы
Na80
к2о
CaO
Р2О-.
MgO 1
Mn2Oe )
Коэффициент p.
0,00431
0,0039
0,00416
0,00215
0,0025
Модуль сдвига G характеризует способность стекол
сопротивляться деформации сдвига (скола). Величину его можно измерять с
помощью ультразвуковых колебаний или вычислить по формуле
F
G =
2(1 + fi)
где G — модуль сдвига в кГ/см2\
Е — модуль упругости в кГ/см2;
[а — коэффициент Пуассона.
Для обычных листовых стекол величина модуля сдвига равна
примерно (2,2 -=- 2,8)105 кГ/см2.
В табл. 47 приведены величины модулей упругости и сдвига и
коэффициента Пуассона по данным Г. М. Бартенева.
Глава VL Механические свойства стекла 135
Таблица 47
Модули упругости и сдвига и коэффициент Пуассона некоторых
промышленных стекол
Стекло
Листовое:
вертикального вытягивания . .
Боросиликатиое . ....
Цнркоиовое . .
Кварцевое прс зрачн.»
Свинцовое ...
Модуль Юнга
в кГсм'-10"'
6.8
6.9
7.4
7.2
8.0
7.1
6,2
6,2
Коэффициент
Пуассона
0.22
0,22
0,21
0,18
0.2
0,2
Модуль сдвига
вкГслР-КР
2.76
2.82
3.06
3.05
2.58
2.58
4. ХРУПКОСТЬ
При обычных температурах неорганические стекла разрушаются
только в хрупком состоянии, т. е. без какой-либо пластической
деформации при полном соблюдении закона Гука.
Мерой хрупкости стекол принято считать сопротивление
его динамическим нагрузкам (удару). Способность
стекла сопротивляться удару можно определить путем проведения
ударных испытаний — сбрасыванием шара на стекло, на
маятниковых копрах и другими способами (см. главу XI).
Сопротивление стекла удару или ударная вязкость является
условной характеристикой. При расчетах деталей на динамические
нагрузки необходимо иметь представление о способности материала
поглощать энергию удара в упругой форме, а также количество
энергии, поглощаемое образцом до разрушения.
Сопротивление стекла удару характеризуют работой
разрушения стандартных образцов А в кГсм% ударной вязкостью ап в
кГ см/см2 и показателем хрупкости Gz в к Г см/см3 (см. главу XI).
Необходимо отметить, что данные, полученные различными
авторами при оценке хрупкости, нельзя сравнить между собой
вследствие различия механических и методических условий испытаний и,
кроме этого, нельзя сравнить их с показателями хрупкости других
материалов (пластмасс, металлов).
При испытаниях стекол наблюдается резкая зависимость
результатов от размеров и формы используемых образцов, а также
скорости удара.
Результаты определения ударной вязкости стекла и стеклокри-
сталлических материалов в зависимости от температуры, полученные
при испытании на маятниковом копре в Институте стекла и
выраженные по ГОСТ 258-41 и 4647-55 (см. главу XI), приведены в
табл. 48.
136 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Таблица 48
Значения ударной вязкости стекла м ситалла
! Наименование
I материала
1
1 Стекло
►
1 )
.
Стеклокри-
сталллче-
ский
материал
1 J
Температура
в °С
20
300
500
600
700
750
20
700
800
900
950
а в кГсм'см*
1.32
1.07
1.18
1.46
2.86
3.26
2.38
3,14
2,16
2,9
3.07
о вкГсмсм*
1 0,13
0,11
0,12
0.15
0.29
0.33
0.24
0,31
0.22
0.29
0.31
Из данных таблицы видно, что с повышением температуры
ударная вязкость у стекла увеличивается в большей мере, чем у стекло-
кристаллического материала. Численно ударная вязкость стекол и
стеклокристаллических материалов в десятки и сотни раз меньше,
чем у металлов.
Величина ударной вязкости стекол зависит от прочности стекла.
Так, например, у закаленных стекол ударная вязкость в 5—6 раз
выше, чем у отожженных, а у стекол упрочненных травлением
плавиковой кислотой, в 3—4 раза больше, чем у необработанных.
В меньшей степени ударная вязкость зависит от химического
состава.
Введение в состав стекла окиси магния, кремнезема, железа
увеличивает сопротивление стекла удару на 5—20%, введение борного
ангидрида — до 50%, окись бария несколько снижает
сопротивление стекла удару.
Глава VII
ТЕРМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТЕКЛА
Термические свойства стекла имеют большое значение как при
выработке стеклянных изделий, так и при их эксплуатации. В
табл. 49 приведены наиболее важные термические свойства стекла.
Таблица 49
Термические свойства стекла
Свойства
Удельная теплоемкость ....
Коэффициент:
температуропроводности . . .
линейного расширения ....
Символ
.1
X
а
а
Размерность
кал г град
кал см сек град
ккил м час град
см' сек
м%,час
1/град.
°С
Интервал I
изменения
0,08—0.25
0.0010^0.0032
0.3—J.2
0.0063—0.0010
0.0024—U.0004
(5—150). 10~7
50—1000
1. ТЕПЛОЕМКОСТЬ
Удельной теплоемкостью называется количество
тепла, требуемое при данной температуре для нагрева единицы
массы вещества на ГС. Истинная удельная теплоемкость равна
_L *!L
СЖ т ' dt '
где т — масса тела;
dQ — затраченное количество тепла;
dt — повышение температуры.
С повышением температуры удельная теплоемкость возрастает.
Особенно быстро она -начинает расти в аномальном интервале. В
расплавленно-жидком состоянии теплоемкость тзкже продолжает
увеличиваться с температурой (рис. 74).
Ю—1637
138 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Обычно пользуются понятием средней удельной
лоем кости в интервале температур от t\ до U
теп
H — tx
Теплоемкость зависит от химического состава стекла. Si02, AI2O3,
B203l MgO, Na20 и особенно Li20 повышают теплоемкость стекла.
Стекла, содержащие большое
количество РЬО или ВаО,
имеют низкую теплоемкость.
Влияние остальных окислов
выражается слабее.
Теплоемкость можно
подсчитать по формуле
с = 2 p^i,
где pi —весовые проценты
данного окисла;
Ci—эмпирический
коэффициент теплоемкости стекла
(табл. 50), или по формуле
at + с0
i
5
а
•I
0,32
0.30
0%2Ь
0,26
0,2*
1 '
1
i f
-^
1 ~
|._ 1
J00 400 500 600 700
TtMntpwnypn, °/f
600
Рис. 74. Зависимость теплоемкости
силикатного стекла от
температуры
0,00146/.+ 1 '
где а = 2 р,- а,- и с0 = 2 pt coi
(см. табл. 50)
Теплоемкость
табл. 57.
некоторых промышленных стекол приведена в
2. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
Способность тела передавать тепловую энергию в направлении
более низких температур называется теплопроводностью.
Количество тепла, протекающее через тело в единицу времени,
равно
где Q — количество тепла;
5 — площадь сечения;
A t — разность температур;
& — толщина;
X — коэффициент теплопроводности.
Коэффициенты, полученные Вильнером и Ильиной, дают
хороший результат для оптических стекол, Шарпом и Гинтером — для
бессвинцовых стекол.
Глава VII. Термические свойства стекла 139
Таблица 50
Коэффициенты для расчета теплоемкости
Окислы
Температурный интервал в °С
15-100
(по Вни-
кельману
и Реньо)
15-100
(по Внль-
неру и
Ильиной)
0—1300 (по Шарпу
и Гннтеру)
и1
ьо<
SIOt . . . .
В,Ож . . . .
А1яО, . . . .
As»0. . . . .
Sb20, . . . .
MgO
CaO . . . .
BaO . . . .
ZnO . . . .
PbO . . . .
LiaO . . . .
NasO . . . .
K2O ....
Pt05 ....
Fe,Ot ....
Mn,0, . . .
SO,
Ошибка в %
0,001913
0,002272
0,002074
0,001276
0,002439
0,001903
0,000673
0,001248
0.000512
0.005497
0.002674
0,001860
0.001902
0.001600
0,001661
0,00170
0.00210
0,00195
0.00125
0,00120
0,00245
0,00150
0,00665
0.00105
0.00054
0,00255
0,00155
0.000468
0.000635
0,000453
0.000514
0,000410
0.000130
0,000829
0,000335
0,000830
0,1657
0,1380
0,1765
0.2142
0,1709
0.4900
0,2229
0.2019
0.1890
5-8
Коэффициент теплопроводности X показывает,
какое количество тепла при установленном тепловом потоке
протекает в единицу времени через две противоположные грани
кубического сантиметра вещества при разности температур в 1°С.
С повышением температуры теплопроводность стекол возрастает.
Для обычных стекол при нагревании до температуры размягчения X
приблизительно удваивается. Для стекла типа пирекс
\ = A + B\gT .
где А =—0,003523;
5=0,002454.
Зависимость X
на рис. 75.
Увеличение в стекле количества Si02, A1203, B203, Fe203 приводит
к повышению теплопроводности. Наибольшую теплопроводность имеет
кварцевое стекло, для которого в системе CGS X =0,0032, для боро-
для кварцевого стекла от температуры показана
140 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Таблица 51
Коэффициент для расчета теплопроводности стекол
(в калIсм сек град)
Окислы
(по Руссу)
(по Паль-
хориу)
|(по Вильне-
ру и
Ильиной)
SiO.
В.О,
Al.O.
AS.O.
SbtO,
Fe.O.
MgO
CaO
BaO
ZnO
PbO
Na,0
KaO.
2,30
2.35
3.20
3,87
3,90
3.90
7.10
5.90
10,0
2.90
2.90
3.00
3.70
6.25
6.55
4,55
8.80
11.85
8.65
11.70
10,70
13,40
0.0220
0.0150
0.0200
0,0084
0.0320
0.0100
0,0100
0.0080
0.0160
0.0010
0.0208
0.0361
0.0255
0.C166
0.0155
0.0319
0.0277
0.0075
0 0166
0.0127
0.0305
0.0138
!
1
!
Рис.
0t0f2
OfiW
0.003
0,006
0.004
0,002
0 200 400 600 800 WOO
Температура, ° К
75. Зависимость теплопроводности
плавленого кварца от температуры
Глава VII. Термические свойства стекла
141
силикатного стекла X =0,0030. Стекла, содержащие большое
количество РЬО или ВаО, имеют низкую теплопроводность. Так,
стекло, содержащее 50% РЬО, имеет X =0,0019.
Коэффициент теплопроводности можно рассчитать с помощью
эмпирических формул:
по Руссу
х- '
ZojAf
^-■100
Р/
где vi = (значения ki н pj находят по табл. 51);
У Pi
^П
pi — вес. % данного окисла,
по Пальхорну или Вильнеру и Ильиной -
X = Z pi lt
(значения Xj нз табл. 51).
Коэффициент температуропроводности а
характеризует скорость изменения температуры в нестационарных
тепловых процессах
■-/*■
где р — плотность.
Значения коэффициентов тепло- и температуропроводности для
некоторых промышленных стекол приведены в табл. 57.
3. ТЕРМИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ
Термическое расширение стекла характеризуется
коэффициентом линейного расширения (а ) и коэффициентом
объемного расширения (р). Между этими двумя величинами существует
простое соотношение (Р=3а), и поэтому обычно пользуются олыг»й
из ннх, чаще а.
Коэффициентом линейного расширения а
называется отношение приращения стержня единичной длины к
изменению температуры, вызвавшему это приращение,
--L dl
а~~ /о " dt
или
1 Д/
142 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
где /о — длина стержня;
Д / — приращение стержня;
Д t — разность температур от /i до /г-
Коэффициент линейного расширения стекла до температуры
размягчения практически можно считать постоянным, не зависящим от
температуры н от теплового ттрош-
лотго стекла.
А1 | | | | J Закаленные стекла (рис. 76)
имеют коэффициент линейного
расширения всего на «несколько
процентов больше, чем
отожженные стекла того же состава.
На рис. 77 и 78 даны кривые
расширения стекол и металлов,
применяемых в электровакуумной
промышленности.
Коэффициент линейного
расширения зависит от химического
состава стекла. Увеличение
содержания Si02, В203, А1203, ZnO,
ZrCb уменьшает, а введение
окислов щелочных металлов, СаО,
ВаО, наоборот, повышает его
значение.
В зависимости от
химического состава значение коэффициента
линейного расширения колеблется от 5,8. 10—7 до 150 • 10—7. Расчет
о производят по эмпирическим формулам
а = Хр(П1 ,
где значения а* берутся из 2—4 граф табл. 52.
Более точные результаты (±2,2. 1С-7) дает формула Аппена:
\z
/'
/
>tf
<
\
г
ч
V
100 300 500 t°C
Рнс. 76. Кривые теплового
расширения отожженного и
закаленного стекол
/ — отожженное; 2 — закаленное
«/ = '
2/Я/ Q-i
100
где mi—содержание окисла в мол. %.
Значения а2 берут по 5 графе табл. 52, причем «,* для SiCfe, ТЮ2,
В203 и РЬО рассчитывают по следующим соотношениям:
5SiO8-107=38-l»°(^SiO2-67);
при msi0j < 67 мол • %
°skv107 = 38;
аВг0> -10' = 12,5 (4 — 40 — 50
'"МеО + mMe2Q ~~ mAlgO,
где ^ =* ■
m
вао.
Глава VI/. Термические свойства стекла
143
AL,fl3
Рис. 77. Кривые теплового расширения некоторых
металлов, спаивающихся со стеклом
/ — медь; 2 —железо; 3— хромистая сталь (Сг=26%); 4--
ллатина; 5 — молибден; 6 — вольфрам; 7 — ковар; 8 — ннваг
5\
k
3
?
1
С
\/
А г/
]/ Л /
у 1у
^ъ
~~1
z7
1^/
J^ I
A I
I
6
5
Ч
3
2
1
WD 200 300 kOO SOQ t°r
Рис. 78. Кривые теплового расширения некоторых
электровакуумных стекол
.;лЗ / —кварцевое; 2 — № 17; 3 — ЗС=9; 4 — ЗС=5; 5 — № 46;
ш 6 - ЗС-8; 7 - № 401; 6 - ЗС«4
!f2
6\
7,
^
у
^2
//^4
— 3
100 200 300 Ш 500 t ° G
144 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Таблица 52
Коэффициенты линейного расширения
Окислы
Значения коэффичпеггов при температурном
интервале в °С
20-100
по Вчи-
кельману
и Шотту
по Инглишу
и Тернеру
50—170
по Силь-
верману
20-400
по Аппсну
[ SiO, .
ТЮ,
ZrO,
[ SnO,.
AlfO,
ВаО.
| SbjO,
As,0.
BeO .
MgO.
I CaO .
SrO .
BaO .
ZnO .
| CdO ....
PbO ....
MnOCMnjO^
FeO (Fe,Ot)
CaO ....
NiO . . . .
CuO ....
0.27
0.43
1,67
0.033
0.67
0.033
1.67
1.00
0.60
1.00
0.05
1.37
0,23
0.14
—0.66 (0—12)
1,20
0.67
0.45
1.63
1.40
0.70
1.06
0.24
0.24
0.60
0.73
1.36
1.08
LI.O . .
NafO. -
K.0 . -
CaF,. . .
Na, SiFe .
Na, AIF.
P.O. . . .
3,33
2.83
0.67
4.32
3,90
0.67
6,56
3.86
3.20
Глава VII. Термические свойства стекла
145
МегО —окислы Li20 и КгО, а МеО —окислы CaO, SrO, BaO,
CdO.
Для стекол, у которых ty>4,
аВА*107==50;
apbo,№=120 + 5(pMeO-3).
В стеклах, содержащих меньше 3% МегО, и в стеклах,
удовлетворяющих отношению
тМ.Ч) + тМе Оя 1
/77 Я д
тМего 3
apbo.10'=130.
aTiOi.107 = 30-l,5(/rzslOi^50)
при 80 > fnslo > 50 .
Значения коэффициентов термического расширения для
промышленных стекол приведены в табл. 57.
При спаивании стекла со стеклом, металлом или керамикой
важнейшим фактором прочности спая является согласование
коэффициентов расширения спаиваемых материалов.
Спаивание с кварцем осуществляется через несколько переходных
стекол (табл. 53). При спаивании стекол с коэффициентом
расширения (80-^-90) . 10~7 применяют легкоплавкие припаечные стекла
(табл. 54).
Таблица 53
Переходные стекла от кварца к вольфраму и молибдену
1 Марка
стекла
КварЦ ■ • • •
П5. ...
П7
П2 ... .
пз .....
П15
№ 123 ... .
1 !
Si08
99,8
89.0
89,5
88.0
83.0
78,5
77.5
Химический состав в вес. %
В.О,
8.5
9.75
10.0
11.5
15.0
14.0
А1?0,
0.1
2.0
0.25
—
2,0
2.0
1.5
СаО
0,1
—
! —
. —
—
—
' —
к2о
—
—
—
1.0
1.5
1.5 |
1 NieO
0.5
0.5
2.0
2.5
3,0
5.5
Коэффициент
, расширения
1 а-107
5.8
15.1
18.7
24,3
29.1
33.4
42.0
146 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Таблица 54
Припаечные стекла
SiO,
5
4.5
4
3.5
—
3
2.5
2.5
1.8
Химический состав в
AUO,
5
4.5
4
3,5
—
11
2,5
2.5
—
в2о,
10
11
12
13
20
11
18
14
12.4
вес. %
| РЬО
1 80
80
80
80
80
75
72
67.5
68.4
ZnO
—
-
—
—
—
—
5
15
17.5
Коэффициент рас-
1 ширеиня
j о-Ю7
93.4
94.5
94.3
94.8
99.0 1
83.0
83.0
81.3
81.3
Темпе- 1
ратура
размягчения в °С
399
394
394
393
403
440
428 1
414
402
4. ТЕРМОСТОЙКОСТЬ
Способность стекла выдерживать резкие перепады температур
без разрушения называется термостойкостью. Мерой
термостойкости является разность температур, которую выдерживает
образец без разрушения. В отличие от других свойств
термостойкость является характеристикой стекла как материала, зависящей
от интенсивности теплоотдачи на поверхностях стекол н
геометрических размеров испытуемых образцов (табл. 55).
Таблица 55
Зависимость термической устойчивости А* листового
стекла от тол шины а
Охлаждение в воде
Дг в град.
122
95
91
84
81
80
75
55
а в мм
1.35
2,10
3,04
3,90
4,52
5,75
П. 00
16,9
Охлаждение в воздушном потоке (31,4 м'сек)1
Л* в град. | а в мм
487
397
254
230
197
124
87
2,13
3,00
4,00
4,62
5.70
10,90
17.10
Глава VIL Термические свойства стекла 14/
Термостойкость по Винкельману равна
'г-*1 = Д* = л^г1/— .
аЕ Г ср
где п — константа;
о — прочность на разрыв в кГ/см2\
Е— модуль Юнга;
р — плотность.
С изменением химического состава наиболее сильно изменяете*
коэффициент линейного расширения, в то время как отношение -—
остается почти постоянным. Поэтому Дуглас предложил формулу
аЦ х 1150-Ю-6,
которая дает несколько завышенные результаты.
Термостойкость при охлаждении гораздо ниже, чем при
нагревании, и в значительной степени зависит от условий охлаждения.
Так, при полном охлаждении термостойкость равна
а при местном охлаждении
аЕ
3 аИЗг(1—^)
2 аЕ
где р. — коэффициент Пуассона;
°нзг — прочность на изгиб в кГ/см2.
Зависимость термостойкости листового стекла от интенсивности
теплоотдачи показана в табл. 56.
Термостойкость также повышается с увеличением прочности
стекла. Термостойкость ряда промышленных стекол приведена в
табл. 57.
Таблица 56
Зависимость термостойкости листового стекла от условий
охлаждения
Охлаждающая
среда
Воздух
Вода
Условия охлаждения
Естественная конвекция
Скорость нормального
потока в м'сек:
1
ю
50 ...
100 . - .
Скорость погружения
образца 0,2 м'сек . .
Коэффициент
теплоотдачи
в кал/см?-
-сек град
0.26-10—3
з-ю—3
10-Ю—3
24-10—3
35-10—3
137. Ю-3
Термостойкость
А/°С
Не разрушается
То же
350
140
100
80
148 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Термические свойства некоторых
Тип, мерка стекла
SiO.
2
А12Оа
3
в2о,
4
СаО
5
MgO
6
РЪО
7
Химический
ВаО
8
ZrO,
9
состав
ZnO
ю I
Листовые и специ
Листовое:
ВВС
прокатное . .
Боросилнкатное .
Цнрконовое . .
Водомерное. . .
Малощелочное 13-
Свиицовое
Кварцевое
№ 17 .
№2
БД-1
№ 35 (молибденовое)
J* 43 (молибденовое)
J* 40 (мазда) ....
№ 16 , . .
№ 55{увиолевое) . .
ЗС-4 ........
ЗС-5 калиевое . . .
ЗС-5 натриевое . . .
ЗС-8 . ,
ЗС-9
№ 401
С-88-13
№ 23
№ 815
№ 2Э
71.4
72.4
71.4
62,5
79.7
63.5
38,1
100.0
1,2
0.5
0,2
2.6
15.5
3.4
—
7.8
12.0
—
1.8
7.9
12.4
1.4
0.3
13.1»
0.4
3.0
0.1
0.4
0.2
4,0
0;4
—
—
—
-
■ 52.0
—
—
—
-
-
21.0
—
-
—
—
-
Электротехни
73.0
71,9
69.5
63.0
68.5
57,6
67,5
72.5
55,3
66,9
67,5
66,5
68,8
68,1
69.5
—
—
—
1.5
2.5
25.0
2.5
1.5
1.7
3.5
3.5
3,0
1.55
4.0
—
16.5
-
—
24.9
17.2
—
2.0
5.5
—
20.3
20.3
23.0
26.52
4.0
2.0
5.5
5,5
7.4
7.Q-
3.5
7.2
5,5
3,5
3,5
8,0
2.1
3.5
6.0
30.0
2.0
5.0
2.0
1
1 1 I 1 ы Г 1 1 1 1 1 1 1
5.0
7.0
[ 68.4
74.0
68,6
3.9
3.0
3.7
2.7
3.0
—
8,5
6.0
7.5
—
4.0
3.5
—
-
-•-
Химнко-лабора
—
-
3.5
—
—
—
—
—
—
о
го
I
1
1
1 — 1 — 1 78
S
1
1
1
о
о
I
1
1
| - | - | 79
S
1
1
1
СО
Л.
1
1
1
1
8
S
1
1
1
-.1 2
=
о
со
4ь
N3
£
со
■ч
00
■ч
СО
со
со
00
ел
О
S |
о '
О)
00
со
""■*
5
ЕЛ
55
—
со
о
Ol
ел
1
1
1
1
ел
кэ
1
1
I
1
о
ел
1
1
1
1
со
00
1 1
1 1
1 1
! 1
ел
4ь
I
1
!
1
со
ю
1
1
1
1
Ю 1
о
1 1
1 1
1 1
1 1
КЗ 1
О --
1 1
1 1
1 1
1 1
м
СП
1
1
1
1
»
о
1
1
1
1
м
о
1
1
1
1
м
ел
1
1
1
1
8 &
оо со *. ел
2 8 8 8
8 ё 8 8 § 8 8
о о о о о
I = Ьз V I I h к
о о о о
1 '■'II 1§
to ел 2. 4-
о о о
I I
I
о о о
1111
о. о
8 8
( I
О СО О СП •— Ю
1 1
о
1 I
I I
1 1
*к
со
о
3
1
1
1
ю
ел
1
1
1
1
~
кэ
1
1
1
1
1
о
S
0,43
1
1
|
о
о
1о
1
1
I I
со
о о о
8 8 8 I 8
в) Л. J*. СП
00 О СО СО
о с о о
с맧йй§88
о о о о о о о
м 5 ьг I ■= ьг кз к>
о ■ о о о о о о
8 8 8 I 8 8 8 8
СО *- КЗ й Й М Ю
КЗ ^J *- -»1 — Ю |—
Z
и
о
о
С/5
о
>
о
S?
о град.
-1
Термостойкость
Теплоемкость в
кал/г град
Теплопроводность
в кал.см сек; град
Температуропроводность в емчеек]
ол
Я
, сл
■■о
£
о
я
я
н
о
2
я
я
X
о
я
я
СО СЛ КЭ — *. W 3 О*
36.3
ро
00
15,9
1
1
1
41,4
1
1
32.7
4.8
13.2
1
1
1
45.9
1
3.5
| 50.2
3.1
3.3
1
1
!
30.2
I
9.5
49,5
1
4,8
1
1
2.6
21.5
1
12.5
1 63.1
1
3.2
1
1
1
Vi
i
5.2
1
1
1
1
65.3
1
1
1
1 46.5
1
1
1
1
47.0
1
1
1
1 47.0
1
1
1
1
46.4
1
1
1
1 47.6
1
1
1
1
45.7
1
1
1
5
ел
1
1
1
1
12.3
1
1
1
1 52.9
1
1.4
1
1
35.7
1
1
1
68.9
I
*~
1
1
1
2.8
1
1
69,7
1
10.7
1
1
1
1
1
2.. 1
72.5
4.0
6.0
7.0
1
1
1
1
*
80.5
2.0
12.0
0.5
66.0
5.6
10.2
!
1
1
8.4
1
4.5
68.0
00
7.1
2.9
1
1
w
i
167.4
2.2
3.9
6.3
кэ
ё*э
1
1
0.9
2.3
68.0
4.0
1
7.0
3.0
1
1
3,5
1
?
4.0
0.5
СО
2.4
1
1
2.8
1
71.0
3,4
1.4
7,2
2,5
1
1
1
о
$
s
I
о.
C5
CN
8
a>
00
' r-
CO
—
"*
2
2
=
1
1
1
s
In.
1
1
1
1
Ю
CN
О
i
1
1
Z
г-
1
1
1
1
^
1Л
CO
J
1
1
§
8
1
1
1
1
1
1
1
1
о
CD
К
1
1
1
1
«О
CN
CN
1
1
1
О
00
1
1
1
1
In.
CN
00
1
1
1
8
00
1
I
1
1
1
4*1
CO
0,0022
I
CO
00
о
1
%
1
1
1
1
CN
О
CM
0,0025 j
1
о
g
о
8
8
1
]
1
1
о
о
1
1
1
1
8
1
1
1
1
1
со
1
1
1
g
1
1
1
1
1
о
CN
1Л
00
§ 8 8 8 8 8 8 8 8 8 I 8 8
oooooooo'oo о о
CNc00iOlN.|«»|N.CO0i00 In. O»
888S88888S I В В
о
00
о
о
СО
IN.
О
о
3
о
о
б
о
о
2
о
о
1Л
о
о
о
о
о
097
о
о
S
о
о
1Л
5J<
о
о
123
о
о
1Л
lO
о
1 I I 1 I I I I I I
1
со
О
I
1
со
о
1
1
со
о
1
1
CN
CN
1
1
СО
о
1
1
CN
О
!
1
CN
О
1
1
1
CN
О
1
1
CN
О
1
1
СМ
о
1
1ГЭ
—
©
1
1
СО
"•
I
1
1Л
тт
1
I I
I I I I I
N lO СО * П, Л. " * Й 1
со" со* oi I со со со" сч о |»Г со I I
0J
Ч со ■*
2 о о*
I I I « - I I I
Глава VIII
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТЕКЛА
1. ОБЪЕМНАЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ
Электропроводность (объемная) — способность тела
пропускать электрический ток. Обратна электросопротивлению
где L — электропроводность;
R — электросопротивление;
/ — сила тока;
U — напряжение, приложенное к телу.
Удельная электропроводность % и удельное
сопротивление р — величины, отнесенные к I смъ вещества
(площадь электродов— 1 см2, расстояние между ними—1 см).
Размерности: [*-]=ом—* см—1; 1р ]=~омсм. Из формулы (1) следует,
1
что * = —.
р
Электропроводность, твердых стекол определяет возможность
их применения в качестве изоляторов. Электропроводность
расплавленных стекол необходима «при расчете режимов работы
стекловаренных электропечей.
Все щелочные и, по-видимому, многие бесщелочные стекла
являются ионными проводниками. В шелочных стеклах ток переносят
ионы щелочных металлов. Существуют некоторые стекла,
обладающие электронной проводимостью.
На электропроводность оказывает влияние состав, температура,
отжиг, закалка, кристаллизация, частота и напряженность поля.
Влияние состава на электропроводность (добавка различных
окислов к стеклу в пределах 10—20 мол. %) стекол различных типов
показано на графиках рис. 79—83 н в табл. на стр. il55.
При повышении температуры влияние состава ослабляется.
Электропроводность расплавленных стекол в основном определяется
содержанием в них щелочных окислов.
При длительном действии постоянного напряжения
электропроводность стекол снижается за счет обеднения прианодного слоя
переносчиками электричества (при повышенных температурах) или
Глава VIII. Электрические свойства стекла 153
о ,&> с сэ I» :S с
CQ 5" Ni О <о ?! со
о • *<Ц ОИ
I
i S
154 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
25 30
Ма20 мол-%
Рис. 82. Линии равных электропровод-
ностей (lg*) стекол системы Na20—
—CaO—Si02 при 900? С
V, г—. г-, %
-61
ю 2д W
RQtR0z моя.%
Рис. 83. Влияние замены кремнезема окислами
двух- и четырехвалентных металлов в стекле
состава 13% Na20 и 87% Si02
а — на электропроводность при 150°? б — на потери на
1 мггц при комнатной температуре (по Мазурину, Гав
риловой н Рехсону); / — MgO; 2 —ТЮ>; 3 — СеОг; 4 —
СаО; 5 — SrO
Глава VIII. Электрические свойства стекла 155
Влияние отдельных окислов на электропроводность стекол
Сильно снижают
Мало изменяют
Сильно увеличивают
Щелочные стекла (свыше 5-8% мол. R20)
Na20 (в калиевых
стеклах), К*0 (в натриевых
стеклах), Li20 (в калиево-
иатриевых стеклах), СаО,
SrO. BaO, РЬО, Bj,Oa
А1203. В2Ов
Si02. Ti02, 2г02, BeO,
ZnO, MgO (снижают),
AI8Os (увеличивает)
Бесщелочные стекла
Na20 (в натриевых
стеклах), К20 (в
калиевых стеклах)
РЬО
за счет проявления тепловой ионной поляризации (прн низких
температурах).
Влияние температуры. Для твердых стекол
В
lgx = i4— — ,
(2)
где А и В — постоянные;
Т — абсолютная температура.
Формула (2) в координатах Igv. — 1/7 выражается прямой
линией. У стекол, удельное сопротивление которых достигает
1015^-1016 омсм, при снижении температуры дальнейший рост
сопротивления приостанавливается. Выше t^ зависимость становится
криволинейной (рис. 84). Для
области расплавленных стекол
предложен ряд эмпирических формул:
Ь 1 Ь
lgr, = а — —— ;lg у-=а— ;
lg х = А —
Be
(3)
Ч
1ft
где а, Ь% Л, В, а, Т0 — постоянные.
Влияние отжига и закалки.
Закаленные щелочные стекла
обладают в 2—3 раза большей
электропроводностью, чем отожжен-
иые.
Влияние кристаллизации.
Полная кристаллизация щелочных
стекол триводит к снижению
Электр О1правод;ност1и иа несколько -порядков; частичная — влияет
по-разному в зависимости от соотношения содержания щелочных окислов
в кристаллической и аморфной фазах.
Рис. 84. Температурная
зависимость электропроводности
Электровакуумные стекла
Таблица 58
8
Марка стекла
Химический состав в вес. %
SiO,
в,о,
А1А
СаО
MgO
ВаО
РЬО
ZnO
Na20
к2о
я-з
*. * 3
X Ж Л
а,* ч~
с<° 2 Eg
5> х х а
S3i
чбЗ
Кварцевое
ЗС-9
ЛЬ 40 (мазда)
№ 17 (иоиекс) . . . .
ЗС-11
М 46 (молибденовое)
ЗС-8
ЗС-5 (калиевое) . . .
ЗС-5 (натриевое). . .
ЗС-4 (№12)
М 2
БД-1
С-88-11
С-88-13
98,8
68,8
57,6
73,0
74,9
68,5
66,5
66,9
67,5
55.3
71,9
69,5
71,0
69,5
.^
26,52
—
16,5
18.0
17,2
23,0
20,3
20,3
-
-
—
-
2,0
0,1
1,55
25,0
-
1.0
2,5
3.0
3,5
3,5
1,7
—
-
-
"
0,1
7,4
0,3
8,0
5,5
5.5
5,5
5,5
3,5
3,5
3,5
3,5
6,0
5,0
30,0
2,0
5,0
2,0
2,0
2,44
3,0
4,2
6,8
3,7
3,9
8,7
3,8
16,1
12,5
9,8
11,0
0,5
2,0
1.5
1,7
| —
3.8
5,4
—
1 9,2
1.0
4,0
8,2
6,5
600
369
400
350
340
250
300
285
200
325
140
210
265
260
3
28
45
22
57
32
40
85
20
80
45
45
3,5-3,7
4,2-4,6
4,2-4,7
5,35
-6,5
Глава VIII. Электрические свойства стекла 157
Влияиие частоты. При высоких температурах значения
электропроводности одинаковы при измерениях в широком интервале
частот. При понижении температуры сопротивление переменному
току становится ниже, чем постоянному. Чем выше частота, тем
при более высоких температурах проявляется это различие.
Влияние напряженности поля. В слабых полях (до десятков
кв/см) электропроводность практически не зависит от
напряженности поля Е. В сильных полях v. увеличивается с увеличением Е по
закону х = *о еаЕ .
Данные по электропроводности различных типов промышленных
стекол приведены в табл. 58—61. Величина Тк-<100, приводимая в
табл. 58 и 59, характеризует температуру в °С, при которой г.
стекла составляет 10— ом~~1см~ .
Расчетные формулы. Для расчета электропроводности
расплавленных стекол пользуются формулой Шелудякова:
lnf^-10Q = ln^(lntg±^
\ Я I 0.23
где q — заряд ионов Na-*" в 1 см3 стекла.
Таблица 59
Электропроводность некоторых промышленных стекол
1 Стекло
Химико-лабораторное:
JS6 23
№ 29
Термометрическое № 16
Тк-100 в °С
200
227
147
158
I >&?
| 150°
9,79
7,91
8.20
1
300°
6,73
5,51
5.47
Таблица 60
Удельное электросопротивление кварцевого стекла
1 Температура в °С
20
100
300
600
1000
1200
Удельное сопротивление '
по Сосману
1 -I0»8
1 -10"
2-10"
6-Ю7
110е
5-105
по Прянишникову
(усреднение Мазурина) i
110"»
Ы0"
2-10»
1107
158 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Таблица 61
Удельная электропроводность расплавленных стекол
Состасы стекол
в %
Si02—71,32;
Na20—14,91;
CaO—7,63;
MgO—4,01;
A1.03—1,72;
Fe2Oa—0,13 ,
Si02—53,0; }
CaO—26,0;
MgO—4,0;
| Al203—12,0;
; BaO—2,0;
B2Oa—3,0 J
Температура в °С 1
1525
0,030
1450 | 1350
0.18
0,023
0,16
0.014
1260
0,14
0.0067
1135
0.106
0.0015
1015
0,062
915 | 815
0.042
0,023
Метод приближенного расчета удельного
сопротивления твердых многощелочных стекол
(предложен Мазуриным). Погрешность не превышает порядка
величины.
Границы применения по составу (мол. %): I (Na20+K20) =
= 13—30%; Li20—отсутствует; 2 RО—0—20% (R—Mg, Zn. Pb, Ca,
Ва). Допустимо Z (СаО+ВаО)=28% при отсутствии других RO;
при некотором росте погрешности возможно присутствие ВеО
(приравнивается к MgO) и Sr (приравнивается к ВаО). Содержание
А12О3=0—10%; В2О3=0—10%; примеси других окислов (кроме
Li20!) в количествах до 0,5%, которые при расчете ие учитываются;
все остальное — Si02.
Рассчитывают lgp при 300°С (lgp30o) и постоянную А. По
этим величинам могут быть рассчитаны lgp при любой
температуре / (lgp/), а также величина Тк-100:
lg Р/ = (lg Рзоо + А) 573/(/ + 273) - А ;
Тк - 100 - (lg рзоо + А) 573/(8 + А) - 273 ;
1е?зоо==(75^а>0-08-'-(38-а)°'()5ак/а + 10'25-(ак/а-
— 0,5)2] 6,4 + 0,0186MZ + (30 — а)* ■ ( Ьс + ЬРР) / 7300 |- 0,056с +
+ 0,08Ьвр — 0.05с — (30 — a)1 -d(6000 +0,04d+ 0,015ft*);
А = (30 + а)0,03 + [0,25 — (ак/а — 0.5)2] х
Х0,22а + 0,03ЬВР—0,01с ,
где a — 2R20; aR —содержание К20; 6—2 RO; Ъ — MgO + ZnO;
Ьс — СаО;6ВР— ВаО + РЬО; с — А1203; d— В203 (все в мол. %).
* Последний член формулы учитывается лишь в случае, если в стекле
содержится не менее двух различных окислов двухвалентных металлов,
причем каждый в количествах, превышающих 1%.
Глава VIII. Электрические свойства стекла 15о
Если по расчету lgp >15, погрешность расчета может сильно
превысить указанную выше. Результат означает, что lgp стекла
при данной температуре не ниже 1015.
2. ПОВЕРХНОСТНАЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ
Проводимость поверхности стекла — поверхностная
электропроводность — при температуре ниже (а для
некоторых бесщелочных стекол и выше) 100° во влажной атмосфере
может быть значительно больше, чем объемная проводимость стекла.
Удельная поверхностная электропроводность
у5 определяется проводимостью квадрата поверхности «стекла со
стороной 1 см, на две противоположные стороны которого нанесены
электроды. Размерности [ys]z=OM~lf [?s]=om.
Поверхностная электропроводность вызывается
конденсирующейся на поверхности стекла тончайшей водяной пленкой, в
которой растворены продукты разрушения стекла, и может резко
ухудшать изоляционные свойства -стекла.
Влияние состава. Стекла с меньшей химической устойчивостью
обладают большей поверхностной электропроводностью. При
увеличении содержания щелочных окислов поверхностная
электропроводность повышается. Разница в значениях поверхностной
электропроводности промышленных бесщелочных и многощелочных
(содержащих до 14—16% R20) стекол составляет 2—4 порядка.
Влияние влажности и температуры. При повышении влажности
y*s увеличивается, причем наиболее значительно в интервале 30—
80% влажности (рнс. 85). Повышение температуры до 100° увели-
Злажность 8 %
Рис. 85. Изотермы поверхностной
электропроводности стекол
/ — листового; 2 — № 23; 3 — № 46; 4 — ЗС-4
чивает rs. При температурах выше 100° проводимость поверхности
щелочных стекол перестает отличаться от объемной проводимости.
Влияние состояния поверхности. Удаление щелочных окислов
с поверхности стекла (выщелачивание) может снизить поверхност-
160 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
ную электропроводность в 10—50 раз. Загрязнение поверхности
увеличивает >-5 Поэтому поверхностная электропроводность
сильно отличается для различных образцов одного и того же стекла.
Методы понижения поверхностной электропроводности
сводятся к созданию на поверхности стекла гидрофобной пленки
(парафиновой, кремнийорганической и т. д.).
Методы повышения поверхностной электропроводности
(наиболее распространенные в СССР) заключаются в образовании
на поверхности стекла полупроводниковой пленки Sn02 толщиной
1—3 мк, при
достичь 10—50
этом прозрачность
ом~ .
стекла сохраняется. *s может
3. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ
Диэлектрической проницаемостью е
диэлектрика называют величину, характеризующую отношение емкости
конденсатора Сх, между обкладками которого помещен данный
диэлектрик, к емкости того же конденсатора С без диэлектрика (в
вакууме):
Су
е = — . (4)
С
Величина е характеризует ослабление взаимодействия
помещенных в данную среду электрических зарядов и непосредственно
связана с поляризуемостью
диэлектрика a:£=.l-f4 т:а.
Для изоляторных стекол
желательно малое е , для
конденсаторных — большое.
Влияние состава. Для
кварцевого стекла е=3,75. Введение
щелочных окислов значительно
увеличивает е, так же как и
введение двухвалентных
(особенно РЬО).
Влияние частоты и
температуры. С увеличением
частоты е незначительно
уменьшается. Увеличение температуры
повышает е, причем в тем
большей степени, чем меньше
частота (рис. 86). Чем ниже
электропроводность стекла, тем
меньшее влияние оказывает на
с температура.
Данные по
диэлектрической проницаемости различных
типов промышленных стекол приведены в табл. 58, 62 и 63.
Для ориентировочной оценки диэлектрической проницаемости
пользуются формулой
200 250
Рис. 86. Температурно-частот-
ные зависимости
диэлектрической проницаемости оконного
стекла
Частоты в
гц: 1 — 102; 2 — 4
3 — 103; 4 — 105
102;
где d — плотность
г/d = const ,
Глава VIII. Электрические свойства стекла 161
Постоянная колеблется в пределах в 2,0—3,0, среднее — 2,4.
Аппеном и Брескером предложен метод расчета е для /=20°С
при частоте — 4,5 • 108 гц:
c=2^Y/p
где Yi—молярные доли (содержание компонентов в мол. %
деленное на 100);
"t|—коэффициенты, значения которых приведены в
следующей таблице.
Компоненты
SiO,
LltO
Na,0
к,о
ВсО
MgO
СаО
Н
3,8
14,0
17,6
16,0
13,8
15,4
17.4
Компоненты
SrO
ВаО
2пО
CdO
РЬО
(MnO)
(FeO)
Ч
18,0
20,5
14.4
17,2
22,0
13,8
16,0
Компоненты
СоО
NiO
А1яО,
В20,
ТЮ.
~Ч
15.2
13,4
9.2
3.8
25.5
Погрешность расчета силикатных стекол 2—3%, боросиликат-
ных 4—6%. Формула применима для расчета е щелочных стекол,
содержащих не менее трех компонентов.
4. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ
Диэлектрическими потерями называют энергию,
рассеиваемую в единицу времени в диэлектрике при воздействии на
него переменного электрического поля и вызывающую нагрев
диэлектрика.
Р = VI cos ? ,
где Р— диэлектрические потери в вт\
V— напряжение, подаваемое на диэлектрик, в в;
I — сила тока в цепи в а;
у—угол сдвига фаз между напряжением и током
Для реальных диэлектриков <? <£ 90°- Обозначаем В =90-
тогда
Р = VI sin
(6)
В случае малых значений В —sin В « tg 6 « В. Угол В носит
название угла диэлектрических потерь. Обычно ди-
162 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
электрические потери характеризуют величиной tg о* или Ь.
Формула (6) может быть переписана так:
P=U2*>Ctgb .
(7)
где «о — угловая частота в сек.—!;
С — электрическая емкость в фарадах.
Диэлектрические потери твердых стекол характеризуют
качество стекла как диэлектрика в переменном поле.
Виды диэлектрических
потерь в стекле. Потери
проводимости обусловлены
сквозным движением ионов
и определяются
электропроводностью стекла,
измеренной в постоянном поле;
релаксационные связаны с
перемещением слабо
закрепленных ионов в
ограниченных объемах; резонансные
или вибрационные потери
вызываются поглощением
энергии ионами,
собственные частоты колебаний
которых близки к частоте
внешнего переменного поля.
Влияние состава (до
частоты I07 гц). В основном
аналогично влиянию на
электропроводность стекол, но
выражено слабее (см. стр.
152 и рис. 83,6).
Влияние температуры. В
области температур 80—
120е К обнаруживается
максимум диэлектрических потерь. При температурах, близких к
комнатным, имеется минимум потерь. Далее с повышением температуры
(начиная с комнатной) диэлектрические потери увеличиваются. Чем
выше потери стекла при комнатной температуре, тем сильнее влияет
температура (рис. 87). Зависимость от температуры усиливается
также при уменьшении частоты.
Влияние частоты. При увеличении частоты от 50 до— 106 гц
tg *> при комнатной температуре снижается, при дальнейшем
увеличении (вплоть до 1010 гц)— сильно возрастает (рис. 88).
Диэлектрические потери при комнатной температуре при увеличении
частоты сильно растут [см. формулу (7)}. При температурах выше 300—
600° (в зависимости от состава) диэлектрические потери в
основном определяются электропроводностью стекла и мало зависят от
частоты до 10е—107 гц.
Влияние кристаллизация. Аналогично влиянию иа
электропроводность.
Данные по диэлектрическим потерям различных типов
промышленных стекол приведены в табл. 58, 62 и 63.
ZbOfC
Рис. 87. Температурная
зависимость tg & для некоторых
промышленных стекол при частоте
10е гц
/ — стекло № 46-С; 2 — пирекс; 3 — ми«
нос
Глава VIII. Электрические свойства стекла 1бЗ
W Igf
Рис. 88. Частотная зависимость потерь при комнатной
температуре некоторых стекол фирмы Корнинг
/ — 0,014; 2 — 8460; 5—1991
5. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ
Электрической прочностью диэлектрика называют
его способность выдерживать без разрушения к потери
изолирующих свойств действие высоких электрических полей. Нарушение
электрической прочности в случае, если сила поля превысит
критическое значение, называется пробоем. Значение напряжения, при
котором происходит пробой диэлектрика, называется пробивным
напряжением £/пр (измеряется в /се), а соответствующее
значение напряженности поля — пробивной напряженностью
£пр (измеряется в кв/см).
Виды пробоя. Электрический пробой сводится к нарушению
упругих связей между заряженными частицами. Сорванные со
своих мест электроны приобретают под действием поля большие
скорости н разрушают диэлектрик. Размеры образца ие влияют иа £пр-
Тепловой пробой возникает в результате разогревания стекла в
электрическом поле, приводящего к дальнейшему возрастанию
электропроводности и диэлектрических потерь и, в конечном итоге, к
плавлению стекла, сопровождающемуся резким увеличением
электропроводности. Чем толще образец, тем меньше Епр.
Электрохимический пробой. При длительном пребывании стекла
в постоянном электрическом поле в стекле происходят
необратимые химические изменения. В результате поле становится неодно-
II*
Диэлектрические свойства некоторых технических стекол
Таблица 62
На^вигие,
I марка стекла
46-С
Пирекс:
нормальный
калиевый .
Минос ....
SiOt
68.0
80,5
80,5
44,7
54,3
31.8
в,о,
16,5
12,0
13,0
0,5
1,5
12,9
Химический состав в
Na20,
6,2
4,5
к2о
5?5
10,6
3,0 1 8,0
ЛВаО
4М
РЬО
41,9
33,0
вес. %
м*о
0,5
0,5
ZnO
4,9
2S
А1.0,
1,1
2,0
0,3
зГо
As,Os
0,2
0,5
0.5
02
1.5
tg$-10<
при
20е
41
35
17
9
б
9
10е гц
200е
172
102
17
12
15
9
е
5,3
5,7
7,0
7,5
i 8,4
Р.
омсм
при
t=200°
2.10е
2-10"
8-Ш11
i з-То1»
, 31013 1
2
Таблица 63
Диэлектрические потери и проницаемость некоторых стекол в сантиметровом диапазоне длин волн
| Химический состав в есс. %
SiOa
100
50
69
45
40
50
49
45
44
35
1
в,о,
50
28
35
30
25
25
А1,0,
1
10
5
РЬО
10
25
25
30
30
65
ВаО
10
15
CaF,
1
5
L!20
2
"1
"l
Na20
1
6
к,о
14
Частота
f=3-10°et(
е
3,78
4,07
sTTi
4,76
5,03
7.76
7.86
9,34
tgS.104
2.5
22~
lT
15
19
34
29
74
f=10l« гц
e
3,81
3.55
4.20
4.36
5,16
4,64
4,93
7.77
7,80
9.14
tg5.10*
5
14
28
30
24
20
27 1
56 \ 1
• 40
112
Глава VIII. Электрические свойства стекла 165
родным, что может привести к пробою. Величина и время
выявления электрохимического пробоя также зависят от
электропроводности.
Влияние состава. При электрическом пробое £Пр мало зависит
от состава (обычно в этом случае £Пр=8—12 мгв/см). При
тепловом пробое £гр целиком зависит от электропроводности (рис. 89)
или диэлектрических потерь и даже может быть рассчитана по
величине электропроводности.
Е кб/мм
+'
1 • —~«г "
1 V
/'
" 1 Н
^Ч
X |
<
•
200 400 0 100 200 t°С
Рис. 89. Влияние температуры на электрическую прочность
различных стекол при времени увеличения напряжения 30 сек. и
толщине образцов 25 мк. Испытание с серебряными электродами
(в скобках приводятся значения г. при 200°)
I —Филипс 18 (4-10—15); 2— пирекс (8 -10—10); 3 — Филипс 08 (1.7-10—9)"«
4 — Тюрингенское (5 • 10 ^ )
Влияние температуры. Электрический пробой, не зависящий
от температуры (см. рис. 89), наблюдается при низких
температурах. При более высоких температурах (для разных составов и
условий измерений граница лежит в пределах—150н-+150°) пробой
приобретает тепловой характер. При этом £1р сильно снижается с
повышением температуры. Время проявления электрохимического
пробоя при повышении температуры сокращается.
Влияние времени действия напряжения (т ). При
электрическом пробое т не влияет на £пр» прн тепловом — увеличение т
понижает £пр (вплоть до установления стационарного теплового
режима). При электрохимическом пробое (который может наступить
через сотни и тысячи часов после подачи напряжения)
определяющим фактором является обшее время нахождения стекла в
постоянном поле (независимо от количества перерывов).
Методы измерения электропроводности, диэлектрической
проницаемости, диэлектрических потерь и электрической прочности
см. в главе XI.
Глава IX
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТЕКЛА
ПРОПУСКАНИЕ, ПОГЛОЩЕНИЕ И ОТРАЖЕНИЕ
ИЗЛУЧЕНИЯ СТЕКЛОМ
Поток излучения — Ф0, падающий на изделие из стекла,
пройдет сквозь это изделие, при этом часть излучения отразится от
границ раздела данного изделия и окружающей среды, а часть
излучения поглотится самим материалом.
(ГОСТ 7601-55)
Наименование
величины
Коэффициент
отражения
Коэффициент
поглощения
Коэффициент
пропускания
з!
р
а
т
Определение
Отношение потока
»?лучей 1я,
отраженного данным телом, к
потоку излучения,
упавшего на него
Отношение потока
излучения,
поглощенного данным телом, к
потоку излучения,
упавшего на него
Отношение потока
и лученля,
пропущенного данным телом, к
потоку и,лучения,
упавшего на него
Формула
Фр
Фо
Фт
Примечание
Общее отражение
Фрскладываетсн из
отражений от каждого
участка поверхности
как от верхней, так и
от нижней,
относительно падающего из-
лученчя. Отражение
может быть
направленным и рассеянным
Поглощение
излучения может про 1С- 1
ходггь как га счет
поглощения самим
материалом, так и за
счет рассеяния
излучения внутренними
неоднородностя.ми:
мошка, кристаллы,
свили н т. п.
Пропускание может
быть направленным и
рассеянным
Глава IX. Оптические свойства стекла
167
Между этими тремя коэффициентами имеет место следующее
соотношение:
а + р + т = 1-
(о
Для количественных подсчетов потерь излучения, проходящего
через стекло, необходимо детально, в каждом частном случае,
рассмотреть явление, разбив
его на отдельные части и
применяя к каждому
участку соответственные
закономерности.
Отражение
направленное
Излучение, падающее
на границу раздела двух
прозрачных диэлектриков
(например, воздух
—стекло), претерпевает
отражение, при этом коэффициент
отражения однородного
параллельного пучка лучей, по
данным Френеля, выразится
уравнением:
too
1
I
0J5
050
025
О Ю° 20° 30° 40°
Угол падения
Рис. 90. Зависимость коэффициента
отражения (р ) от угла падения
излучения
Р° 2 [ 5ln«(f + 0 + tg*(* + 0 J*
(2)
где * — угол падения излучения в а\
i' — угол преломления.
При нормальном падении излучения
(1 - яя)1
Ро =
(1+Л21)3 '
(3)
sTn I
где «21= .,-— показатель преломления второй среды 2
относительно первой — 1.
По формуле (3) рассчитывают коэффициент отражения р0.
Величина коэффициента ро определяет потери излучения при
отражении.
На рис. 90 приведена кривая изменения величины Ро с увели-
?1еииемлоугла паАения- Величина р0 практически ие изменяется от
и До 22 .
168 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Поглощение излучения
Изменение энергии излучения, проходящего через слой
прозрачного материала (рис. 91), происходит по закону
/ое-*. №
где /о и / — потоки излучения, падающие на данный слой
толщиной d и прошедшие через него.
, /о , /о
е = '— = — , (5)
d\ge 0,43d ' v ;
где к —коэффициент, характеризующий поглощение, несколько
отличающийся от показателя поглощения К (ГОСТ 7601—55).
Наименование
величины Символ
| Показатель
поглощения
К
Л Форму-
Определение jjg
Величина, обратная
расстоянию, на котором
поток монохроматического
излучения, обра, ующего
параллельный пучок,
в результате поглощения
в веществе ослабляется
в 10 раз
d
Примечание
К ^ И
§== If e 0.43
е «=* 10
Г
и
-_ii___.
"р
Рис. 91. Поглощение излучения слоем
материала
Направленное пропускание
Пример расчета. Параллельный монохроматический
поток излучения /0 нормально падает из воздуха на
плоско-параллельную пластинку стекла (рис. 92). Отражение только направленное,
рассеяния внутри стекла нет.
На верхней границе раздела воздух—стекло часть излучения Л
отражается (отраженное излучение Л направлено нормально к по-
Глава IX. Оптические свойства стекла
169
верхности стекла. На рисунке отраженное излучение изображено
пунктиром и под некоторым углом) /i = p0/0- (6)
Внутрь стекла войдет излучение /2 ... /2 = /0 —1\ = /о(1 — Ро).
До нижней границы стекла дойдет частично поглощенный поток
/з~ /з = h e~*d = /0(1 — ро) e-sd -
От нижней границы стекла отразится поток /4... h = ро/з-
Из стекла выйдет поток /5... /в = h — /4 = /3(1 — ро) = /о(1 —
-Vfe-*. / (7)
Пропускание стекла Т = — = 0 — Р°)3 е ^ • (8)
/о
Рис. 92. Потери излучения,
проходящего через
плоскопараллельную пластинку стекла
Значения коэффициентов отражения и величины потерь
вследствие отражения для разных видов стекол приведены в табл. 64.
Таблица 64
Значения коэффициентов отражения и величины потерь
Стекла
Флинты тяжелые . .
Флинты и кроны
тяжелые .
Листовое ......
ПР
1.470—1.559
1,560—1,806
1,80—2.036
1,52—1.53
Ро в %
3,6—4,75
4.8—8,24
8,24—11.63
4,0
(1-Ро)а
0,93—0,905
0,905—0,84
0,81—0,78
0,92
Потери от
1 двух
поверхностей в %
7,0—9,5
9,5—16,0
16,0—22,0
8,0
Отражение от нижней поверхности стекла зависит от
пропускания самого стекла.
Полный коэффициент отражения от верхней и нижней границы
стекла р, выразится в первом приближении уравнением
Р« = '
12—1637
/! + /?
/о
9о
[1+5=Ы
л
170 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Коэффициент е или показатель поглощения К удобно
подсчитывать из двух значений пропускания Т\ и Т2 стекла толщинами d\
и d2t причем di>d2.
.-Jg^-'g* . (10)
0,43 (di-dt) K '
Все приводимые закономерности справедливы только для
монохроматического излучения, но ввиду того, что у бесцветных стекол в
видимой части спектра поглощение ничтожно и коэффициент
отражения меняется незначительно, то для технических расчетов общего
светолропускания стекла можно пользоваться формулой (8).
Расчет пропускания стекол разной толщины
1. При неизвестном показателе преломления и коэффициенте
отражения ро расчет пропускания стекла при толщине х можно
произвести только в случае известных значений Тх и Т2 стекла
толщиной d\ и d2. Пропускание стекла при толщине х выразится
формулой
lgrjr = (lgra-lgT1)^^-+lgT1. (11)
а-2 —«1
Для упрощения подобных расчетов вводят понятие об
«оптической плотности» D:
D = -\gT. (12)
Тогда выражение (II) заменяют выражением (13). Оптическую
плотность стекла толщиной х находят по формуле
Dx = (D2-Dl)^—~ +А- <13>
di — dt
Значения оптической плотности берут из табл. 65.
2. При известном показателе преломления п по формуле (3)
находят значение коэффициента отражения ро. Высчитывают потери
на отражение (1— р0 )2 и lg (1— р0 )2.
По пропусканию Т\ стекла толщиной dx находят значение D\ в
табл. 65. Величину оптической плотности Dx стекла заданной
толщины находят по формуле
Dx = [Dx + lg (I - ?Г] ±- - lg (1 - ре)* . (14)
В табл. 65 по величине Dx находят искомое пропускание Тх.
3. Пропускание технического стекла. Листовое стекло
вертикального вытягивания, а также полированное прокатное
характеризуются светопропусканием при толщине в 10 мм (табл. 66).
/ лива IX. Оптические свойства стекла
171
К
СО
S
s
S
и
>»
с
о
О.
С
О
2
о.
О)
S5
ю
(^
о
к
со
X
с_»
S*1
С
ел
г<-
со
ю
чг
о
а> oQ
ж с л
с о: Ь
CJ
о
00
г^
СО
СО
СМ
_
ел
ел
см
$
чГ
со
О
СО
с?
о
со
ел
^щ
СЛ
СО
СЛ
Ю
ел
СО
3
о
100
8
о
г*-
ел
СЛ
СП
CN
СО
СП
чГ
со
ел
СО
8
со
8
ел
со
О)
ю
г--
г<-
СП
о
о
ю
8
со
8
о
^f
О)
OJ
5
чГ
S
СО
СП
со
СП
СО
ю
ш
СП
S
о
чГ
ел
СО
ел
СО
_^
ел
о
3
СО
m
SS
г^.
см
СП
ел
ел
,
со
ел
со
со
СП
3
о
СО
S
ю
О)
со
t^
CD
JO
о
о
СМ
О
СП
чГ
8
СО
8
00
СО
г*-
СО
1Г>
со
г^.
00
ел
г-
со
«
8
со
3
ю
со
со
г>-
8 8
о
ел
CN
_^
ел
S
о
О)
3
ел
со
S
о
СО
сВ
1Л
&
г*-
о
со
ел
£
—
со
со
со
СО
со
ю
СО
00
t>-
cS
О
со
со
t^.
со
СО
о
о
чГ
3
СО
СО
СО
СО
3
ел
3
»-|
чГ
со
со
с$
ю
с$
t^.
со
СП
S
ю
со
о
о
to
со
г^
со
СО
м
со
о
см
со
см
см
со
чГ
см
00
СО
см
со
СО
см
со
о
3
см
3
СО
о
CD
со
ел
с~
СО
ел
1—
о
о
00
см
S
чГ
о
со
ю
о
со
г^.
о
со
СП
&
_«
СО
со
—1
СО
8
о
00 О СО CO CD СО СО
о см ю оо — со ел
00 СО чг СМ — СЛ Г».
h h N h Ь (О (О
СМ чг «о СЛ СО Г- —■
со со чг см -~ ел со
СО СО СО ~ чг 00 CJ 1
00 СО чг СО — СЛ ОО 1
Ю Г>- О СО СО О чг 1
оо со ю со — о со 1
г- ел см ю ел ~* m I
со со m со —■ о со 1
Г~- Г^. Г~- Г>» t>- Г». «О 1
ел — со со ел со г~- 1
СО t>- Ю СО « О СО 1
—■ со ю оо -* ю ел 1
О Г^. Ю СО CM CD CO I
СМ чг г^ О СО «О О 1
о rC in* чг см' о ел 1
чг СО СП — чг 00 CN 1
oi n" щ" rt cJ с а 1
r*-t^i^.r^.r>.r^.«o 1
О ~-« СМ СО чг Ю СО 1
о о о о о о о I
о о о о о о о
W U Ы Ь Ы W Ь
5 ел * и w ►• о
♦. л *> f д >► сп
О) * СЛ Oi «J (О О
•^ Vj *-j *ao «о о «
Д A Jk «. ^ ^ СП
оз -^ сп о м и о
а о» о» ч со (о о
U Д СП О) «] СО (О
ел ел ел а> сп оо То
СО •£» СП СП -Л 00 СО
V Д * СП СЛ О) СО
со *. сп о ^ оо ю
и Ь w *• *■ ел vi
со *. ел ел -* со to
То to to to со 4^. а>
со л- сп en -^j оо со
и - - ы м "Ы д
». & Д «. jl д «.
W & СП О vj СО (О
© о о о *- to со
tO СО А- СП *«J СО СО
Ь со со 'со о - Ь
Ю СО А. СП СП X «О
оо оо оо со чэ о *-
о
СО*
ел
со
СП
to
СП
S
СО
СП
о
00
S
-vl
S
СП
СП
о
СП
S
J».
СП
о
to
о
с8
СП
to
ел
ел
to
4ь
ел
to
to
ел
to
"
ел
to
о
СП
со
СП
оо
ел
СП
ел
СП
СП
•"*
Jb.
о
to
-si
ел
со
-si
S
СП
ел
со
ел
s
со
ел
со
to
СП
со
S3
о
Й
оо
ел
to
~j
ел
to
о>
о
to
СП
ел
ел
о
2
СО
ел
-si
ел
СП
»
ел
»
со
S
to
ел
ел
О
СП
СО
00
о
ю
ел
£
to
8
S3
о
СП
ел
00
ел
ел
^i
8
СП
ел
ел
ел
ел
ел
со
ел
ел
to
8
о
to
J».
ел
-si
ел
ел
4*
ел
-st
со
ел
-4
S3
О
СП
СП
со
ел
СП
оо
8
СП
ел
СП
СП
СП
СП
JK
о
S
8
СО
8
-si
ел
оо
СП
СП
оо
ел
ел
00
со
СП
00
to
8
~
S3
со
ел
оо
ел
-v|
~vl
о
to
to
s
со
СП
о
8
о
СП
со
00
2
-si
S
СП
СП
со
JK
СП
со
со
СП
со
to
Сп
СО
о
о
to
СП
-J
СП
ел
СП
J*.
СП
to
СП
СП
о
о
оо
8
-л
8
СП
СП
о
J*.
О
8
8
СП
to
со
СП
to
00
СП
to
^
СП
to
ел
СП
to
4Ь
СП
to
to
СП
to
СП
со
СП
и—
00
о
со
2
СП
'2
J».
2
со
2
2
о
S
00
8
-s|
8
ел
S
А.
СП
со
ю
о
со
$
S
СО
О*
ел
00
8
СП
a
ел
СП
ел
со
Si
to
s
о
2
со
2
-si
о
-si
5
СП
СП
-si
ел
СП
со
5
-
3
о
СП
СО
3
*sl
3
ел
СП
СП
Jk.
3
ю
(О
•^
сп
о»
со
(О
— 1
53
о
о*
nvxazo 09ХЭП09Э дтэдьпугпх-ож1епф -тяэёэи vapeDj %ц
Глава IX. Оптические свойства стекла
173
at
8
ч
о
о
t3
°
о>
со
***
со
ю
чг
СО
_.
1 ~*
00
ч?
о>
41"
о
СМ
ЧГ
см
ЧГ
«N
<N
ЧГ
СО
СМ
ч*
ч*
СМ
4J-
ю
см
ч*
см
чГ
г-
чГ
г^~
со
о
1
О)
о
чГ
о
ЧГ
—
ЧГ
см
ч?
со
ЧГ
ч*
~
ЧГ
Ш
м
чГ
со
.—.
ЧГ
—
ЧГ
г«-
^т
со
СО
о
о
ел
СО
о
о
т
_
о
V
см
ч?
со
о
ЧГ
чг
о
ю
о
Ю
о
чг
О
h-
О
*<*■
ел
о
о
ел
со
CN
СЛ
СО
см
СЛ
со
со
СЛ
со
чГ
со
ч|«
СЛ
со
ю
ел
со
СО
ел
со
г«-
со
со
ел
со
§
о
00
со
см
8
со
(У>
со
чГ
сч
m
00
со
m
on
со
со
on
со
г~
со1
00
00
со
ел
$
о
см
со
со
со
чГ
г>.
со
iO
г-
со
со
со
г-
со
00
г«-
со
00
со
СЛ
со
о
оо
СО
см
о
чГ
со
СО
Щ
со
со
со
со
со
' *'
со
со
со
г-
«о
со
со
со
СО
ел
со
со
о
t-
ео
«-'
со
о»
г-~
со
со
о
со
Й
со
Й
г-
ю
со
00
ю
СО
ел
щ
со
о
СЛ
СО
со
СО
СО
СО
см
СО
СО
СО
СО
со
т*
о
00
со
со
со
ел
ч*
со
о
со
о
X}.
со
„
чг
со
t " * ' *
о
in
со
ю
со
о»
со
см
Й
см
LTD
со
чг
Ш
со
Ю
со
о
CN
чГ
со
со
ч*«
со
чГ
с%
чг
со
m
чГ
СО
со
4f
со
г-
3
со
о
см
Й
СО
СО
со
со
СО
со
чГ
со
со
ю
со
со
со
со
со
г^
СО
со
с~
СО
со
со
СО
со
ел
со
г^
о
ю
см
СО
со
см
СО
со
см
t-
см
со
г~
ем
со
00
ем
со
ел
см
со
о
я
о
й
~~
со
со
от
о
с~
со
00
_„
со
0Г;
со
ел
со
о
см
со
см
со
CN
со
CN
со
со
й
чГ
см
со
ел
о
о
со
о
_,
со
_
со
см
СО
см
со
со
,_,
со
_^
СО
tO
—
СО
со
_^
СО
с*
^
со
о
о
см
8
СО
о
со
ч?
о
СО
со
о
СО
iO
й
S
о
со
S
о
СО
со
1^.
$
со
оо
о
со
о
ел
о
со
щ
о
S
а
|П
со
а
CN
с*
СЛ
<м
О)
1—
а
со
со
о>
CN
ем
ел
я
S
о
см
со
о
о
со
СО
~^
о
СО
о
ем
о
СО
см
in
о
ел
8
ел
оо
CN
5
СЛ
см
=
я
ел
см
т
см
см
со
ел
ем
со
со
ел
см
чГ
чг
гл
ем
ю
а
СО
ю
о
щ
СМ
СО
см
СО
оо
см
со
со
со
см
чг
00
см
ю
оо
см
со
in
оо
ем
чГ
СО
on
см
1-
ос
см
г^.
t^
со
см
чГ
оо
00
см
ч*
ю
о
со
с*
см
г*.
со
t—
CN
CO
г-
см
S
см
со
00
с*
CN
о
г-
см
ел
ел
г-
о»
ё
со
см
см
^
on
см
00
от,
см
ш
ю
о
00
со
см
■*■
о
^
см
° 1
см 1
со
см
со
см
•^ 1
см
S
•^
см
in I
со j
^ 1
см 1
см 1
1^" 1
CM j
со 1
чГ 1
^ 1
см
"■*• 1
1П 1
t^ I
см 1
со 1
m 1
•
174 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
=
1 °
1 °*
00
*"
(D
Ю
**
СО
СМ
-
26.36
26.42
2
<£>
см
26.55
19*92
26,67
26.73
26,79
26,85;
26,92
0,57
25,76
25.82
25.88
25.94
00*92
26,06
26,12
26,18
8
26,30
0,58
со
25,23
25.29
25.35
25,41
25,47
25,53
25,59
25,64
25,70
0,59
24,60
24,66
24,72
24,77
24,83
24.89
24.95
25,00
25,06
см
3
0,60
24,04
24,10
24.15
24,21
24,27
24,32
24,38
24,43
24,49
Й
СМ
0,61
о
о
СО
см
23.55
23.60
23.66
23.71
23.77
23,82
23,88
23.93
23,99 .
0.62
22,96
23,01
23,07
23,12
23,17
23,23
23,28
23,33
23,39
23,44
0,63
22.44
22,49
22,54
22.59
22.65
22.70
22.75
22.80
98*22
22,9 1
0,64
21,93
21.98
22,03
22.08
22.13
22.18
22.23
22,28
22,34
22.39
0,65
21,43 1
21,48
21,53
21,58
21,63
21,68
21.73
21,78
21,83
21,88
0,66
20.94 1
20,99
21,04
21,09
21,13
21,18
21,23
21,28
21,33
21,38
0,67
20.46 1
20,51
20,56
20,61
20,65
20,70
20,75
20.80
20,84
20,89
S
20,03 1
20.05
20,09
20,14
20,19
20,23
20,28
20,33
20,37
20,42
69*0
19.54
19.59
19.63
19.68
19,72
19,77
19,82
19,86
19,91
19,95
0,70
19,10 1
19,14
19,19
19,23
19.28 1
19.32 |
19.36
19.41
19,45
19,50
0,71
S
00
18.71
18,75
18,79
18,84
18,88
18,92
18,97
19,01
19,06
0,72
18,24 1
18,28
18,32
18,37
18.41
18,45
18.49
18.54
18.58
18,62
0,73
17.82 1
17,86
17,91
17,95
17,99
18,03
18,07
18.11
18.15
18.20
0,74
17.42 1
17,46
17,50
17,54
17,58
17,62
17,66
17,70
17,74
17,78
0,75
17,02 I
17,06
17,10
17,14
17,18
17,22
17,26
17,34
17,38
0,76
Глава IX. Оптические свойства стекла
175
Продолжение гдбл. 65
~
о
о>
со
*"
со
1ft
■чг
со
см
-
3
со
16,67
16,71
16,75
16,79
16,83
16,89
16,90
16.94
16,98
0,77
16,26
15,89
16,29
15.92
со со
СО О)
со in
16,37
16,00
16,41
16,04
16,44
16,07
16.48
16.11
16,52
16,14
16,56
16,18
о см
гЗ СМ
(О со
оо о>
о о
СМ Г- СО
in — оо
Ю Ю ЧГ
15,56
15,21 1
14,86
15,60
15,24
14,89
со ос со
СО СМ О)
m m *<г
t^- ~ со
СО СО О)
in in т
15,70
15,35
15,00
-^ 00 СО
Г- СО О
in in m
со см t-
Г«- ^Г О
in ю in
15,81
15,45
15,10
Ift О) чГ
CO ■*• —
I m to in
О — CM
I CO CO CO
<э о о
14,48
14,52
14,55
14,59
14.62
9941
14,69
14.72
14.76
14,79
0,83
CO чГ CM
—• оо m
т со со
14,19
13,87
13,55
14,22
13,90
13,54
со со —«
CN О) (D
чГ СО СО
П> h- 1ft
СМ О) Ю
**■ со со
14,32
14,00
13,68
14,35
14,03
13.71
14,39
14,06
13,74
14,42
14.10
13,77
СО СО О
■«*• — со
*»• ■««" со
0.84
0.85
0.86
13,21
12.91
13.24
12.94
13.27
12.97
13,31
13,00
13,34
13,03
13,37
13,0G
13,40
13,09
13,43 !
13,12
13,46
13,15
13,49
13,18
г*, со
00. СО
о о
12,62
12,65
12.68
12.71
12,74
12,76
12.79
12,82
12,85
12,88
0,89
12,33
12,05 1
11,78
11,50
11.25
10,99
10,74
ю ос о со г- см г~ 1
со о оо i.^ см о г- 1
п см •-« — — — О I
12,39
12,11
11,83
11,56
11.30
11.04
10,79
N n 52 9 S! fc й 1
•^ -* 00 1П СО О ОО 1
Сч СМ —• — — — О 1
12,45
12,16
11,89
11.61
11,35
11,09
10,84
12,47
12,19
11.91
11,64
11,38
11,12
10,87
О W ^ N О t О)
С5 см at со •* —- оо
w с! « - « - о
СО 1П г*. Oi СО Ь» СМ
ift СМ О) СО •* — О)
СМ СМ —' ~ — — О
СО Г- О СМ СО Oi -чг
25 СМ О Г- "в" «- CD
см см см ~- — — ^
СП О CM ift CO CM f
in со о f- ■*• см о>
см см см —- — —« о
1
о — см со —• ift «n
СЛ Ol CT) О) <Э> О) О
о о о о о о о
176 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
•о
<о
<3
к.
О)
3
*
0>
о
<ъ
Про
1 ~-«
1 °
1 °*
to
-
1 °>
1 '"'
о
0.52
1 ""Ч*
1Л
2
to
ю
о
О)
ю
о
см
to
о
чГ
to
о
г^.
to
о
О)
to
о
см
г»
о
0,97
8
о
0,28
о
со
о
со
СО
о
8
о
00
со
о
о
чГ
о
см
чг
о
со
чг
о
г-
о
0.98
8
о
0.05
г-
о
о
8
о
см
о
чГ
о
to
о
О)
о
см
о
со
СМ
о
0,99
1 °°
1 °°
8,32
ю
со
t^
оо
5>
со
см
о>
СО
со
ел
ю
ю
ел
г-
г-
ел
о
о
о
S
to
6.61
to
г-
(О
см
ел
to
8
г-
а
г-
чГ
Г»
S
г-
to
г*
t^
ел
с*
-
со
ю
5,25
г-
со
ю
ел
ю
см
to
ю
ю
ел
00
ю
СО
о
to
г^
•-•
to
СО
to
см
о
чГ
чг
г*
см
чГ
8
чг
г*
4J"
чГ
г*
чг
3
чг
ел
г~
чГ
S
чГ
о-
ю
со
ч*«
см
со
3,31
ел
го
со
г-
ЧГ
со
со
8
со
с*
со
о
00
со
ел
ОС
со
oV
СО
чГ
L.O
см
2,63
ел
to
см
см
см
со
см
SR
см
£
см
см
о
со
8
СО
to
со
ю
3
см
2,09
чг
см
2
см
4J»
см
см
8
см
чг
со
см
о
чг
см
ча-
СМ
ю
см
to
см
to
—.
1,66
Г)
г*
г-
00
с-
3
to
00
ел
in
ел
о>
ел
г^.
8
~-
1.32
1Г>
со
"'
оо
со
чг
чг
00
чг
ю
1П
ю
оо
ю
00
S
—
1,05
Й
о
см
10
о
см
со
см
СО
см
ел
1 п
1 00
1 ^
1 см
0,83
—«
й
о
£
1 о
891
о
см
О)
о
933
о
ffl
ел
о
сл
о
8
2,0
to
чг
со
о
_
о
to
г»
ю
о
см
о»
to
о
708
о
£
о
ЧГ
Г»
О
О)
ю
г*
о
СО
г*
о
ел
i>
о
см
со
ю
о
m
0,52
г*.
со
о
О)
я
о
562
о
ю
О
3
ю
о
603
о
г*
to
о
СО
ю
о
2,2
с-
О
О
г-
0,41
г-
см
о
436
о
447
о
г*
$
О
Я
ЧГ
О
ел
ЧГ
О
о
о
S
о
2,3
чаем
со
о
^*
0,33
СЛ
о
г»
со
о
355
о
со
to
со
о
с^
со
о
о
00
со
о
я
со
о
00
ел
со
о
2.4
г»
к*
о
0,263
g
о
J°
см
о
282
о
288
о
to
ел
см
о
8
со
о
8
со
о
со
со
о
2,5
чГ
8
о
2?
о
■чГ
о
ел j
см
о
224
о
ел
см
см
о
чг
СО
см
о
S
см j
о 1
ч?
см j
сэ 1
см 1
о I
2,6
Глава IX. Оптические свойства стекла
177
о
к.
О)
о
1 —
1 о
О)
1 °°
1 **■
СО
1 л
1 **
1 *°
см
СО
О
J8
о
о
г-
о
чГ
1^.
о
со
t-
о
см
со
о
я
о
О)
о
195
о
о>
ел
о
г-
см
о>
см
о
см
со
о
135
о
138
о
т
о
ю
чг
о
00
о
ю
о
155
о
оо
Л
о
00
см
см
о
о
*
о
£■
О
О
о
о
см
о
m
^
о
г»
~~
о
о
см
о
123
о
со
см
о
О) 1
см 1
3
о
332
о
о
! s
о
^*
§
о
СЛ
8
о
CN
8
о
о
о
ю
я
о
г»
097
о
Я
о
о
со
со
ЧГ
8
о
1990
о
со
8
о
я
8
о
8
о
о
чГ
см
г—
о
о
S
о
о
о
со
077
о
СП
о
о
со
ю
о
о
525
о
о
t~
8
о
О)
чГ
8
о
см
со
8
о
in
г-
8
о
о>
о
о
СО
&
о
г~
061
о
-
о
см
со
г-
о
о
о
0417
о
см
S
о
0436
о
t-
чг
S
о
£
ЧГ
о
о
со
со
о
о
о>
ЧГ
о
о
о
049
о
-
о
со
со
чГ
СМ
8
о
331
о
о
я
со
о
о
ч?
8
о
я
8
о
0363
о
1^.
о
о
я
8
о
о
038
о
398
о
о
чГ
со
m
8
о
263
о
о
я
8
о
е
8
о
а
см
о
о
8
8
о
со
О)
о
о
см
э
8
о
0309
о
со
СО
о
о
ю
со
чГ
020
о
209
о
о
чГ
8
о
О)
8
о
0224
о
8
8
о
234
о
о
о
чГ
8
о
m
024
о
ю
см
о
о
со
со
см
со
о
о
166
о
о
о
о
о
чГ
о
о
00
г-
о
о
см
00
о
о
со
оо
о
о
о
о
о
ю
019
о
СП
о
о
1^
со
о
о
132
о
э
а
о
о
я
о
о
чГ
о
о
чГ
о
о
оо
чГ
о
о
m
о
о
ю
015
о
оо
in
о
о
ОС
СО
я
о
о
105
о
о
о
о
о
о
о
о
см
о
о
in
о
о
о
о
8
о
о
СО
012
о
со
см
<=>
о
СП
со
I з
о
8
о
а
8
о
г»
8
о
я
£
о
~
§
о
со
о
о
m
8
о
СТ)
8
о
8
о
о
о
чГ
0С65
0051
о о
0066
0052
о о
0068
0054
о о
О) 1П
8 8
о о
- s
8 §
о о
CM Г-
r- in
S 8
о о
t- m
8 8
о о
со о 1
8 8
о о 1
ОО СМ 1
007
006
о о
£ 3
8 8
о о
~ см 1
чГ чГ 1
178 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
g S 8 §
8 8 8 8
о о о о о о о
« to n
8 8 8
о о о о о о о
со ■* t- ~ °. со о
— —' <N CM — — —
8 8 8 8 8 8 8
о о о о о о о
5 П й ?? :
8 8 8 g 8 8 8
о о о о о о о
8
СО -* <М
§ Я *- 2 -
8 8 8 8 8
О О о
о о о
8 Ё 8 8
8 8
о о о
г* г- о со со 5? ^
8 I § 8 8 8 8
о о о о о о о
—. -^ CN
8
Q С£> СО О
ооооооооо о
CN N Л
— Г- СО
оооооооооо
чГ СО "Ч"
оооооооооо
И М - - ч
оооооооо
о о
оооооооооо
—i CN Г- <£>
00 Ю CN
о о о о о о о
О) f-
8 о
со о ю о>
§ §
оооооооооо
°3 92 2 3" 5> w cn
8 8 8 8 8 8 8
J О) Ю С1
о о о о о о о
оооооооооо
°* СО СО CN °*
8 8 8 8 8 8 8
О0 00 С* «Л
~ 4f О «О CN
СО CN сЗ -5 -4
о о о о о о о
о о о о
о о о о о
° со й ^ —
8 8 8 8 8 8
о о о о о о о
СО чГ 1Л СО Г>- 00 О)
8 S
1 1
о о
О CN ift
о о о о
о—«<меочгю«Ог-соо>
ЮШЮ-ЮЮкО'ЮЮЮ|0
Глава IX. Оптические свойства стекла 179
Таблица 66
Значения светопролускания стекол
Наименование завода
.Автостекло 25*
Гусе веко й нменн
Дзержинского
Ирбитский
Улан-Удэйский
.Пролетарий*
Борский имени
Горького
Ярвакандн
Львовский
Чирчнкский
Бытошевский
Имени Октябрь-
| ской революции
Тип стекла
Непрерывный
прокат
Вертикальное
вытягивание
Непрерывный
прокат
Вертикальное
вытягивание
То же
.
•
.
Вертикальное
вытягивание
(безлодочное)
Вертикальное
вытягивание
То же
-
Из
толщина в мм
| 2.79
15.19
Г 2.73
15.17
f 2,75
15.18
Г 2.48
1 4,97
( 2.С8
14,76
Г 2.71
15.14
Г 2.37
15.64
i 2.57
14,53
( 2.57
15.04
j 2,20
2.95
2.05
мерено
общее све-
топропус-
<*ание Г в %
91.5
91.1
90,0
88.7
90.0
88.6
90,9
8Э.8
88.5
83,7
90.3
88,7
90.2
87.9
90.1
88,9
90.4
89.3
87.0
87.5
90.1
Рассчитано
пропускание при
толщине 10 мм Г в %
90.5
90.3
84.8
83.8
84.8
85.7
87.5
87,7
76.0
75.3
85,8
85.2
84.5
84.9
84.7
85.2
85.8
86.7
70.9
76.7
82.9
Пересчет пропускания на толщину стекла в 10 мм производят
по формуле (14) или по специальным номограммам. Номограмма
(рис. 93) отражает связь между тремя величинами: толщиной
стекла (d), его показателем свето поглощения (Р) и светопропусканием
стекла (Т).
Если известны две величины из указанных трех (Т; р; d)9 то
третью величину определяют путем соединения нрямой линией двух
точек на соответствующих шкалах номограммы: на пересечении ее
с третьей шкалой находится искомая величина.
Пример 1. Дано при d=l,5 см 7*=89,5%. Найти для такого
стекла Т при г/= 10 см.
Соединяем точку d=1,5 см с точкой 7"=89,5%; находим для
ЮОхР точку 1,8. Соединяем точку d=10 см с найденной точкой
1.8, получаем: T=78$V:
180 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Глава IX. Оптические свойства стекла
181
Пример 2. Дано, что 100хР = 3,0. При какой# толщине d
величина Т не будет ниже 65°/о.
Соединяем точку 65 с точкой 3,0, получаем для d=\2J см.
Рис. 94. Номограмма спиральная
Номограмма спиральная (рис. 94) состоит из двух
концентрических кругов. По .краям внешнего неподвижного круга / .нанесены
деления от 1 до 10, соответствующие толщине стекла. На внутреннем
вращающемся круге находятся спирально расположенные цифры,
соответствующие пропусканию, рассчитанному по формуле (8) -с
учетам потери 8% на отражение.
Указатель ставят на толщину d измеренного стекла.
Подвижной круг // поворачивают, совмещая с указателем значение
пропускания стекла Та- Затем, не двигая внутренний круг, перемещают
указатель на цифру заданьой толщины стекла х. Искомое
пропускание Тх определится цифрой внутреннего круга, совпадающей с
указателем.
182 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Пропускание многослойных стекол
Часто технические изделия составляются из многих слоев
листового стекла, например автомобильный триплекс или
авиационные стекла. Такие изделия могут быть в виде стопы просто
сложенных стекол илн склеенных разными лленками и смолами.
J,
^
п^
1 N
jt
^
1 i
1 N
5» 1
^
J.V
1 л
1
л ]
,л J
<h
л "1
h I
ho
л, 1
1 VJ J.» 1
1 ' V
1 J°
* /A
<3* Х\Ущ
,.///
■'. AW»cJ
/ . / 1
л
If
Рис. 95.
Пропускание трех
сложенных стекол
Рис. 96. Пропускание трех
склеенных стекол
I — толщина пленки; d — толщина
стекла
Пропускание таких изделий необходимо рассчитать, зная
пропускание отдельных стекол.
1. Пропускание стопы п сложенных стекол (рис. 95).
Тв-Тгт*тж---Тп-
(15)
где 7*1, Т2, .... Тп — пропускание каждого стекла.
_ 2. Пропускание системы л стекол, склеенных бутафольной
пленкой (или какой-либо другой), толщиной /.
Глава IX. Оптические свойства стекла
183
Некоторые участки имеют
несколько слоев пленки
(рис. 96).
т* =
tfn-l+k) mTiTz Тп
(i-p)^
(16)
где
одного
пропускание
слоя пленки;
k — обшее число
дополнительных слоев пленки.
3. Пропускание системы
стекол (рис. 97), имеющих
пять склееных слоев стекла,
между которыми оставлена
воздушная камера.
Л*Т1Т*%...ШТШ
ГЕ = -
(1-Р)3
(17)
А
d\
4
dl
а\
У/'/л
f . .* f .J ' /.'
///<
/
/
'//,
, .■ • , _,
у/'
' V .' У, У .■
v//k,< /,
у//л
['.' '.'''■'.•/■'•'■
/
V//
.-'.///.■'•
\'///A.*'/'
А
' ■ ■ л
у А
у
У
у
Расчетные формулы для
любой подобной системы могут
быть выведены согласно
примеру расчета пропускания
плоско-параллельного стекла
[формула (8)].
1=1мм
1=3мм
шмера
1=2мм
Рис. 97. Пропускание пяти
склеенных стекол с воздушной
камерой
Уменьшение потерь на отражение
В оптических приборах, где количество отражающих
поверхностей иногда достигает десятка и более, потеря света из-за
отражения может составлять несколько десятков процентов. Например,
в призменном бинокле потери света в результате отражения более
25%.
Величина коэффициента отражения стекла может быть
понижена или повышена, если на его поверхности создать прозрачную
пленку определенной толшины и показателя преломления. Снижение
коэффициента отражения достигается путем нанесения пленки с
показателем преломления меньшим, чем у стекла. Такие пленки
называются просветляющими и широко используются при
изготовлении оптических приборов. Для полного уничтожения
отражения света от поверхности стекла необходимо, чтобы показатель
преломления пленки (лпл) и стекла (лст) отвечали уравнению лпл =
= уллст, а оптическая толщина пленки равнялась 74 длины волны
света той части спектра, в которой желательно получить максимум
пропускания. При повышении коэффициента отражения показатель
преломления пленки должен быть большим, чем у стекла. Пленки,
пивышающие коэффициент отражения, применяют при изготовлении
184 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
полупрозрачных зеркал, светоделителей, интерференционных
светофильтров.
Нанесение на поверхность стекла тонких слоев пленок
различного показателя преломления производится следующими методами:
1) из растворов гидролизующихся органических и
неорганических соединений кремния, титана, тория и др., с последующей
термической обработкой пленки;
2) испарением в вакууме фторидов и окислов различных
металлов; ^
3) обработкой поверхности стекла растворами кислот.
Пропускание цветных стекол
Окраска стекол обусловливается их избирательным
поглощением в различных областях видимого спектра. Для получения
окрашенного стекла в него вводят различные красители в виде окислов
или солей тяжелых металлов.
Все известные красители стекла могут быть разделены на три
группы: ионные, молекулярные н коллоидные. К ионным красителям
относятся: Со, Ni, Fe, Си, Мп, Сг, V, U, Nd, Pr, Се.
В число молекулярных красителей входят такие, как FeS, FeSe,
CdS, CdSnCdSe. Последний часто относится к группе коллоидных
красителей в связи с тем, что окраска стекол, содержащих этот
краситель, изменяется в зависимости от условий вторичной термической
обработки, называемой наводкой. Однако изменение окраски таких
стекол обусловлено не размером частиц, что типично для
коллоидных красителей, а их составом, т е. изменением соотношения
между CdSn и CdSe в смешанном кристалле CdSn. CdSe, поэтому
правильнее относить его к числу молекулярных красителей.
Металлические Си, Ag и Аи, находящиеся в стекле в
мелкодисперсном состоянии (частицы порядка 1—100 ммк), являются
типичными коллоидными красителями.
Изменение характера окраски и спектрального пропускания
стекол, содержащих ионные красители, обусловливается либо степенью
координационного насыщения нон а-красителя, либо различным
валентным состоянием его, что находится в зависимости от состава
стекла, а в последнем случае также и от условий его варки
(окислительно-восстановительные условия, температура варкн).
Характер спектрального пропускания стекол различного состава,
окрашенных молекулярными красителями, практически одинаков. С
изменением состава меняется лишь величина полного визуального
коэффициента пропускания стекла.
750
J hvi\dx
380
где /^ — интенсивность падающего монохроматического излучения с
длиной волны X;
Глава IX. Оптические свойства стекла
185
их — относительная видность данного излучения;
тх — пропускание стеклом данного излучения.
Спектральная характеристика стекла, окрашенного коллоидным
красителем, определяется природой последнего и степенью его
дисперсности. Стекла, содержащие эти красители в атомарно-дисперсном
состоянии, бесцветны и окраска в них появляется в результате
роста кристаллических частиц металла под влиянием вторичной
термической обработки стекла.
Показатель поглощения окрашенного стекла /Сх прямо
пропорционален концентрации красителя С и удельному показателю
поглощения Лх , т. е.
Л\=ХХС. (19)
Х^ определяется как отношение разности показателя
поглощения окрашенного и бесцветного стекла к концентрации красителя
Хх=Аг5о. (20)
Формула (19) является выражением закона Бугера, с помощью
которого можно производить расчеты окрашенных стекол. Так,
например, если в стекло внести несколько ионных красителей, не
взаимодействующих друг с другом, то показатель поглощения слоя
стекла для данной длины волны может быть рассчитан по формуле:
Kx-Xlc' + xlc' + x;c"+...+ XZcr, (21)
где Xfr Хх, Хх •••, X" —удельные показатели поглощения
красителей;
С, С", С"\...,Сп — концентрации красителей.
Законом Бугера можно пользоваться лишь в определенных
пределах концентрации красителей и для стекол близких составов, так
как при повышенных концентрациях красителей и особенно при
изменении состава стекла происходит сильное изменение характера
кривых спектрального поглощения красителей.
Спектральное пропускание и поглощение сред измеряется с
помощью спектрофотометра (см. главу XI).
Для выражения спектральной характеристики окрашенного
стекла принято графическое изображение зависимости пропускания или
оптической плотности стекла от длины волны излучения, причем на
оси абсцисс откладываются длины волн, а на оси ординат —
численные значения либо монохроматического коэффициента
пропускания тх , либо показателя поглощения Кх> либо оптической
плотности £>х .
На рис. 98—101 приведены спектральные кривые показателя
удельного поглощения различных красителей в стеклах разного
состава.
Как это следует из рисунков, в зависимости от того, какую
область спектра окрашенное стекло должно пропустить или
поглотить, применяются различные красители и составы стекол.
Для поглощения средней части видимого спектра (синие и
пурпурные цвета) стекло окрашивают Мп^.А^или Со "*". Введением
186 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
0,8
ojb\
0{>
0,2
О
8,0\
6.0\
2Л\
1°/о V705
0,25K200,6ln0-0J5Л1г0у IP,Os
300 Ш 500 600 700 800 Q00 ЮСОмт
Рис. 98. Спектральные кривые показателя удельного
поглощения (Хк ) стекол, окрашенных Fe2+, Fe*+9 Сг^Ч-
Сг3+. V3 + . VI-, V5+, U4+. Ue +
Составы стекол в молекулярных соотношениях, толщиаа стекол 1 мм
Глава IX. Оптические свойства стекаю.
187
300 МО
son wen»*»
Рис. 99. Спектральные кривые показателя
удельного поглощения (А>) стекол,
окрашенных [Со4]*+, [Соб}2+. [Ni^f, [Ni6j2+
Составы стекол в молекулярном соотношении,
толщина стекол 1 мм
300 Ш
930 ти*л,
Рис. 100. Спектральные кривые показателя
удельного поглощения (Лх ) стекол,
окрашенных Nds-ff Mn3+, Си*+
Составы стекол в молекулярных соотношениях,
толщина стекол 1 мм
188 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Сг "'"или V "^осуществляется поглощение красной и синей части
спектра (стекла зеленого цвета). Коротковолновое видимое
излучение и ультрафиолетовую область спектра поглощают стекла,
содержащие большие количества окислов титана, свинца и сурьмы, а
также окрашенные Fe "*" и Се4"*" . Поглощение красной и
инфракрасной областей спектра достигается при окраске стекла Сг ~*~ и
Fe2+.
Рис. 101. Типичные кривые оптической
плотности стекол, окрашенных Au°, Cu° и
CdS„-CdSe
Из силикатных стекол наиболее хорошо пропускает
инфракрасную область спектра кварцевое стекло (до 5 мк). Алюмокальциевые
стекла и стекла, содержащие большие количества свинца, также
обладают относительно высоким пропусканием в инфракрасной
области (4—5 мк). Для пропускания длинноволнового инфракрасного
излучения (15—20 мк) применяются сернистомышьяковые стекла.
К числу красителей, пропускающих инфракрасную область
спектра, относятся: Мп3^, Gr3+, Gr5+ и CdSrt-CdSe.
Кварцевое стекло и борный ангидрид наиболее прозрачны в
ультрафиолетовой области спектра. Промышленные силикатные стекла
типа кронов при изготовлении их из материалов, не содержащих или
содержащих минимальное количество Fe^n окислов титана,
пропускают ультрафиолетовую область спектра, примерно до 300 ммк.
Граница пропускания фосфатных стекол находится в более
коротковолновой ультрафиолетовой области спектра (около 220—
230 ммк). При необходимости получить увиолевое стекло,
поглощающее видимую область спектра, в качестве красителей применяются
Со2+ и Ni'2+.
Стекла, прозрачные для рентгеновских лучей, содержат окислы
легких металлов — Li?0, ВеО и Вг03.
Глава IX. Оптические свойства стекла 189
Цвет
Окрашенное стекло часто характеризуется цветом. Цвет стекла
так же, как и у других несветящихся тел, обусловлен их свойством
видоизменять спектральный состав проходящего через него света и
поэтому зависит также от спектрального состава падающего на
стекло светового потока.
480
470
450
Рис. 102. Реальные
спектральные цвета в системе
RGB
V \
5Ю\
оА
sY
52fr\
/TnsJW
г Vx
\г \но
\500\ \380
\ \е \§оо
V*» Ч 7Й^>50
О 400
0,5
1,0 X
Рис. 103. Реальные спектральные
цвета в системе XVI
Установлено, что смешиванием трех независимых цветов
(красного, зеленого и синего) можно получить излучение любого цвета.
Основные цвета были выбраны таким образом, чтобы любой
цвет F был получен от смешивания некоторого нх количества г, g и
Ь, т. е. чтобы всегда осуществлялось качественно и количественно
равенство:
F = rR + gG + bB. (22)
где rR, gG, ЬВ — составляющие поток;
г, g и Ь — цветовые компоненты; показывающие, какое
количество единиц R, С, В следует взять, чтобы
составить поток по величине и цвету.
Цветность характеризуется относительными компонентами
г' г'
ё =
Ь =
r' + g' + b'
g'
' г' A-g' + Ь'
Ь'
'r' + g' + b'
~ М
g'
м
Ь'
~ м
(23)
190 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Так как г+£+6=1, то для характеристики цветности
достаточно двух из этих величин.
В трехцветной системе R, С, В цвет должен изобразиться
точкой внутри равностороннего треугольника, с высотой равной
единице, вершины которого соответствуют трем основным цветам R, G
и В (рис. 102). Из рисунка видно, что все спектральные цвета
лежат вне треугольника. Это значит, что один из компонентов
должен иметь знак минуса.
Международная осветительная комиссия установила новую
систему единиц X, У, Z.
Цветовой график представляется в виде треугольника XyZw на
площади которого целиком помещается кривая спектральных
цветов (рнс. 103). Так как при вершине Z треугольник имеет прямой
угол, а категы ZX н ZY приня!ы за единицы, то координаты
цветности совпадают с обычными декартовыми координатами.
Цветовой тон и чистота цвета
Кроме координат цветности, для определения качества цвета
часто пользуются понятиями «цветовой тон» и «чистота цвета».
Если точка С на графике рис. 104 изобразит данную цветность,
а точка Е соответствует белому цвету равноэнергетического
спектра, то прямая ЕС, проведенная через эти две точки, пересечет
линию спектральных цветов в некоторой точке, соответствующей
длине волны —Хс, которая будет «цветовым тоном».
Все точки цветового графика, лежащие на прямой СЕ, могут
быть получены смешиванием разного количества монохроматического
излучения, длиной волны *• и белого цвета.
«Чистота цвета» в данной точке С определяется отношением
яркости однородной составляющей £х упомянутой смеси к полной
япкости получающегося цвета однородной и белой составляющей
На цветовых графиках заранее наносятся линии чистоты цвета
(см. рис. 104).
Цвет стекла может быть измерен на специальных приборах —
колориметрах или подсчитан по кривой спектрального пропускания.
Цветность стекла определится относительными компонентами:
-— \
m I
m
где модуль: '
т = х' + у' + г'; (25)
Глава IX. Оптические свойства стекла
№
750
*'= J Х(Х)Х(Х)^(Х)Л;
380
750 _
Y' = J T<x)Xx) px<fc;
38о
г^1 Т(Х)Ч) р(Х)Г<Л-'
380
(26)
Рис. 104. График для определения цветового тона (^VK,) и чистоты
цвета (Я%) по значениям координат цветности х, у
относительно стандартного источника света Е
§
§з
*- »о лазсокэ^сл^юо^^со^-ооооооооооооооо
О О ими
— w w ел о» <i да © © © оо s ел * w •- •- оооорррр
'°3 Р1 '^ 'и 2 Й ,(Л i У1 " V м Ь 2 м <о о ел Ь "и Ь о о Ь Ь
^&ел.^ея<5еоо2»еяел.^^о~~ю^<5слсо£юоо
I I
I I I I с
о о о о о о
OOOOOOi—^ЮЮ — — ОООООО
оАОООоог?»£№0>св1о>)юеосо.ьаэсооооо
о** — *- Meoc>KDKaoiQo5^eotoOs3*o«C)»-'^i*oo
-4
1.896 |
3.359 1
1 5.408 |
7,975 |
1 14,209
13,115
! 10,639 |
! 13,843 |
9,968
1 12,248
7,522
5.296
2,074
3.468
I 0,046
0,354
1.049
о о о о о
§ = gg §
0,533
0,626 |
0,134
0,353 |
0.001 1
0,002
0.009
0,035
ч;1
03
X
D>
Л
tb
X
X
»
оо —Mco*en*joo«o«o«ooo»joienwio»-ooooooooo
"8 8 1 S "з 8 S 5 8 8 8 8 8 8 g 8 8 8 8 2 8 8 S § 8 I 8 §
i i
i i i
о о о о о ooooooo~~toeoeoeoio~oop o°
oooooopo»— wV-«4^-»<jen*»<i?ooiVjq» — О о S
О — M
* p p г .м *° Г Я Г1 5" Я *° Г Я Я Я Я Я Я Г Г Я ° о о о о о
Н §ggigg§g53§S§ee§§§£gg§§Sigggg§
£
<?i
Q
О
•а
х
х
о
СО
Глава IX. Оптические свойства стекла
193
Таблица 67
используемых в сигнальных приборах
источника света
ГЦ«=2854СК
Р\\
9 1
—
~~
0,001
0.002
0.008
0.027
0.061
0.П7
0.210
0,362
0,620
1.039
1,796
3.085
4.761
6.323
7.600
8.571
9.220
9.457
9.226
8.543
7.546
6,360
5,065
3.712
2.560
1.639
0.971
0.533
0,290
*Х*Х
10 |
0,005
0,022
0,092
0,328
1,281
3.163
4.647
5,439
5,858
5,145
3,621
2.327
1.513
0.968
0,527
0,308
0,163
0.075
0,036
0,021
0,017
0,013
0.010
0.004
0,002
—
—
—
—
1 —
—
ТЦ=4900#К
- \
/>х*х
п I
0,0025
0.0123
0,0558
0,2091
0,8274
1,9793
2,6889
2.746
2,457
1,729
0,863
0,296
0.043
0 081
0.540
1,4555
2.689
4.184
5.838
7.4723
8.841
9.7329
9.952
9.443
8.129
6,214
4,368
2,820
1.651
0.880
0.460
_ 1
'хУх
12 J
0.0000
0,0003
0,0014
0,0057
0,0248
0,0810 |
0,1768
0,310
0.505
0,802
1,261
1.919 '
2.913
4,367
6.060
7.595
8,832
9,606
9,772
9,334
8,395
7.178
5.909
4,737
3.625
2.563
1,707
1.064
0.611
0.322
0.167
_ 1
*х*х
13
0.0113
0.0585
0,2650
0.9970
3,9750
9.6617
13.488
14.473
14.102
11,383
7,365
4,293
2.455
1.369
0.671
0,370
0,189
0.084
0,038
0,0206
0,015
0.011
0,075
0.003
0,001
0,000
_
—
—
—
1 —
7
_ 1
"х*х
14 |
0,0036
0,0183
0.0841
0,3180
1,2623
2.9913
3.974
3.919
3,367
2,288
1,104
0,364
0,0511
0.090
0,575
1,521
2,786
4.283
5,878
7.323
8,414
8.988
8.954
8.329
7,060
5.321
3.688
2.353
1.359
0.711
0.366
Ц*=6700#К
—
РхУх
15
0,0000
0.0004
0,0021
0,0087
0,0378
0,1225
0.261
0.443
0,692
1.060
1.613
2,359
3.408
4.841
6.449
7,936
9.147
9.834
9.839
' 9,148
7,990
6,628
5,316
4,179
3,149
2.195
1.441
0.888
0.503
0,261
0,133
_ 1
*xzx
16
0.0164
0.0870
0.3992
1.5159
6.0646
14,6019
19,936
20,655
19.323 |
15.055
9.422
5.279
2,872
1,518
0,714
0,387
0,196
0,086
0.038
0,020
0,015
о.ою 1
0.007
0.003
0.001
0,000
—
—
-
—
1 ""*
194 Раздел первый Физико-химические свойства стекла
1 I
690
700
710
720
730
740
750
760
, 2
0.754
0.409
0.224
0.120
0.052
0,033
0.015
0,011
3
0.272
0.147
0.081
0.042
0,022
0,014
0,005
0.005
4
—
—
—
—
—
—
~*
1 5
0.553
0.293
0.157
0,082
0,042
0.022
0.010
0.007
6 J 7
0.200
0,106
0,057
0,028
0,015
0.0С9
0,003
0,003
—
—
—
—
—
—
—
8 J
0,406
0,207
0,111
0.056
0,028
0.014
0,006 1
0.003
где \ —спектральное пропускание (или отражение);
рх —спектральная интенсивность светового потока
данного источника излучения;
хь » У\ ' гх —удельные спектральные компоненты равно-
энергетического излучения.
Практически при подсчетах интегрирование заменяется
суммированием произведений, взятых через малые интервалы волн ДХ=5—
—10 ммк.
Для облегчения расчетов в табл. 67 приводятся произведения
р х , хх , рх i/x и рк гх для источников излучения с разной
цветовой температурой, которые употребляются для технических
целей, например, в сигнальных приборах на транспорте —^ц=
= 2000°К, Гц^гЗбОЖ и источников А, Б и С, соответствующих
Тц=285 К, 7^=4900^ и 7Ц= 6700 К.
2. СВЕТОПРЕЛОМЛЕНИЕ, ДИСПЕРСИЯ И ДВОЙНОЕ
ЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЕ СТЕКЛА
Основные определения
Абсолютным показателем преломления
прозрачного вещества называется отношение скоростей
распространения электромагнитного колебания с длиной волны X в вакууме
(vQ) и в данном веществе (v):
v0
Согласно закону преломления Снеллиуса отношение скоростей
распространения света в двух средах равно отношению синуса угла
падения к синусу угла преломления на границе раздела двух сред,
поэтому абсолютный показатель преломления можно определить
как отношение синуса угла падения к синусу угла преломления при
переходе луча из вакуума в вещество.
Глава IX. Оптические свойства стекла 195
Продолжение табл. 67
• 1
0.147
0,074
0.040
0.019
0.010
0.006
0,002
0.001
10
'
—
—
—
—
—
—
—
11
0.222
0,1065
0.0538
0.0253
0.012
0,006
0,002
0.001
12 |
0.080
0,038
0.019
0,009
•0,004
0.003
0.0008
0,0004
13
—
—
—
—
—
—
—
14 |
0.172
0,081
0,040
- 0,018
0,0085
0,004
0,002
0,008
15
0,062
0.029
0.0143
0,0064
0,003
0,002
0,0006
0.0003
16 |
— 1
—
—
—
—
—
—
Относительным показателем преломления
называется отношение скоростей распространения электромагнитного
колебания с длиной волны X в двух прозрачных оптических средах.
Если в качестве второй среды избрать воздух, то абсолютный
показатель преломления вещества можно получить путем
умножения его показателя преломления относительно воздуха на
абсолютный показатель преломления воздуха, который равен 1,000275 при
15°С и 760 мм рт. ст. для X =589,3 ммк.
Зависимость показателя преломления от длины волны
называется дисперсией. Типичные кривые этой зависимости для двух
стекол в области спектра, достаточно удаленной от собственных
частот поглощения, нрнведены на рис. 105.
I
1.78]
1,77}
1,76
1,75
/.74
Л7Я
>ТФ5
Л Ь ли/г——
Рис. 105. Типичные кривые дисперсии стекол
196 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Измерения -показателей преломления стекол в видимой части
спектра обычно производят для следующих длин волн, характерных
для некоторых линий в спектрах испускания водорода, гелия,
натрия, калня и ртути, представленных в таблице: .
Обозначения
линий спектра
Длина волны X
Источник . . .
Цвет лииин . . .
h
404,7
Hg
ii?
G'
434.1
Н
£
435,8
Hg
F
486,1
Н
Синий
е
546.1
Hg
Зе-е-
иый
а
587,6
Не
D
589,3
Na
Желтый
С
656.3
Н
А1
766.5
К
Красный
Средней дисперсией1 называется разность показателей
преломления для длин волн F и С, т. е. (nF—пс).
Частными дисперсиями называются разности
показателей преломления для различных длин волн (п } •—п х ).
Относительными частными дисперсиями
называются отношения частных дисперсий к средней дисперсии
nF—nc ]
Коэффициентом дисперсии называется величина,
определяемая по формуле:
л0—1
V = .
nF~ nC
Диаграмма оптических постоянных стекол
Для графической характеристики оптических свойств стекол
наиболее часто применяется предложенная Аббе диаграмма, на
которой по оси ординат отложены показатели преломления для D —
линии спектра — nD, а по оси абсцисс — коэффициент дисперсии v.
Чем шире пределы изменения оптических постоянных стекол, тем
большие возможности они дают для исправления различных
дефектов оптических систем (рис. 106).
Величины nD и v, как и прочие оптические постоянные,
определяются химическим составом стекла. В соответствии с этим
принято различать на диаграмме nD — v указанные в табл. 68
характерные области для определенных групп стекол. Особое положение
иа диаграмме каждой из этих групп достигается путем применения
указанных в табл. 68 характерных химических компонентов в
определенном их количестве.
1 Часто применяют термины собщая дисперсия» и «дисперсия», которые
обозначают то же самое понятие, что и термин «средняя дисперсия».
2,2
V
Ю
1,9
1,8
17
1,6
1,5
Ik
1.3
\ Ус лобные обозначения:
• Стекла советского каталога
1 9 Стелла фирмы Шотта
у © Стекла фирмы Парра-Мантиа
Д Свекла фирмы Ченс
• Стелла фирмы цетмен*- Кодак
• Фторидные кроны
ей (Ртерфвсфатные кроны
сэ Фосфатные кроны
ежз Отврёшратные кроны
© Сбежхтятелыл кроны
• Т**Фяы9 баритовые флинты
— ♦ Сбинцвбв фосфатные флинты
Л Вельфршмовофосфатные флинты
? Титанобофосфатные ерлинты
д Особые стекла
— ~ Теллиритобые флинты
■ Титанофтористьм флинты
о Титанобые флинты М. Г Фарбениндустра
□ ФтосгерманаеЬыс тлинты
1 ♦ Нисяисоо-танталофосфатнь1с флинты
* **
* *
** ***
о
a S J
сыэ
° /^
•
Г "Г
0*
из®
0
о
0 в л •
• •
е
' ©
0
е .
° в * в i Т1
советского катапога^*^ АФ
. ■ ■ a ill "'•! - 1
1
1
.... т _...
1 v
в ' у©
И0 /
оо Xе .
г °
1
1
W0 90 80 70 60 50 40
Рис. 106. Диаграмма nD—v).
J0
20
g -A±
198 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Типы оптических стекол
Таблица 68
1 1
Стекла
Баритовые флииты ....
Фторидиые сверхлегкие
1 Фторфосфатиые легкие кроны
1 Сверхтяжелые кроны . , .
I Тяжелые баритовые флии-
а) свиицово-фосфатные
б) вольфрамово-фосфат-
в) ниобиево- и танталово-
1 фосфатные флинты . .
Сверхтяжелые флинты . .
Фторсиликатные флииты .
1 Титаиовофтористые флии-
Фторгермаииевые флииты .
1 Титаиовофосфатные флииты
Условное
обозначение
ЛК
К
БК
тк
КФ
БФ
ЛФ
Ф 1
ТФ
ОФ
-
ФК
стк
ТБФ
СТФ
—
1
Характерные
химические
компоненты и их
примерное
содержание в стекле
в вес. %
KF до 25
ВаО, РЬО меньше 3
ВаО 3-30
ВаО больше 30
РЬО 3-15
ВаО. РЬО больше 3
РЬО 15-40
РЬО 40-50
РЪО больше 70
В,Оа, Sb2Ot
BeF„ A1F,
A1,0„ PsO,. NaF,
CaF, BaF,
Pa05f A1,0„ BaO
BzO„ La30., CdO
B208, La30„ CdO, ТЮ,
PtOe, PbO
P8Ofi. WO,
Pe05. Kba05. Ta205
PbO, TeOt. Bi20,
PbO. K^O, KF
TiO,f KiO, KF
GeOi? TiO„ KF
P.05, ТЮ,
Пределы юмене- 1
имя оптических 1
постоянных
*D
1,47—1,50
1,49—1,53
1,51—1,57
1.56—1.67
1,51—1,53
1,52—1,57
1,54—1,58
1,61—1,62
1,64—1,69
-
1,30—1,45
1.35—1,50
1,55—1,61
1.65—1.80
1.70-1,80
1,70—1,90
1,80—2.0
1.75—1.90
Выше 2,0
1.60—1,70
1,50—1.60
1.70-1.75
1.61—1.70
V 1
70-64
65—58
60—56
60—51
54—51
55—47
47—41
37—35
33—21
-
100—80
80—70
71—62
60—47
47—26
38—24
35—22
35—20
25—15
32—25
40-30
37—24
30-25
Глава IX. Оптические свойства стекла
199
Следует отдельно указать на группу специальных стекол,
которые содержат компоненты, вызываюшие особый ход кривых
дисперсии стекол. Борный ангидрид и трехокись сурьмы в сочетании с
РЬО позволяют получать флинты, обладающие уменьшенной част-
йой дисперсией в синей части спектра (курцфлинты), фосфорный
ангидрид увеличивает частную дисперсию п_—п у кронов. Наличие
особых стекол позволяет подобрать такие их пары с силикатными
стеклами, которые при одинаковых относительных частных
дисперсиях будут иметь существенное различие в коэффициентах
дисперсии, что необходимо для уменьшения вторичного спектра оптических
приборов.
Таким образом, оптические постоянные любой группы стекол
определяются в основном наличием в стекле некоторых обязательных
составных частей. Введение этих составных частей может вызывать
ухудшение других физико-химических свойств стекла. Так,
например, фторидные стекла, сверхтяжелые флинты, а также некоторые
титановофтористые флинты обладают чрезвычайно высокой
кристаллизационной способностью, лантановоториевые сверхтяжелые кроны
и теллуритовые флинты имеют высокую химическую активность в
расплавленном состоянии и энергично взаимодействуют со стенками
варочных сосудов, изготовленных как из окисных (кварц, корундиз,
циркон), так и из металлических огнеупоров. Фтористые стекла
обладают селективной летучестью, препятствующей получению
однородного стекла, и т. п. Указанные недостатки затрудняют
производство подобных стекол. В табл. 69 приведены оптические и
термооптические свойства оптических стекол.
Зависимость оптических постоянных стекол
от их химического состава
Разработан целый ряд методов вычисления оптических
постоянных стекол по их составу. Авторы этих методов приводят сводки
констант, характеризующих показатели преломления окислов в
стекле, приближенно-усредненные показатели преломления окислов,
показатели преломления окислов в гипотетическом стеклообразном
состоянии. Ниже приведены основные положения и пути расчетов этих
постоянных при помощи наиболее общих по применимости и точных
по результатам методов вычисления оптических постоянных стекол.
Расчет по Л. И. Демкиной. Для расчета оптических постоянных
малоборных и малосвинцовых стекол Л. И. Демкиной предложена
формула аддитивности:
~~ я/
где р —. рассчитываемое свойство стекла (p—nD или ржпр—лс);
р/—это же свойство гипотетической молекулярной группы в
стекле, определяемой структурным коэффициентом sj.
характерным для данного окисла.
Е-*-*
S3 3
S £ 2 5 S g SsS
^J S ее ю П
*55 СП *Ci 01 01 01
г г §SS5
to* i*S М MM QO СД
CO - СЛ *
s s В
- i
w w О СЛ *«
Марка стекла
сл о> о о> о> сл ел
Л) и и и н О) «J
& ^ •№ (О м (О (О
§ о S о1 о о о
Показатель
преломления П£)
й £ § § I
СЛмМСЛЮ-СлЧ СЛ —
liisissi § g s i
В 2 8S g g 2 S3 8 2 g 8 g g g
юо^-сооомслоо —wwooooo
82§g8222n 3 8 8 e
N--J^OlO>-»CO^O«— 00O»-O
СЛ
4k.
to
V
ft
S3
«fe.
&
J».
СЛ
$
c»
СЛ
5
eo
en
s
о
г
&
to
w
S3
*.
p»
en
<£>
СЛ
s
■Hi
ел
g
rfb
en
eo
СЛ
&
0D
СЛ
2
«Ц
V
2 g
tO О
а и
ел
o>
Я
8
*.
9?
2
-j
"J
£
00
CP
en
to
eo
V*
£
СЛ
V
ел
eo
"J
8
•tb
СЛ
55
СЛ
«!
S3
o>
«!
ел
eo
eo
СД
85
rfb
.4?
СЛ
-si
©>
°!
s
N9
e»
g 5 2 2 2 g g g g g g g 2 g a ss g g S3 I g g 3 5 ss 5 s s ss s
to Ь м «о Ь сл (о Vi со "to "*. Ъ> сл Vi Ъ> о oo w о о1 - ю о 1о м Ь ел ел сп л
J> lr ? i г я J- ?
Ь V *ю w Vi M о Vj
itioioii olooL-iLLloi» J.
-q о *- о eo a>
o> ^j oo «o
pppppppp
i1 d й ^ "J ■*> "J »J
oooooooo
p p p p
i i jj 2J
о о о
W СЛ «О
о о о о
о о
cF &
8 2 2
о в р
! i i i 9 2 я s £ $
р р
т<1 2*
о о р р
'^ Ь Vi №
.8 £ S §8
о о о о о о
о о о о
¥ $ В Р JB £ jg J5 JS 25 р
о о о р
4к '^ Д ^
сп ел ел ел
рррррррррр р ° р р
Jb ►&. >Ь 4Ь
СЛ СЛ СЛ СЛ
слслспслслслслслслсл
р
oooooooo oooooooo
g32S3S3ggg
1111 HIS
III
poo
<p ^
op p p p p
Ъ* ел "ел ел ел ел
сп сл сп ел ел сл
Средняя
дисперсия хЮ5 Пр—rtQ
nD—\
Пр —Л£
nh-\
Л»в5—1Q'
Л^ч-1
лД'~-ладв
о
ш
й-в-
Термооптическая постоянная
X106V'C
пр — лд
Пр —П Q
Пр — Ле
Л/? —ЛС
nGi-np
пр -пс
S Ja
П Cf
я я
Глава IX. Оптические свойства стекла 201
Таблица
свойства стекол
Показатели преломления
Частные
дисперсии
Х105
9
S
II
12
13
Ь.
*:
14
15
16
^
*:
17
18
19
1.50414|
1.50847
1,49561
1.487361
1.51667
1,51869
1.52962
1.53032
1.53582]
1.53557
1.55756
1,54033
1.53934
1.54789
1.55180
1.56226
1,5679б|
1.58597
1.594171
1.57364
1.58444
1,Б8187|
1.58661
1.59716]
I.6I271
1.638431
1.64084
1.64189
1,6458з|
1.59084
1.499О0|
1.50287
1.490241
1.48215J
1.51098
1.51308
1,52356
1.52435
1.52982
1,5290б[
1.55001
1.533681
1.53293
1.54115
1,54508
1.55529|
1.56137
1.58106]
1.58620
1.56707
1.57698
1.574891
1.57951
1.58941
1.6053С
1.62987
1.63232|
1.6331
1.63675
1.584021
496117
49974,
,487225
,479227
,507795
50992в
52016*
521010
52644в
525452
54580,
53000*
52935с
,53740*
,54132*
,55140а
,55769и
,57753
,58177с
,563408
,57283*
,57099.
,57556*
,585Ю2
,60126,
,6251\г
,62760,
,62825с
,63175,
,58020:
1,492277
|l.49557e
1,48319*
.47532,
1.503558
,50570в
1.51565,
1.516580
1.521955
1.52067*
1,540298
1.52515.
1.52461в
1,53246*
1.53637.
|l.54627e
1.55282,
1,57174,
1.57597,
|l,55852e
1.56737,
1.565840
11,57032,
1.579428
1,595862
1.618У42
1.62139,
1.621Я7
1.62518
1.57515
1.489П8
|l.49217,
1.479908
1.472142
1.500092
1.502275
1.51199,
1.51297,
|1,518294
1.516807
|l,535877
I.52I230
1,52078,
[l.528467
1.53236,
|l,542130
1.54886,
,567094
1.57130,
1.55455.
1.56297,
1.5б1668
|l,566097
1.57486,
1.59147,
1.613812
1.616391
1.61675,
1.61992,
I.57I03G
,48530,
,488045
, 47590*1
,468288|
,49590,
,498I26|
,50760,
,508630|
,51389,
.51218*|
.53067,
,51655e!
,516208j
,52371*1
,527602|
,53722e|
,54411
.56162*|
.56582,
.54980e|
,55776£
,55659l
.56104..
.56946,
.58624J
,60789*
.610493
.61073,1
.61376J
,56611,
1.48282
1.48536
1,47327
1.46578
1.49319
1.49543
1,50478
1.50582|
1.51104
1.50925|
1,52744
1.513581
1.51330
1.52070
1,52459
1.53412
1.54106
1,55820
1.56238
1,54674
1.55449
1.55352
I.557841
1,566081
1.58290
K\ .60419
1.60681
1.60700]
I.60992|
1.56294
1.48120|
1.48361
1,471521
1,46413
1.49141
1.493651
1.50295
1.504001
1.50918
1,50739
1.52542
1.511701
1.51144
1.51878
1.52267
1.53215
1.5390S
1.556C8
1.56023
1,54477
1.55243
1.55148]
1,555791
1,5639;
U58076J
1.60189
1.60151
I.6046&
1.6075J
1,56089]
1.47998
1.48229
I,47018|
1.46287
1.49006]
1.49229
1,50158]
1.50261
1.50778|
1.50601
l,5239o]
1.51032
1.51007
1.51737
1,52126
1,53070
1,53762
1.55453
1.5586б|
1.54328
1.55093]
Л,54997
1,55427
1.56240
1,57919
1.60022
1,60283
1.60300
1,60582
1,55935
g
1.61280
8
36.9
27,8
111,3
0.9
0.714,
p
*8
о
g
1.56080
1199
46.8
37.0
131.2
—1.2
0.710,
0.463,
0.588,
(ЛФ7)
| ЛФЮ
1.57830
1.54800
5 о
ел ^j
41.1
45.9
31,6 1
36.2
120.4
129.1
—0,4
—3,0
p p
Vi Vi
p £
•a
1.57490
1392
41,3
31.9
121,0
0,6
0.712,
0.466,
0,466g
0.464,
о о
it
о
8
P
1 (ЛФ1)
1.54060
1145
47.2
37.6
1
—5.4
0,709,
p
lb.
0.588,
1 БФ28
1.66410
1874
35.4
26.3
109,3
6,3
| БФ27
1.60670
1380
44,0
34.4
123,1
-'•2
| (БФ26)
1.65040
1691
38.5
29.2
1
3,5
pop
Vi Vj Vi
P P £
0.470,
0.611,
0.466,
0.594,
0,468,
0.604,
| БФ25
! 1.60760
1318
46.1
36.7
132,0
0.7
0.711,
0.464, |
0,589,
| БФ24
1,63440
1726
36.8
27.6
112.9
0.5
0.715,
0,469,
0,607,
| (БФ23)
ел
1048
52,4
43.9
144.5
0.707,
0.461,
0.579,
| БФ21
1.61400
1534
40,0
30,6
119.9
0.3
0.713,
0.467,
0.601,
01
g
CO
1.58950
1153
51.1
«•»
142.5
I
0,708,
с
0,580,
| БФ18
1.56040
0011
50,9
41.5
141.3
-..3
0.708,
с
0.580,
1 БФ13
БФ16
1.63950
1.67090
Ль СО
to Iе
48.3
47.3
38.6
37.8
137,2
135.1
ел Vi
p p
Vj Vi
p p
о с
lb
с р
| БФ12
<?■
1 1601
39.1
£
117.9
—4.0
0.714,
p
0.603,
ПФЗ 1
to
1171
P
! 44*'
146.9
9*0
0.708,
0.461,
0.577,
| БФ8
1.58260
i
с
p
ОС
133.4
—3.3
0.710,
0.464,
0,591,
| БФ7
1.57950
1076
P
to
1 44'9
147,0
0,0
0,708,
0,461,
0.576,
9ФЗ |
0Г699'1 1
1152
19.4
P
139.7
—3.2
0.709,
0.463,
0.584,
01
rfi»
1.54800
1016
53.9
44.6
146.2
1
to
0.707, j
о
i
| БФ1
1.52470
955
54.9
45.6
147.6
—0.1
0,706, 1
0,459,
p p
*СЛ СЛ
p p
i
1.53320
1026
P
с
42.2
140.3
I
Vj
0.707,
с
0,579,
| КФ6
1,50050
875
57.2
a
•t-
148,5
..9
0.704,
0.458,
0.568,
| КФ5
1.499o0
805
62,1
СП
с/
tc
155.4
0.5 >
с
0,455,
0,562,
| КФ4
1.51810
879
58,9
50,4
154.7
0.6
0.703,
0.456,
0.565,
| (КФЗ)
1.52620
1032
51.0
to
138.4
—2,2
о
p
0.461,
0,580,
| КФ1
1,51530
946
54,5
45,0
1
0.1
0,705,
0,459,
о
1 TK21
1,65680
1285
51.1
42.1
143.0
—2,7
о
p
i
0,580,
| TK20
1,62200
1
56.7
48.2
153.6
-3.4
0.705,
0,459,
0.571,
| TK16
1.61260
1050
58.3
49.9
156.4
H
1.61300
1012
9*09
52.2
155.7
—3.0
—3.5
о
0,4578
о
$
0,704,
0,456,
0,564,
■
1 (TK13) 1
1.60380
to
60.6
52.4
155.8
—2.3
о
i
0.456,
о
1
-
1 *°
о
**
СП
a»
«4
00
(0
О
О СО 00 СО S
СО »_ w «s| «J
g 3 8 g 2
a I § g §1
ел ел
CO CD
i i 111
■£ N5 2
в
со to oo
2 8
■5°
g щ
s @ я
3 £S 2
g 5 S Si S S ? 2! ?
4 «• м w * * >s a ^ •
о сп ел ел ел
3 8 Щ 2 S г.
1 | J5 2 $
Ь 00 W (О « -О
е ел о '. и *
£ £
#>
8 К
-О (О
8
м (X м
о ел ел ел ел ел сп о. ... .
gss$3Si£ $ § 9: s
£ СЛ n- -vj — ,*. .& Ci Ю W i
rSP Я •*> J* «°° <f" S» JP £" Я ,<
СП СП СП
8 8 2
8 3 2
•м w S
£* J° ct°
СЛОСЛСЛСПСЛСЛСЛ
ffisr^ircocnN-to
— -ч| СО
C»O5CO4W-W«O00
§ §§| я §§
Is £ £ £
§ g
.р jp
ел <"л ел ел ел
ел •*- -J »о Со
-1 •(- «и О -О
со ел to со to
to со сп © -о
2 8
ел со
.5»
В
S
ел
о» сп
ю --
« со
со -о
3 3 \
л ел
У> ■*-
й
£
U2g2 §12
Я Й 2 S2 8 £ 3
,- р to ее - ел «
Й 8
слослелслслслел
S2|§S§
w A & сп ел 1
DISSS'
& n-. 85 to со
О СЛ Q? СЛ СЛ
8 в S to1 2
м -- -J -O
2 a>
со ю
ел w л * сп ел
5 £• w <8 о >i
2 gsgn
2 °*
2S g
00 X
2 2 g § S
C7> itfc 00 GO О
I
8*
g 2 s a
-o се <К ел
to ^j ю »-
g I
gg
2 g
2 8?
8 й
ел ел о» ел
§ §
5 8 £ 2 S 5
S 8 « ** =
»- to to
С
л.
СЛ
£
СЛ
о
ел
8
ел
О
СЛ
8
-о
tO
со
СО
4.
to
КЗ
8
00
о
to
&
о
ел
to
о
to
""
й
-о
•с»
00
to
J*
—
о>
со
to
ел
—
со
N3
to
•fe
N9
СО
со
tO
со
-si
-ч!
о
N9
N9
-О
—
(О
00
8
to
to
ел
2
а>
N-
00
со
to
.с»
О
£
а>
о
СЛ
S3
—
--»
со
8
—
to
ел
8
*-
о
ю
3
со
to
~
8
СЛ
00
СЛ
в
о
to
со
к
о
«а
со
to
00
-о
->.
00
со
-о
to
20
►-
to
to
g
to
00
ел
w
o>
N-
4».
CO
о
to
-o
8
00
to
.£.
s
^
to
—
8
rf.
to
о
8
о
204 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
1
(Ф2)
Ф4
Ф6
(Ф7)
Ф8
Ф13
ТФ1
ТФ2
ТФЗ
ТФ4
ТФ5
ТФ7
ТФ8
ТФ10
ОФ1
ОФ2
ОФЗ
2
1.61640
1.62420
1,60310
1.62320
1,62480
1.619Э0
1.64750
1,67250
1,71720
1.73980
1.75500
1,72800
1,68930
1,80600
1,52940
1.55380
1,61230
3
1684
1738
1590
1689
1757
1706
1912
2087
2431
2628
2743
2570
2215
3178
1022
1140
1389
4
36,6
35,9
37.9
36,9
35.6
36,3
33,9
32,2
29.5
28,2
27,5
28.3
31,1
25.4
51,8
48.6
44.1
5
27.5
26,9
28.8
27,7
26,5
27,3
25,0
23,5
29.5
19.6
19.4
20.1
22.6
17.5
43.2
; 39.5
35.8
6
110.9
109.8
113,5
111.7
108.7
110.5
105.1
101.9
94,9
91,6
89,7
91.9
98.6
84.3
133.5
133.4
115.7
7
0.0
0.7
—1.1
0.3
—8.4
1,0
—3,8
0.7
0.4
1.6
1.6
—3,5
0.6
2,8
0.4
—3.0
-о.з
8
0.7147
0.715,
0.714,
0.7148
0.715в
0.7140
0.716,
0.717.
0.719!
0,7197
0,72^
0.7195
0.7178
0,7217
0.706<
0,7085
0,708.
9
0.4687
0.469Б
0.468о
0.468в
0.4704
0.4697
0.47^
0.472,
0,4737
0.475,
0.475s
0,474в
0.472,
0,477,
0,459«
0,4617
0.461,
10
0.608в
0,608s
0,604t
0,607e
0,610,
0,608в
0.613в
0.6178
0,625, |
0.62^
0.630в
0.627,
0,619д
0,636,
0.574,
0.582,
0,583,
Численные значения расчетных коэффициентов приведены в
табл. 70.
Для вычисления оптических постоянных борсодержащих стекол
необходимо заранее определить значение «кислородного числа» К
стекла:
„ РЬО + ВаО + СаО + K2Q + Na2Q — A12Q3
где РЬО, ВаО и т. д. — молекулярное содержание окисла в стекле,
а также величину ASi02, являющуюся избытком или недостатком
кремнезема по сравнению со стеклом уравновешенного состава, у
которого весь кремнезем связан с другими окислами в молярных
соотношениях, определяемых коэффициентами, стоящими при формуле
окисла в уравнении:
ASiOa = Si02 — [0,5(ZnO +MgO)+(ВаО + СаО) +
+ 2(3203 + РЬО + NaaO) + 4КгО]. (3)
В дальнейшем весовые количества борного ангидрида в тройной
[В03] и в четверной [BOJ координациях определяются по
следующим правилам:
Глава IX. Оптические свойства стекла 205
Продолжение табл. 69
11
1 1.66224
1.67162
1,64601
1.66911
1,67288
1.66634
1.70022
1,73062
1.78612
1.81477
1.83360
1.80126
1.75119
1,89876
1,55515
1.58304
1,64803
12
1.64680
1,65559
1,63164
1,65366
1,65661
1.65069
1.68229
1,71068
1,76214
1,78860
1,80608
1,77566
1,72992
1.86571
1.54698
1.57363
1,63649
13
ll.63868e
1,64721,
1.62406!
1.64554.
I.648I0.
1.64247,
1.67293»
1.70036^
1.74988»
1.77523e
1.79206t
1.76262,
1.71893.
1.84917,
1.54248в
1.56851J
1,63024J
14
1.62843.
|1.63663,
1.61445в
1,63527,
1.63737,
1.63209в
1.66119в
1.68747,
1.73468!
1.75871,
1.774755
1.74649J
1.70519.,
1.82893.
1.53662.
1,56187,
1.62214.1
15
1,62054,
1.62847,
1.607013
1.627355
1,62911,
1,62408,
1,6521Sb
1.67761,
1.72316в
1,74623/
1.76171,
1.734294
1,69472,
1,81376,
1,53192,
1,55661,
1.61573,
16
ll.6I159e
1,61925»
1.69855в
1,61838,
1.61980,
1.61503.
1.64207e
1.66660,
1.71037!
1,73243«
1,747325
1,72079,
1,68304,,
1,79715в
1.52640.
1,55047,
1.60825.
17
1.6С626
I.6I376
1,59348
1,61303
1.61427
1,60964
1,63609
1,66009
1,70288
1,72442
1,73895
1.71293
1.67616
1,78756
1.52292
1.54667
1.60358
18
1.60306
1,61048
1,59043
1,60982
1.61095
1.60640
1.63254
1.65627
1.69848
1.71974
1,73408
1,70833
1.67213
1.78200
1.52068
1.54431
1.60065
19
1.60082
1,60820
1.58828
1.60757
1.60855
1.60415
1.63007
1.65364
1,09552
1,71656
1.73078
1.70522
1,66934
1,77828
1.51902
1.54259
1.59839
20
14.7
15.2
13.9
14.8
15.3
14.8
16,5
18,0
21.2
22.4
23.4
22.2
19,2
27.4
9.2
10.1
12.2
21
42.1
43,4
39.3
42.3
44,0
42,3
48,1
53.4
63.1
68.8
71.5
66.9
56.7
83.5
23,7
26.8
34,0
1) если К больше или равно 1,2 и в стекле содержится больше
кремнезема по сравнению с уравновешенным составом, то [ВО«]=
=[В203];
2) если К меньше 1,2, то
IBQ4]
1В2Оз1
= «"-0.2;
(4)
3) если К больше 1,2, но в стекле меньше кремнезема по
сравнению с уравновешенным составом, то
[В04] = 2/«[ВаО))].
(5)
Количества окиси свинца в различных структурных формах
определяются по эмпирическим формулам, представленным в табл. 71.
В формулы для расчета а и Р входят молекулярные
содержания компонентов, причем
4КаО
SiOji — РЬО — 1
206
Раздел первый. Физико-химические свойства стекли
Таблица 70
Коэффициенты для расчета показателей преломления
и дисперсии стекол
Окислы
в*°» \ во, . .
А120,
А8.0 ;
( РЬО- I
РЬО { РЬО- II
К РЬО-Ш
Na,0
nD
1.475
1.61
1.464
1.49
1.98
1.57
2.46
2.46
2.50
2,03
1,96
1,83
1.64.
1.58
1.59
nF~nC
695
750
670
850
3800
1 600
7 700
7 700
11600
2 280
2 850
1750
1300
1200
1400
*i
60
43
70
59
154
107
343
223
223
213
223
86
140
94
66 j
Группа, молекулярный
вес которой соответствует
структурным
коэффициентам
SiO,
(В08)
(А1,0.)
(SbOa)
(AsOt)
PbO-2 SiO,
PbO
PbO
BaO-SiO,
2 ZnO-SIO,
2MgOSiO,
K,0
Na,0
Таблица 71
Расчет РЬО в различных структурных формулах
Группа
стекол
А
Б
д__ РЬО
PbO+SiO,
0-0.21
0.21—0.40
°1
а
0.11+0,475 а
ан
0
а-(а1+аш)
вш 1
0
0.0165 (Р—0.85)
Расчет по А. А. Аппену производится по формуле аддитивной
зависимости свойства от состава, выраженного в мол. % (/л,-),
причем коэффициенты формулы аддитивности выведены
эмпирическим путем: _
l^llLt (6)
где gi — приближенно-усредненные числовые характеристики
«парциальных свойств» окислов (табл. 72);
gi=tii—> приближенно-усредненный парциальный показатель
преломления;
gi=Di-~ приближенно-усредненная парциальная дисперсия
nF —пс .
Глава IX. Оптические свойства стекла
207
Таблица 72
Приближенно-усредненные характеристики g{ парциальных
свойств компонентов в силикатных стеклах
Окислы
105
SiO,
TiO,
А|,Ов
в,о.
Sr^O.
As.0,
BeO
MgO
CaO
SrO
BaO
ZnO.
CdO
PbO
L1,0
Na,0
KtO
1.4585—1,475
2,08 —2,23
1,620*
1,460—1.710
2,55
1.57
1,595
1.610(1.57)**
1.730
1,770
1.880
1.710
1.805 —1.925
2,150 —2.350
1.695 (1.655)***
1,590**** (1,575)***
1.575 (1,595)***
675
5000-6 200
850»
640—900
7700
1600
890
1 110
1480
1630
1890
1650
J 2 270—2 930
5 280-7 440
1 380 (1 300)***
1 420**** (1 400)***
1 300 (1.320)***
* Приложимы ли иь к стеклам, сспержчщим основные окислы.
** Отражает свойства стекол системы Nj,0 (К,0) — MgO — SiO, в некоторой
области составов.
*** Действительны лилдь для бинарных щелочно-счлнкатных стекол.
**** Отражают свойсгва KtO предпочтительно в присутствии NaeO.
Расчетные коэффициенты для окислов Si02, B2O3, ТЮг, РЬО и
CdO имеют непостоянное значение и зависят от состава. Они
вычисляются по эмпирическим уравнениям:
А. Расчет величин £$10 •
при msl0t < 67 ^
gSiot = consi'(*=1*475' ^ = 675)t
при mSi0t > 67
*sio, " !^75 - 0,0005 ( cg,^- 67) .
Б. Расчет величин £рьо :
лрьо = 2,350--0,0067(2^ 0 —50).
Ярьо = 7440-72(2^^-50)
208 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
В. Расчет величин gcdO :
"с<ю = * .925 - 0,004 (Е aMemon ~ 50) ,
| ~ Амо = 2930- 22(£ flMe^-50).
Г. Расчет величин £тю :
«jriO, = 2.23 - 0.05( aSi0t - 50) | 50 < asi 0 < 80 .
j £XTIOi = 6200-40(aSIOi-50)- /
1 Приближенно-усредненные парциальные показателя
преломления и средние дисперсии борного ангидрида в стекле рассчитывают
по данным табл. 73.
, Таблица 73
Приближенно-усредненные показатели преломления и общие
дисперсии борного ангидрида в зависимости от состава стекла
] Содержание ВгОя 1
Ч в стекле в мол. %|
1 44—64
71—80
44—80
Численное
значение
коэффициента ф
1 4
1 4>ф>1
у
/
[ Ь6
1,6>ф>1
1 1>Ф> —
1 2
! 2 3
I 4
I 3 1
Формулы для вычисления 1
"^"вго, и ^в2о.
T^BtOt ~ * »710 =* с008*
^ВО =1.710 = const 1
77Bj0j= 1,710-0.12 (1.6- <(,)
*ВЛ = ..520+0.12 (2--L)
77Dj0i = 1.470+0.048(3—J.)
D-10* = 900 = const
ТМО^ЭОО—бб (4 —ф)
Значение коэффициента «К определяющее вид формулы, по
которой рассчитываются значения приближенно-усредненных
парциальных свойств, вычисляется как частное от деления суммы окислов
щелочных и Шелочноземельных металлов в стекле за вычетом
содержания окиси $люмииия на количество борного ангидрида (в
мол. °/о) в стекле, ~
Глава IX. Оптические свойства стекла
209
Расчеты по Хаггинсу и Сун Гуан-хану производятся по
формулам:
nF — nc S'M.F-c/m
(8)
(9)
где /^ — весовые доли окислов в стекле;
rM.D и rAf F—С— рефракционные и дисперсионные константы
окислов;
VM — объемные константы окислов, имеющие четыре
различных значения в зависимости от того, в
каком интервале находится величина A^S1
—число грамм-атомов кремния, приходящаяся на один
грамм-атом кислорода, и характеризующая
состав стекла.
В табл. 74 приведены объемные, рефракционные и
дисперсионные константы, необходимые для расчета. При вычислении
оптических постоянных борсодержащих стекол по этому методу
необходимо предварительно определить величину
0,0165/si + 0,02872/B
где fM — весовые доли окислов,
с гп
М= -~Т7 —отношение числа грамм-атомов кислорода в
формуле окисла MenOm к его молекулярному весу.
Если К<0,50, то /в, =fB , а /в* == °. если К > 0.50» то:
/в, =69,64 Е S^/M-2,319/sl-3/B,
/в. = -69,64 Е V/M + 2,319/SI + 4/B.
Таким образом, в случае борсодержащих стекол в формулах
(7)—(9) следует учитывать два члена для борного ангидрида, в
каждый из которых входят соответствующие рефракционные и
дисперсионные константы (см. значение В' и В" в табл. 74).
Пределы применимости и характеристика точности различных
методов расчета оптических постоянных стекол. Описанные
эмпирические расчеты оптических постоянных стекол основаны на
математической обработке большого .количества экспериментальных данных.
С этой точки зрения указанные методы расчета являются наиболее
общими, т. е. имеют наибольшие области применения. Общим для
210 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
х
ев
35
ев
*
1
га
>»
U
Сун
X
ев
*
*
U
ь.
с
Bt
О
н
*>
£
ч
о
X
S
ВОЙСТ!
О
ев
4>
7
О
ев
О.
Ч
*С
2
н
X
0>
X
Я"
X
•в-
•е*
CD
О
*
&
<->
■
«1
Q
\5
OS'O—W0=JSN
О
О)
oo
г*
9£fr*0—0fr'0=ISW
D
око—s*c'o=Isw
&
SKI'O—ZZ'0=,s/V
V
<в
ю
«*<
» 1
3
^Г
&
1 ^
со
01
О
~
со
см
о
г-
о
о
со
1
о
CN
со
чг
я
S
о
g
CN
о
g
о
о
см
CN
о
CN
о
*^ « m 1Л
SS °° В» S3 I
СМ СМ СО СМ |
<? О О о
О ^* г-
UJ СМ 1Я Ift 1
сО со со см 1
о о о с
СМ СЛ ~Г СО
Q -Г Г- Ю 1
^ СО СО СМ 1
о о о о
OI СО О «О
Щ Г- О ф
чГ СО СО СМ
о о о о
0> Г- Ю
СО СО 1С СМ
" СМ
о
см
со
-3"
о
ОС
с
о
1С
о
ОС
8
о
8
см
о
§
о
г»
. я
о
О)
ОО
см
о о
~¥¥
о о
СО СО
см
Г- <£ CN
« г. й ой "«■
f- СО •-« ^> чг lO »""•
* ■>« О П lO П ф
со to о ю со см ел
со -
с
is
]
1 О О О СО
: Се
> с
„ о
- а
X
со
■«• 8 «
иэ - О
° 3"
о
X
•чг
1
о
о X
»-« Г— €0
О t'K
о
+
г-
3
3<
«о
X
>
ч х
о
Ю ОО
см »-»
с о
см -*
СМ СО
со см
о о
О СЛ
© Ю
со см
о о
СП ОО
со см
о о
со СО
о о
.-1 —
см
8 £
см «-•
с
i
'!
)
1
СО •<• 1
—•"•II
т со I |
о о 1
СА СМ 1
а а <о
тг ft CM J
о о о 1
1в ю rt I
S S 8
о о о 1
ОО — Т 1
<С С1"* *"щ 1
о о о 1
г- ю <р I
00 СО CM j
О 3 О
g з a
о о о
-« ю ем
^Н f* »-(
г*- «о
СО СЛ Г-
ОО -^ СО
(N Ю |s
N S> I'
~ о о
с
с
к
1 сг
S
<-
)
1
1
Глава IX. Оптические свойства стекла 211
х
+
3!
о
X
о^чг1
о
+
N
>
55
«о
Ы
« ^ Й со 5 rt rt I I | I I и * S
ооооооо
2 ее
~*-ч
I
о
55Х *>
«О CNJ
W +
Ч»ч ^ <N<N «^ ~^ *"1 *"! ~ ~* "I ~ "1 ""^ ^ °1 °Ч
^О ООООООООООООООО
«о
2 X £
I « w. <*. I I I I I I I I I -: I I
о о о о
I \ 1Ч I I I I ( I I I I Ч I I
о о о о
8
8
о
СО Г- 00
W N *
о о о
I I I I I I I з I I
8 о» <о
I «°. s Z- I I ' I I
I I I I
I I
ISSSSIIIIIIIIISII
I 2 I £ Щ
^< со со со Oi
О »-■ 'd' ^ CN — ^« ■-«
■4f О l^ W •««• Q (N Ifl W UJ H
OO ~ °"g *^ g °* oO 5м CN
OiOOODODr^ODlOO
*oooooo«-T~*»-»
о ю •• • • • •» - * • *
о о 2? ?г о °„ о о о о о о о о о о о
212 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
9 8 3
9 — О
S I 3
18 1113 1
ооооооооооооо
CM СМ
СО СО -* ч* —I
см ^ о
о о о
г-
<е>
л
ч*
со
см
Г" г*
0,068
о
0,0958
0,105
«о
ОО
со
«в*
«о
о
о»
0.454
0,4409
0,4281
0,4063
1
,330
со
0,176
0,243
0,282
0,319
*«•
с
&
см
1
1
1
1
1
о
см
о>
•-•
0,130
0,173
0,198
0,222
52
со
г*
со
1
1
1
1
1
г-
а
i
i
i
i
i
О)
со
1
1
1
1
I
СМ
1^.
г*-
о
1
1
1
1
1
£5
см
• со
1
1
1
1
1
3
1^.
см
1
1
1
1
1
о
§8
1
1
1
1
1
S8
1Л
г-
0,099
0,130
0,147
0.164
СМ 1
см 1
оо о
СО S
1
1
1
1
1
3
8
1
1
1
1
1
Й
S
3 о" о о
« о S3 ь о
о о* § °- °« ? °" о
d: >" S в в * ^ S
Глава IX. Оптические свойства стекла !213
всех методов является то, что расчет может производиться для
стекол, содержащих только окисные компоненты при обязательном
наличии в составе стекла достаточного количества кремнезема.
Для расчета оптических постоянных силикатных стекол,
расположенных внутри области промышленных стекол диаграммы nD — v,
следует рекомендовать методы Л. И. Дёмкиной и А. А. Аппена.
Метод Л. И. Дёмкиной не позволяет рассчитывать свойства
многосвинцовых (вес. % РЬО>66) и титан содержащих стекол.
В отличие от методов Л. И. Дёмкиной и А. А. Аппена метод
Хаггинса и Сун Гуан-хана дает коэффициенты для расчета
оптических постоянных стекол, содержащих не только обычные, но и
редкие окислы: лантана, тория, циркония, таллия, вольфрама, тантала,
ниобия и др. Эти коэффициенты выведены на основании изучения
оптических свойств простых силикатных систем с редкими окислами
и неприменимы к многокомпонентным промышленным стеклам типов
СТК, ТБФ, СТФ и т. д., в состав которых кремнезем входит в малых
количествах (NSi-~0,10—0,15).
При вычислении оптических постоянных промышленных стекол
по Л. И. Дёмкиной и А. А. Аппену оказывается, что в
преобладающем большинстве случаев расхождения между рассчитанными и
измеренными константами не превышают 20X10—4 для nD и 0,3 для n.
Максимальные отклонения наблюдаются у тяжелых и баритовых кро-
нов и баритовых флинтов и достигают 40X10—4—50ХЮ—* для nD и
0,6—0,8 для v.
Зависимость показателя преломления от температуры
Показатель преломления твердых стекол с повышением
температуры увеличивается (рис. 107). Вблизи температуры начала
размягчения показатель
преломления претерпевает особые изме- в _
нения, связанные уже со
структурными превращениями в
стекле (см. рис. 107,6—д).При
невысоких температурах
вследствие большой вязкости стекла
структурные превращения не
имеют места. В области
температур размягчения и выше
структура стекла может
достигнуть и достаточно быстро
равновесного состояния,
характерного для каждой
температуры. Скорость достижения
состояния равновесия зависит
от вязкости стекла.
Равновесному состоянию соответствует
равновесное значение показа-
геля преломления. Величина
равновесного показателя преломления линейно убывает с
увеличением температуры (см. рис. 107,6—г). В интервале температур
§f»i
Ц
\-а-
^^.
^
^
1
Ф
<1
i
u?J
200
Температура, °С
WO
f
Рис. 107. Зависимость показателя
преломления от температуры
вг — прямая равновесных показателей
преломления
214 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
размягчения на температурное изменение показателя преломления
накладываются структурные изменения, и показатель преломления
стекла меняется по суммарной кривой абд, достигая своего
равновесного значения п\ отвечающего температуре /'.
Двойное лучепреломление
Двойное лучепреломление в стеклах обусловлено оптической
анизотропией, являющейся следствием внутренних напряжений.
Последние возникают в стекле под действием внешних механических
усилий или имеют термическое происхождение, образуясь при быстром
или неравномерном охлаждении стекла (эффект закалки).
Внутренние напряжения в стекле могут быть временными
или остаточными. Временными являются напряжения,
возникающие в куске твердого стекла под действием механических
усилий, а также напряжения в куске оптически однородного твердого
стекла, нагреваемого или охлаждаемого таким образом, что в нем
создается значительный температурный градиент. Остаточные
напряжения образуются при быстром или неравномерном охлаждении
стекла от температур размягчения и выше.
Величина двойного лучепреломления характеризует влияние
остаточных напряжений на прочность стекла и его поведение при
механической обработке, так как позволяет судить о величине
остаточных напряжений в стекле.
Пусть плоскополяризованный монохроматический свет проходит
через пластанку стекла, имеющего внутренние напряжения,
составляющие которых в трех взаимно-перпендикулярных направлениях
пространственных осей составляют соответственно сх* ау» и сг-
Пусть направление распространения света совпадает с направлением
oz f а плоскость поляризации составляет угол 45° с направлениями
ах и Су . Тогда скорости распространения световых волн,
колеблющихся в направлениях ах и оу, будут различными, и
поляризованный луч распадется на два луча. Разность хода этих лучей,
приходящаяся на единицу пути, называется двойным
лучепреломлением (Ь):
b = Cd{ax — ay), (И)
где d — толщина пластинки;
С — оптический коэффициент напряжения.
Согласно определению, двойное лучепреломление & является
безразмерной величиной. Тогда, как показывает формула (11), С может
быть выражено в мм2/кг или в см2/кг. При пользовании системой
единиц CGS размерность С равна [см2/дин]. Из соображений
практического удобства при измерении двойного лучепреломления
компенсационным методом (см. стр. 252) и во избежание пользования
весьма малыми числами двойное лучепреломление часто выражают в
ммк/см. Тогда С будет выражаться в особых единицах, называемых
см2
брюстерами (бр) — 1 бр= 10*~13 .
' г дин
Величины оптического коэффициента напряжения (или
фотоупругого коэффициента) положительны для большинства стекол. У мно-
£лава IX. Оптические свойства стекла 216
госвиицовых стекол и у ряда стекол типа СТФ они малы или
отрицательны. В табл. 75 приведены значения фотоупругого
коэффициента для ряда стекол.
Таблица 75
Фотоупругие постоянные некоторых стекол
(по данным Е. Э. Данюшевского и Покельса)
1 Марка
стекла
К9
К5
ТК5
ТК9
БКБ
БК8
БК10
БФ7
БФ12
КФЗ
С в Срю-
стерах (бр)
3,57
3.90
2.50
3.28
3.26
3.41
3.66
3.74
3.31
3,59
Марка
стекла
ЛФ2
ЛФ5
ОФ1
ТФ37.5% РЬО
ТФ74,6% РЬО
ТФ30% РЬО
ЛФ4
Ф1
Ф4
ТФ1
С в брюс-
терах (бр)
3.62
4.30
4.74
1.39
—0.19
—1.94
2.88
2.94
2.73
2.41
Марка
стекла
ТФ2
ТФЗ
ТФ4
ТФ5
ТФ7
ТФ8
ТФ10
КФ7
ЛФ10
Кварцевое
С в брюс-
терах (бр)
2.20
L71
1.43
1.25
1,61
1.95
0.65
3.07
2.80
3.45
Фотоупругие постоянные некоторых технических и
электровакуумных стекол типа 3 представлены ниже.
Марка стекла Фотоупругая постоянная всм21кГ
ЗС-5 2.2 10"7
С88-8 3.2-10~7
ЗС-4 3.010""7
Листовое 2,4 10~~
По величине двойного лучепреломления в некоторых случаях
характеризуется оптическая однородность стекол1.
Оптические стекла разделяют на следующие категории:
не выше 0,5 ммк/см .... 1-я категория
» » 1,0 » .... 2-я »
» » 2,0 » .... 3, 4, 5-я категории.
В нормально отожженном промышленном листовом стекле в
середине зоны растяжения величина двойного лучепреломления
составляет 20—60 ммк/см.
1 Более тонким методом характеристики оптической однородности стекол
является интерференционный метод.
Глава X
ХИМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ СТЕКЛА
Химическая устойчивость характеризует сопротивляемость
стекол разрушающему действию водных растворов, влажной
атмосферы и других агрессивных сред.
Ока слы, мол..%
Рис. 108. Общая характеристика влияния замены
кремнезема в двухкомпонентном щелочно-
силикатном стекле на окислы поливалентных
металлов или бора
I — устойчивость; 2 — гигроскопичность
Коррозийные агенты, действующие на стекло, могут быть
разбиты на две группы:
1 группа — вещества изменяющие, растворяющие или
разрушающие только один вид структурных составляющих стекла —
силикаты (влажная атмосфера, жидкая вода, растворы кислот,
нейтральные и кислые растворы солей).
2 группа — вещества, действующие не только на силикаты, но
и на избыточный кремнезем (растворы гидроокисей, карбонатов,
фосфатов).
Принципиально важной особенностью реагентов 1-й группы
является образование ими на стекле слоя, состоящего из продуктов
Глава X. Химическая устойчивость стекла 217
разрушения. Главными составными частями слоя служат: слабоовод-
ненный кремнезем, образовавшийся из избыточного Si02 в исходном
стекле; гелеобразная кремнекислота —• продукт разложения
силикатов; гидросиликаты (например, кальция); малорастворимые
гидроокиси и соли металлов.
Поверхностный слой оказывает защитное действие, и по мере
завершения его образования разрушение стекла самотормозится.
Поэтому зависимость величины разрушения стекла реактивами
1-й группы от времени графически выражается кривой,
приближающейся по характеру к параболе (рис. 108).
Реактивы 2-й группы, растворяющие кремнезем и не
позволяющие образоваться защитному слою, разрушают стекла с постоянной
скоростью.
1. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ХИМИЧЕСКОЕ
РАЗРУШЕНИЕ СТЕКЛА
Влияние температуры. В области до 100° С разрушение стекла
любым реактивом ускоряется в 1,5—2,5 раза на каждые 10°
повышения температуры.
При повышении температуры за 100° С, осуществляемом,
например, (в автоклавах, разрушение происходит все сильнее, так как
заметно меняется его характер: начинают все более преобладать
(процессы гидротермального синтеза и стекло полностью может
переродиться в смесь аморфных и кристаллических химических
соединений. В подобных условиях устойчивыми оказываются лишь стекла
богатые цирконием.
Влияние термического прошлого (закалки и отжига) стекла
одинаково сказывается на разрушении стекол реагентами 1-й и 2-й
групп: закаленные стекла разрушаются в 1,2—2 раза сильнее, чем
хорошо отожженные.
Исключение составляет группа щелочно-боросиликатных стекол»
которые уменьшают свою устойчивость при отжиге вследствие
специфических свойств бора как стеклообразователя.
Состояние поверхности имеет существенное значение при
разрушении стекол реагентами 1-й группы. Самой низкой устойчивостью,
естественно, будет обладать поверхность свежего разлома. Всякое
предварительное соприкосновение стекла с влажной атмосферой,
кислыми газами, а тем более с водой или растворами кислот ведет к
формированию поверхностного защитного слоя той или иной
толщины, затрудняющего последующее действие других разрушающих
веществ. г
2. РАЗРУШЕНИЕ СТЕКОЛ РЕАГЕНТАМИ 1-й ГРУППЫ
Разрушение влажной атмосферой начинается с
поглощения поверхностью стекла любого состава молекул воды за
счет избыточных сил поверхности. Эта вода структурно
связывается со стеклом « в виде групп ОН покрывает поверхность. На этих
группах происходит сорбция новых порций воды (или других
веществ), образующих слой толщиной в несколько десятков -молекул
218 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Если стекло содрежит в своем составе мало гигроскопичных
силикатов калия, натрия, бария, процесс заканчивается на образовании
указанной полимолекулярной пленки. Если стекло —
многощелочное, то пленка сорбированной воды превращается в
концентрированный раствор гидроокисей щелочных металлов, продолжающих
поглощать влагу.
Опасная для практического применения стекол гигроскопичность
достигается исключительно при высоком содержании натриевых и
калиевых силикатов — в 17 мол. %, считая на окиси (для оптических
стекол опасна уже концентрация в 13 мол.%).
^w'om'm'
£.
Рис. 109.
«Самоторможение» разрушения
стекла К8 водой (замедление
прироста удельной
электропроводности
воды при взмучивании в
-, , , , , , ней порошка стекла, при
75 3D 45 £7 75^ 80 25°с)
Время д мин.
Гигроскопичность уменьшается при усложнении состава, в
частности, если в стекле содержится не один, а два щелочных металла
(так называемый «эффект двух щелочей»). Влияние усложнения
состава стекла путем замены части кремнезема на какой-либо окисел
(кроме окислов щелочных металлов) однотипно и характеризуется
кривой вида, изображенной на рис. 109. Малые добавки третьего
окисла в двухкомпонентное стекло снижают гигроскопичность,
средние— оставляют ее более или менее неизменной, а большие снова
вызывают рост. Величина минимума кривой и его диапазон зависят
от природы добавляемого элемента: магний и особенно барий
слабо понижают гигроскопичность вначале и быстро вызывают ее рост;
очень выгодно влияют титан, цинк, свинец, бор, алюминий, кальций,
резко снижающие гигроскопичность и в широком интервале
концентраций, не вызывающие ее последующего увеличения.
Разрушение стекла жидкой водой заключается в
выщелачивании хорошо растворимых силикатов калия, натрия,
бария. Силикаты тяжелых металлов (свинца, кадмия, цинка) гидролп-
зуются, соприкасаясь с водой, и нерастворимые продукты гидролиза
отлагаются в местах своего образования.
При температурах выше 60—70° С вода начинает в известной
мере переводить в раствор также и кремнезем, и ее действие в этом
случае сводится не к одному выщелачиванию, но и к некоторому
растворению стекла как целого. Так происходит, если на стекло
действует объем воды, достаточный, чтобы был осуществим отвод
продуктов разрушения от поверхности стекла. Если же на стекло
действуют ограниченные количества воды, продукты взаимодействия
остаются на местах своего образования, концентрация их с
течением времени нарастает и это вызывает вторичные реакции между
стеклом и продуктами его разрушения- Имеющие место реакции при-
Глава X. Химическая устойчивость стекла 219
ближаются по механизму и результатам к действию щелочей на
стекла (см. ниже).
Водоустойчивость особенно сильно повышают элементы,
образующие малорастворимые в воде гидроокиси.
Разрушение стекол растворами кислот имеет в
основе вытеснение кремнекислоты из силикатов, так как она
относится к слабейшим (первая константа диссоциации имеет
порядок 10—1Q. Образовавшаяся кремнекислота быстро полимеризуется
и коагулирует в гель, переходя в раствор только в малых
количествах. Наоборот, металлы почти полностью переходят в раствор, так
что стекло оказывается покрытым кремнеземным слоем значительной
толщины (в тысячи ангстрем).
На кислотоустойчивость влияют те же факторы (и в том же
направлении), которые перечислялись, когда говорилось о
гигроскопичности и водоустойчивости. Только в данном случае наблюдается
меньше особенностей во влиянии отдельных окислов, которыми
заменяется кремнезем, так как гидроокиси почти всех металлов,
применяемых в стеклоделии, растворимы в кислотах. Исключение
составляют гидроокиси тантала, ниобия, титана, очень сильно
повышающих кислотоустойчивость стекол.
Если сравнивается влияние щелочных и щелочноземельных
металлов, то оказывается, что вызываемое их введением улучшение
кислотоустоичивости двухкомпонентного щелочносиликатного стекла
тем значительнее, чем меньше ионный радиус металла.
Разрушение стекла усиливается с увеличением содержания
кислоты в растворе, приблизительно пропорционально логарифму
концентрации, пока не достигнут рН=1,5. При дальнейшем росте
концентрации кислоты разрушение замедляется и, по некоторым
данным, вовсе прекращается в очень концентрированных растворах.
Если сравнить по действию растворы разных кислот при равных рН,
то они располагаются в (порядке констант диссоциации.
Действие растворов солей на стекла сводится
к явлениям, имеющим место при действии жидкой воды, а
разрушение растворами, подкисляющимися в результате гидролиза, к
явлениям, вызываемым кислотами.
3. РАЗРУШЕНИЕ СТЕКОЛ РЕАГЕНТАМИ 2-й ГРУППЫ
Общей особенностью действия реагентов 2-й группы является
отсутствие образования защитного слоя в процессе разрушения
стекла, так как кремнезем "переводится в раствор. Поэтому разрушение
сводится к удалению слоев стекла полностью, причем скорость их
стравливания постоянна, а толщина пропорциональна времени
воздействия раствора. Вредным последствием действия реагентов
2-й группы обычно является нарушение гладкости поверхности
стекла, потеря ею прозрачности.
Химические явления, лежащие в основе действии растворов
гидроокисей щелочных металлов, заключаются в превращении
кремнезема в стабильные (неполимеризующиеся в щелочной среде) анионы
SiO^SiOf^SiOf"*". Катионы, находившиеся в стекле, дают
гидроокиси или соединения типа цинкатов и алюминатов.
220 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
В растворах гидроокисей щелочноземельных металлов, помимо
указанных процессов, происходит образование стойких в щелочах
гидросиликатов, в частности кальциевых
По интенсивности воздействия различные гидроокиси при
условии одинаковой нормальности растворов располагаются в следующие
ряды:
NaOH > КОН > LiOH > NH40H и
Ва(ОН)2 > Sr(OH)2 > Са(ОН)2.
Из закономерности периодического закона выпадает только
едкий натрий, который всегда действует сильнее других (так
называемая «натриевая аномалия»).
Влияние концентрации гидроокиси в области ниже 0,5 н.
однотипно: разрушение стекла усиливается приблизительно
пропорционально ее логарифму. Для разрушения стекол 0,5—10 н. растворами
щелочей увеличение концентрации оказывается связанным с раз-
рушаемостью следующим образом:
1) для стекол, богатых кремнеземом, толщина стравленного слоя
возрастает пропорционально концентрации;
2) разрушение стекол, содержащих кальций, не зависит от
концентрации;
3) разрушение стекол, содержащих свинец и цинк, сначала
увеличивается, проходит через максимум (в 6—7 н. растворах), а затем
начинает уменьшаться.
На разрушение стекол щелочами специфическое действие
ингибиторов оказывают анионы — бериллатный, цинкатный и алюминат-
ный. Они уменьшают разрушение некоторых стекол до 18 раз. Щело-
чеустойчивость стекол возрастает с увеличением содержания
кремнезема. Кремнезем даже в стеклообразном состоянии значительно
устойчивее большинства многокомпонентных стекол (исключение
составляют многоциркониевые стекла, содержащие 15—20% окиси
циркония). Влияние замены кремнезема иа другой окисел
изображается кривой того же типа, какая была приведена на рис. 109,
причем природа вводимых омислов практически не сказывается при
содержании до 22 мол.%. После этого предела влияние
щелочноземельных металлов начинает подчиняться указанному выше (см.
стр. 219) правилу ионного радиуса. Тяжелые металлы
располагаются в иной последовательности по степени понижающего
действия на щелочеустойчивость:
свинец>цинк>кадмий (что отвечает растворимостям
гидроокисей в щелочах).
Рост содержания щелочных окислов до 20% мало снижает
щелочеустойчивость, а при введении больших количеств разрушаемость
стекла круто нарастает.
Растворы фосфатов действуют на стекло аналогично
гидроокисям; при разрушении стекла фосфаты связывают кремнезем в
растворимые гидросиликофосфаты. По силе действия растворы
фосфатов превосходят растворы гидроокисей в несколько раз и
заслуживают более подробного изучения.
По-видимому, такого же типа продукты образуют с
кремнеземом карбонатные ионы, так как растворы соды и поташа разрушают
некоторые стекла сильнее растворов едких щелочей равной нор-
Глава X. Химическая устойчивость стекла 221
мальности (так называемый «содовый парадокс первого рода»). Еще
чаще наблюдается более сильное действие смеси растворов
карбоната и гидроокиси по сравнению с действием эквивалентных
растворов этих веществ, взятых в «отдельности («содовой лародокс
второго рода»).
4. ХИМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ НЕСИЛИКАТНЫХ СТЕКОЛ
Химическая устойчивость несиликатных стекол — фосфатных, бо-
ратных, фторбериллатных, начинающих приобретать некоторое
значение в технике (главным образом как материал оптических деталей)
значительно ниже, чем у силикатных. Это обусловлено заметной
растворимостью и гигроскопичностью главных стеклообразователей таких
стекол Р2О5, В20з, ВеИг, приводящих к размоканию, растрескиванию
и помутнению поверхности стекла .При действии жидкой воды и
водных растворов происходит стравливание слоев заметной толщины.
Наиболее устойчивые фосфатные и боратиые стекла
получают при введении в их состав окислов металлов в количестве
не меньшем того, которое нужно (по стехиометрическим
соотношениям) для связывания всего РгОв или В2О3 в метафосфаты или
метабораты.
Из окислов металлов следует предпочесть окись алюминия, с
которой получаются наиболее устойчивые фосфатные и боратные
стекла.
Фторбериллатные стекла получаются наиболее устойчивыми при
наличии в них тория, лантана, церия и очень нестойкими, если они
содержат натрий и калий. Стекла с магнием и кальцием занимают
промежуточное положение.
5. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ СТЕКОЛ НА ХИМИЧЕСКУЮ
УСТОЙЧИВОСТЬ
Наиболее безошибочно о пригодности стекла к эксплуатации
можно судить, испытав его в условиях, максимально
приближающихся к условиям службы, и придав 'Поверхности образцов
состояние, характерное для поверхности самого 'изделия из стекла.
Однако на практике приходится отступать от этих принципов,
так как устойчивость большинства промышленных стекол столь
высока, что разрушение ие может быть достаточно точно измерено без
значительного усложнения методов или удлинения времени
испытания до неприемлемых сроков. Поэтому идут на форсирование
испытаний, достигая этого повышением температуры или увеличением
поверхности стекла, применяемого в виде порошка, отсеянного
между двух сит.
Обзор и характеристика наиболее употребительных методов
испытания и их сравнительная оценка приведены в табл. 76—80.
Данные по химической устойчивости различных технических стекол
приведены в табл. 81—84.
222 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Таблица 76
Обзор групп методов, нашедших применение для оценки
разрушаемое™ стекол
Название
методов
Характерные особенности
Методы, основанные на измерении количеств веществ, отдаваемых
стеклом в действующий реактив
Весовой
Тнтрационный
Колориметрический
Кондуктометри-
ческий
Потенцнметриче-
ский
Аналитический
Радиометрический
Определение сухого остатка в вытяжке после действия
реагента на порошок стекла
Определение количества кислоты, необходимого для
нейтрализации гидроокисей, перешедших нз порошка стекла
в воду или кислоту, нли собирающихся на последней при
действии влажной атмосферы
Определение (в виде окрашенного соединения)
гидроокисей, отдаваемых формованной поверхностью стекла при
воздействии влажной атмосферы нлн жидкой воды
Определение изменения электропроводности воды или
раствора кислоты, вызываемого переходом веществ из
порошка стекла илн из формованной поверхности
Определение реактива, вызванного
гидроокисей
переходом в раствор
Определение природы и количества веществ, перешед*
шнх нз стекла в раствор с помощью классических методов
анализа, а также методом пламенной фотометрии или
полярографии
Определение активности раствора, приобретенной за счет
перехода из стекла радиоактивных атомов, предварительно
введенных в него или генерированных облучением
Методы для оценки изменения поверхности самого стекла
Весовой
Интерференционный
Фотометрический
Кондуктометрн-
ческий
Профнлографи-
ческий
Определение убыли в весе порошка стекла нлн изделия
в результате обработки реактивом или определение
прибыли в весе порошка стекла за счет сорбции воды из атмосферы
Качественное определение толщины выщелоченного водой,
растворами кислот нли солей слоя стекла, по
интерференционной окраске поверхности; нли количественное
определение той же толщины по параметрам эллиптической
поляризации отраженного поверхностью света; илн измерение
толщины слоя стравленного в результате действия
растворов щелочей, фосфатов илн горячей воды
Определение рассеяния илн поглощения света
продуктами разрушения, образовавшимися на поверхности стекла при
действии влажной атмосферы
Определение изменения поверхностей
электропроводности, вызываемого действием влажной атмосферы
Измерение средней величины неровностей, возникающих
при ра рушеинн стекла атмосферой и жидкой водой или
толщины стравленного слоя при действии растворов
щелочей, фосфатов и др.
Таблица 77
Методы испытания химической устойчивости поверхности стекол и их гидролитическая классификация
Гидролитический
1
II
III
IV
V
| * D. G. G.
класс
- De
Естественная
щелочность (минутная проба)
Щелочность выветр.шания
при 18° С в течение
7 суток
при 80° С в течение
3 час.
в иг иодезина на 1 jkj стекла (по Мнлиусу)
0—5
5—10
10—20
20—40
Более 40
0—5
5-16
16—49
49-202
Более 202
0—20
20—61
61—202
202-809
Более 809
Титрование 0,01 и. НО индикатор ме-
тилрот при ЮО^С, в течение 3 ч*с; 1
в мг 1000 Nj,0 на 1 дм' (по D. G. G.*)|
0—50
50—150
150-400
400-1600
Более 1600
utsche Glastechnlshe Geselschaft, Немецкое стеклотехннческое общество.
Различные способы определения химической устойчивости порошковым методом
Таблица 78
Название метода
1
Институт стекла:
ускоренный метод ....
Реагент
2
Н20
Н,0
Время
воздействия
в час.
3
1
1
Температура в °С
4
100
100
Количество
стекла
в г
5
10
2
реагента
ъем*
6
400
50
Величина
зерна в мм
7
0,60-0,95
0,60-0,95
Соотношение
предельных
размеров
зерен
8
1:1,58
1:1.58
Единица измерения
результатов
9
Потери в весе
стекла в %
Nn,0 в мг см}
0,01н. НС1
Продолжение табл. 78
6
По Тернеру
По Кеппелер—Иппаху . . . .
D. G. G
МПСС ВН 941-52
DIN 12111*
Американского керамического
общества . . .
ASTM С225-4**
DIN 12116
DIN 12122
Н,0, 2и. НС1,
NaOH, NaaCO,
Н,0
Н,0
HtO
HfO
0,02н. H,SO«
Н,0
20%-ная НС1
NaOH-fNa^Oj
4
0,5
3
100j
98J
102
108
100
90
121
108
108
10
20
10
10
10
10
200 ем9
10-20
см?
400
100
100
100
50
50
50
500
0.60-0.95
0,12-0,20
0,49-0,30
0,60-0,95
0,30-0,49
0,417-0,295
0.417—0,295
20,5 г NaOH+27 г
NatCO, в 1000 мл. HtO
Itl,58
Is 1,665
1:1,63
1:1,58
1:1,63
1:1,41
1:1,41
Потери в весе
стекла в %
Сухой остаток в
мг на 100 см1
раствора
Сухой остаток
в мг на 100 см%
раствора
Сухой остаток
в мг на 100 см*
раствора
Na-0 в мгсм3
0,01 н. НС1
Титруется NaOH
В см* 0,02н. HjSO*
Потери в весе в мг
на 100 см*
То же
* DIN—Deutsche Industrlenormen. Немецкие промышленные нормы.
** ASTM—American Society for Testing Materials, Американское общество по испытанию материалов.
Таблица 79
Гидролитическая классификация стекол при определении их химической устойчивости
порошковым методом
Классы
I
И
III
IV
V
Пр
, (листов
ЛИСТОВО
•ЮН, О)
обра^цо
Стекла
Неизменяемые водой .
Устойчивые
Твердые аппаратные .
Мягкие аппаратные .
Неустойчивые . . . .
и м е ч а н н е. К III и
ж, архнтектурно-строите
го оконного стекла хап
• при температуре 100 С
в.
МПСС
ВН941-52
Кеппелер-
Иппах
D. G. G.
в мг сухого остатка на 100 см*
раствора
0—10
10-15
15-25
25—50
0 и выше
0-20
2-40
40—60
60-100
100 и выше
0—10
10—15
15—25
25—50
50 и выше
Институт стекла, ускоренный
метод
в мг Na,0
0-1,11
0 JI—0,20
0.20-0.87
0,87-2,00
2,00 и выше
в см1
0.01 н. НС1
0—0,32
0,32—0,65
0.L6—2,80
2,80-6.50
6,50 н выше
DIN 12111
в мг Na,0
0—0,06
0,06—0,12
0.12-0.53
0.53—1.24
1,24 и выше
0,01 н. НС1
0-0,2
0.2—0,4
0,4-1,7
1,7—4,0
4,0 и выше
IV гидролитическим классам относится большинство распространенных промышленных стекол
льное, электроколбочное, светотехническое и пр.). Согласно ГОСТ 111—54, химическая стойкость
актернзуется потерей в весе пластинок с текла при оСраСогке их 1 и. раствором соды (Na2CO>'
в течение 3 час; эта потеря не должна превышать 32 мг на 1 дм* поверхности испытываемых
Таблица 80
Переводные коэффициенты для различных методов определения химической устойчивости стекол1
Название методов
Институт стекла, старый ме-
По Кеппелер — Иппаху ....
Институт
стекла,
старый метод
8,32
4,76
По Кеппел-
лер —
Иппаху
0,12
0,54
D. G. G.
0,21
1.85
По Тернеру
0,84
7.15
4>0
Институт
стекла,
ускоренный метод
115,0
100
55,6
По Милиусу
(поверхностное испытание)
0,016
0,139
0,077 |
Продолжение табл. 80
Название методов
Институт
стекла,
старый метод
По Кеппел-
лер—Иплаху
D. G. G.
По Тернеру
Институт
стекла,
ускоренный меюд
По Милиусу .
(ливерхноы-
ное испытание)
По Тернеру
Институт стекла, ускоренный
метод
По Милиусу (поверхностное
испытание)
1,19
0,087
63,3
0,14
0.01
7.2
0,25
0.018
13,0
0,073
53.8
137
700
0.0186
0.0014
1 Пересчет производится по формуле метод А-К» метод В, где К — переводные коэффициенты, приведенные в таблице.
Например, по ускоренному методу Института стекла получен результат 0,99 мг Na,0. Необходимо пересчитать ею на стандартный
метод D. Q. G. В горизонтальном ряду D. G. G. (в третьем) находим переводной коэффициент для ускоренного меюда инстнгу
та сгекла (пятая вертикальная коиоика)— 55,6. Тогда количество единиц по методу D. G. G. ж» 5&.6-U.9J «=55 мг.
Химическая устойчивость химико-лабораторных стекол (по ГОСТ 9111—59>
Таблица 81
Марка
стекла
23
846
29
УС
ЦЛ
Ц-32
152/34
152,30
131/4
59
Пнрекс
Иенское
1 Дюран
SiOt
68,38
74,00
68.60
71,(0
68,10
68,00
67,43
67,98
67.00
66,00
80,01
75.<Ю
1 74,50
ВА
2,66
3,00
—
1.40
0.50
—
3,90
4,43
3.40
10,20
12.12
6,90
1 14,00
А1,0,
3,89
1 3,00
3,70
3,40
4,00
4,00
2,15
1.80
2,13
5,60
1,78
5,20
1 3,50
Химический состав в вес. %
ZrO,
_
—
—
—.
2,80
3,50
0,87
1.31
—
—
—
—.
1 —
ZnO
—
—
1,00
—
2,27
—
3.40
4.48
"—
—
1 —
MffO
4.00
3.50
2.50
2.40
3.00
2.27
2,85
1 2,24
—
1 0.18
—
| 0.50
CaO
8.51
b.OO
7,50
7.20
7.30
7.U0
6,30
7,14
1 6,25
—
0.49
1.30
1 —
BaO
_
—.
3,50
—
—
—
—
—
2,17
8,42
1.90
З.Ы)
1 3.00
Na,0
9.42
10.00
1 10,20
11.00
13.50
14.50
12,16
11,82
1U.79
3,40
3.78
6,20
4.50
K*0
7,14
—
3.00
2,50
1.40
—
2,65
2,67
2,62
—
1.64
1.20
1 —
Химическая устойчивость в мг 1
на 1(»0 смл поверхности
н3о I
0,30—0,84
0,37
0,20—0,70
0,70
0,93
0,90
0.44
0,42
0,15
0.50
0,36
0,45—0.50
0,55—0.60
1 н. раствор
H«SO<
0,14—0,40
0,40
0.26
0.32
1 0,38
I 0,38
0,32
—
0,57
0.53
0.60
1 0.с0—0.70
2 и. раствор
NaOH |
40-59
40
38—59
44—50
9,8
12.0
18,0
1 15,0
20,0
23.0
80.0
1 —
Таблица 82
Химическая устойчивость медицинских стекол
Марка стекла
Химический состав в вес. %
SiO,
ZrO,
А12Оа
В20,
СаО
SrO
MgO
ZnO
BaO
Na,0
KtO
Водоустой
чивос1Ь pHl
5,8—Ь,2 в
мл o.Oi и.
HCl
устойчивое ть
2 и. HjSO,.
потеря в
весе в %
Шеломе*
усгийчи-
В(С Ь
2н. NaOH,
потеря в
весе н мг
иа 100 см-
НС-1
НС-2
АБ- 1
О. С. Оранжевое стекло .
29» завод .Дружная
горка*
74 ВНИИ МИиО
16 термометрическое . . .
Цирконовое
192 ЕНИИ МИиО . . , .
208 ВНИИ МИиО ....
73
73
73
73
68.6
70
67.3
68,2
70
Г 69
172.5
4.5
3,5
3
1,5
3,7
6
2,5
3,3
6
4
2,5
2,0
7
7
7
9
7,5
4,5
7
7.8
5
2,5
3,5
3,5
1
1
2,5
0,5
3,5
2,5
2,2
3
3,5
2
3,5
3
8,5
11
14,5
15,5
10
10,5
14
12
10,5
9
15.5
0,16
0,30
0,74
1,27
0,39
0,25
0.51
0,88
0,30
0,22
1.98
0.042
0.044
0,068
0.096
0,070
0,033
0,040
0,073
0,066
0,088
0.U93
25,29
24,39
20,38
19,84
18,48
22,00
24,30
17,05
28,6
25,8
20.19
228 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Химическая устойчивость стекол, применяемых
Марки
стекол
Номера ТУ
Химический
SiO,
С87-! (ЗС-4)
C89-I (№ 2)
С90-1 (БД-1)
CS9-I (17)
С89-2 (23)
С37-1 (40)
С49-2(ЗС-5.К")
С49Д(ЗС-б„К")
С89-6 (С-68-13)
С88-1 (713)
С8Б-15
С47-1 (46)
С40-1 (ЗС-П)
| С48-1 (ЗС-8)
ж
721
ВН НИИ.027.620
НИО.027.615
НИО.027.613
СБО.027.000ТУ-5
ВН МПСС 931-52
riH МПСС 924-52
НИО.027.614
ВНМПСС 925-52
ВН НИО.027.622
РО.045.037
АБО.735.200
НИО.027.612
ВН НИО.027.621
ВН МЭСЭП.НИО
027.602
В,0,
РЬО
ZnO
Al.O,
55.0
71.9
69.5
73,0
69.6
57.6
68.2
67.5
69.5
67,5
63.0
68.5 j
74,8 j
66.5 |
67.5 |
I- -
-
-
16.5
2.8
-
19.0
20.7
2,0
-
2.0
17.2
18,0
123.0
21,0
| 30,0
-
| -
6.0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
' -
-
-
-
-
-
-
-
-
3,0
5,0
~
-
-
2,0
-
-
-
4,0
25.0
3.5
3.5
-
5.0
4.0
2.5
1.4
3.0
4.8
Глава X. Химическая устойчивость стекла 229
при изготовлении электровакуумных приборов
Таблица 83
состав в вес.
СаО
-
6.5
5.5
I -
6.9
7,4
-
-
5.5
-
8.0
-
-
-
MgO
—
3,5
3.5
—
—
8.0
-
—
3.5
-
—
-
-
-
%
Na,0
3.8
16.1
12,5
3.0
j 9.0
-
' 4.8
8.;
П.О
7.0
15,0
4.2
3.7
3.7
К,0
9.2
1.0
4,0
1.5
7.7
1 2.0
4.5
-
6.5
7.0
1.6
3,8
1.5
1Л,0
-
-
-
-
—
-
1 -
-
0.6
-
-
1.5
F,
~
-
-
-
-
-
-
1 -
0.9
-
-
СеО,
—
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Сверх 100% 1
Sb.oJ
-
-
-
-
-
-
-
~
0.4
-
-
CotoJ
-
-
-
-
~
-
-
0.0008
0.0008
1 ~~
-
N1,0.
~
-
-
-
1 -
-
-
0,008
0.008
-
-
• ч I
Химическая ус
тойчивость (ги
ролитический
класс)
3-й
5-й
4-й
5-й
2-й
1-й
4-й
5-й
4-й
2-й
3-й
3-й
4-й
5-й
4-й
СО
Вес сухого ос-
100 см* раство
-
50.1
37.1
52,1
13.9
3.6
41,3
52.5
34.6
11.0|
16.7
~
-
-
Химическая устойчивость важнейших оптических стекол
Таблица 84
1 Стекла
1 Баритовый крон • • • J
Тяжелый крои . . . I
Баритовый флинт . .
Легкий флинт ....
Тяжелый флиит . . .
Марка
К8
БК5
БК10
ТК2
ТК6
БФ7
ЛФ5
Ф2
ТФ1
02
Химический состав в
вес. %
SiO,
68,9
59,9
49,5
49,8
34,0
46,3
53,6
47,0
41,4
47,2
BsOs
11,5
4,3
5,2
3,3
9,3
4,6
_
-
-
20.9
А1,0.
_
5,9
—
-
-'
-
2,9
РЬО
7,8
_
3,7
36,3
46,5
53,1
ВаО
2,9
19,4
21,5
30,3
50,3
22,1
-
-
-
1.5
ZnO
3,5
12,5
9,4
14.9
-
-
-
KtO
6,0
9,7
7,0
6,6
6,9
10.0
6,3
5,4
5,6
Na.O
10,4
3,2
1 1.3
—
1.0
-
-
-
2,4
SbtO,
0,7
0,6
-
-
-
-
19,1
А8,0,
a.4
0,2
0,2
0,1
0,6
0,1
0,2
0,1
Примечание. Химическая устойчивость оптических стекол (ГОСТ 3514—57) характеризуется двумя
а) по устойчивости к влажной атмосфере: А — стекла, на полированной поверхности которых в условиях
температуре 50-С капельно-гигроскопический налет образуется более, чем через 20 час;
б) по устой гивости к действию кислых сред:
1—3 — стекла, полированная поверхность которых под действием 0,1 н. раствора уксусной кислоты при 50*С
бину 135 ммк\
4 — стекла, которые при тех же условиях испытания разрушаются за период времени от 5 до 1 часа:
Б — стекла, которые при тех же условиях испытания разрушаются менее, чем за 1 час.
[»-■■■ ■■ i > i
Химическая устой-
к влажной
атмосфере
А
А
А
А
А
А
А
А ;
А
А
к
кислотам
1-3
1-3
4-5
1-3
5
5
1-3
1-3
1-3
5
показателями:
85% влажности при
разрушается на глу-
Глава XI
КОНТРОЛЬ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СТЕКЛА
Широкое применение стекла в различных областях современной
техники предъявляет многообразные и очень высокие требования
к его физическим свойствам. Даже незначительные отклонения от
заданных величин некоторых физических свойств может сделать
данную партию стекла непригодной для дальнейшего использования.
К таким физическим свойствам относятся, например, показатель
преломления (оптические стекла), коэффициент термического
расширения (электровакуумные стекла).
В связи с этим контроль физических свойств стекла имеет
особенно важное значение для большинства отраслей стекольной
промышленности.
Однако этим ие ограничивается роль физического контроля.
Быстрота и высокая чувствительность методов физического контроля
позволяют во время варки стекла обнаруживать небольшие
отклонения от заданных физических свойств и химического состава, что
дает возможность принять необходимые меры для корректировки
состава стекломассы и предотвращения брака в изделиях.
Применение физических методов позволяет в десятки раз
ускорить определение химического состава стекла.
1. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
Правильная обработка результатов измерений позволяет
оценить их действительную точность и наметить пути к уменьшению
погрешностей.
Ошибки измерении
Измерения любых физических величин, благодаря
несовершенству измерительных приборов и наших органов чувств, всегда
связаны с погрешностями.
Ошибки измерений разделяются на систематические и случайные.
Систематические ошибки обусловливаются
причинами, действующими вполне определенным образом (например,
неправильная градуировка или установка измерительных приборов,
изменения внешней температуры, давления и т. д.) и могут быть всегда
устранены или достаточно точно учтены путем тщательной проверки
232 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
аппаратуры перед измерениями и введением соответствующих
поправок при обработке экспериментальных результатов.
Случайные ошибки обусловлены большим числом
отдельных причин, не поддающихся точному учету и действующих
в каждом отдельном опыте различным образом. Случайные ошибки
измерений не могут быть устранены. Величину случайных ошибок
определяют принципиальная схема эксперимента, точность приборов,
отклонения реальных условий опыта от заданных (например,
колебания температуры печи при термостатировании) и субъективные
особенности экспериментатора.
Случайные ошибки (в дальнейшем слово «случайные» для
краткости опускается) подчиняются законам вероятности, в связи с чем
многократное повторение одного и того же измерения уменьшает
их влияние.
Среднее арифметическое значение М0 большого
числа Ми М2, . . ., Мп результатов отдельных измерений
п
(где п — число отдельных измерений) будет наиболее близким к
истинному значению измеряемой величины.
Отклонение Д М/ каждого измерения от среднего
ДМ/ = М/ — М0
называют абсолютной ошибкой отдельного
измерения.
Среднюю абсолютную ошибку результата Д Л40
находят как среднее арифметическое ошибок отдельных измерений:
ДМ!+ДМ2+ ...+ ДМП
Д М0 = .
л
причем ошибки отдельных измерений складывают по абсолютной
величине вне зависимости от их знака. Учитывая одинаковую
вероятность положительных и отрицательных ошибок, среднюю абсолютную
ошибку результата записывают с двумя знаками: ± ДЛЬ.
Результат измерений М обычно записывают в виде
М = М0± ДМо.
Отношения
Шх ДЛ12
i- = 6M1, -=ЬМ2"-
Mi Мг
называют относительными ошибками отдельных
измерений.
Средней относительной ошибкой результата
Ь Мо называют отношение средней абсолютной ошибки Д М0 к
среднему значению измеряемой величины AIq.
ЬМ=± —— .
Мо
Глава XI. Контроль физических свойств стекли 233
Относительные ошибки позволяют сравнивать точность измерения
различных величин и обычно выражаются в процентах.
Величины абсолютных или относительных ошибок обычно
указывают в паспортах или на шкалах измерительных приборов,
причем если дана относительная погрешность (класс точности), то абсо.
лютную погрешность вычисляют по формуле
где N — верхний предел шкалы прибора.
В связи с этим следует для уменьшения ошибок выбирать
приборы на такие пределы измерений, при которых отсчет производится
в середине или в конце шкалы.
Определение наибольшей возможной ошибки
В большинстве случаев определение какой-либо физической
величины М сводится к измерению ряда других величин А, В, С,...,
связанных с искомой известным уравнением
M = f{AtBtC.)
и последующим вычислением величины М.
При этом наибольшая возможная относительная
ошибка величины М может быть вычислена на основании
известных ошибок измерений величин А, В, С,... как дифференциал
натурального логарифма функции, определяющей зависимость данной
величины от измеряемых
dM
Ь М = = d In M = d \nf{A, В, С...).
М
При вычислении наибольшей ошибки опыта частные ошибки
суммируются по абсолютной величине, а постоянные или известные с
большой точностью (табличные) величины опускаются. После того,
как найдена относительная ошибка, абсолютную ошибку результата
определяют по формуле
А М = ± М ЪМ .
Точность измерения какой-либо физической величины принято
оценивать величинами ее наибольших возможных относительных или
абсолютных ошибок (наиболее неблагоприятный случай). Формулы
для вычисления ошибок определений, связанных с результатами
непосредственных измерений простейшими математическими
зависимостями, приведены в табл. 85.
Для иллюстрации использования формул табл. 85, оценим
погрешность определения разности коэффициентов термического
расширения (КТР) стекла и металла. Последовательные определения на
обычном (абсолютном) дилатометре дали значения ах=
=50-10~~7 град Г~1;** =48- 10~~7град.*-1. Погрешность измерения КТР
Дох = Да2 = 1 -10~7 град.^1.
234 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Формулы для вычисления ошибок
Таблица 85
Математическая
операция
М=*А + В
М=А — В
М = АВ
м-*-
В
М=Ап
п
М=У~А
М = з1п~Л ;$
М = cos A
М = tg A
М = ctg A
Ошибка
абсолютная
± (НА + ИВ)
± {на + да)
± (Л-ДВ + ВДЛ)
B-LA + A-LB
В1 '
± пАП~\а
1 1/П— I
±—Л ДЛ
п
± AAcosA
± дЛ-зтЛ
дл
±
cosM
sinM
относительная
ДЛ + ДЯ
дд + дв
ДЛ
+ п
а:
1 ДЛ
±Т~ А
±£ДЛ c\gA
± ДЛ tgA
2ДЛ
~~ вш2Л
2ДЛ
±
sin 2A
При спаивании стекла и металла необходимо точно знать
разность КТР. Однако погрешность определения разности КТР
составляет
• ^+АаМоО=Л1+1)!^100,= 200о/о,
ах — а2
' (50—48)1(Г
т. е. для определения разности КТР нельзя пользоваться
сравнением результатов измерений на абсолютном дилатометре, а
необходимо провести определение на дифференциальном дилатометре.
Точность физической величины, значение которой получено
путем математических операций над результатами измерений других
величин, определяется наибольшей погрешностью измерения одной из
этих величин (в приведенном ниже примере — диаметр штабика).
В связи с этим не следует стремиться к значительно более
точному измерению других величин (в примере — нагрузки, стрелы
прогиба), так как последнее практически ие увеличивает точности
измерений.
Фактическая погрешность определения, найденная из
результатов ряда измерений, не должна превышать вычисленную наиболь-
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 235
шую возможную ошибку, что позволяет контролировать
правильность измерений.
В случае большого количества измерений какой-либо величины
результат иа основании теории вероятностей может быть пол>чеи
с значительной большей точностью. При этом точность результата
принято характеризовать средней квадратичной
ошибкой о среднего арифметического
У n{n—l) y л(л—1)
или вероятной ошибкой р* среднего арифметического
р= ± 0,6745а,
где 2 (ДМ,)2—сумма квадратов абсолютных ошибок отдельных
измерений;
л — число измерений.
Результат измерений при этом записывается в виде
М = М0 ± о
или *"
М = М0 ± р .
При большом разбросе значений отдельных результатов
измерений (например, при контроле прочности стекла) разброс (зариа-
ция) значений измеряемой величины характеризуется
коэффициентом вариации v:
Пример. Модуль Юнга Е по стреле прогиба / круглого шта-
бика диаметром D, опирающегося иа неподвижные опоры с
расстоянием L между ними, под действием центральной .нагрузки Р
определяют по формуле
4PZ*
E~3*fD* '
Вычислим наибольшую возможную относительную ошибку.
Логарифмируя формулу для определения £ получим:
h. Е = In 4 + In P + 3 In L — In 3 — In те — In/—4ln D .
Возьмем полный дифференциал этого выражения: ,
-LdE = dP + Z-^-dL—l-df-4^-dD.
t. p L f D
Заменяя дифференциалы конечными приращениями, суммируем
члены по абсолютной величине
• Вероятность нахождения некоторой случайной ошибки данного ряде
измерений в пределах от — р до + р равна половине.
236 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Д£ АР &L Д/ ДО
-^=-^ + 3—+ —+ 4—.
или, вводя обозначения относительных ошибок, получим
ЬЕ = Ьр + 31L + о/+ 4Ш .
Найдем наибольшую возможную ошибку определения модуля
упругости по следующим результатам измерения одного образца из
данной партии образцов (табл. 86).
Таблица 86
Измерение модуля Юнга
Показатели
Р
L
f
D
* Допу
10 местах.
Измеренное
"наченне
(среднее)
1000 г-
200 мм 1
\,ЪЗмм j
4,00 мм |
стимый разброс
Значения L н /
Ошибка
|
абсолютная
±1 г
±0,2 мм
±0.02 мм
±0.02* |
диаметра пс
получены кг
о* нос и
ильная в %
±0.1
±0.1 |
±1.1
±0.5
Измерительный прибор
Технические весы
Миллиметровая линейка
Измерительный микроскоп
Микрометр
) длине образца. Диаметр измеряется в
к среднее из трех измерений. 1
IE = 0,1 +3-0,1 + 1,1+4-0,5 = 3,5%.
Таким образом, главным источником ошибок являются
отклонения в диаметре образца.
Величина наибольшей возможной относительной ошибки
показывает, что для вычислений достаточно пользоваться
логарифмической линейкой.
Значение Е для данного случая
41-(200)3
Е = *——— = 7250 кГ/мм* .
3-3,14-1,83-2,56
Величина наибольшей возможной абсолютной ошибки
Е = ± 7250-0,035 = 250 кГ/мм2 .
В результате измерений £ на 10 штабиках получены
следующие значения:
Е
Д£=£—Е9
<Л£)'
7 440
130
16 900
7250
60
3600
7 230
80
6 400
7380
70
4900
7 210
100
10 000
7 390
80
6 400
7 200 7 180
ПО
12 100
130
16 900
7 420
ПО
12 100
7 430
120
14 400
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 237
ЛЕ^= 73130; £0=7310;
2|ДЕ| = 990; Д£„ = 99.
2(Л£)з=103 700;
Г I (А£)3 /103 700
= ± V п(п—1) " ± V Ю-9
й; ± 107 .
£ = 7300 ± 100 кГ/лш2 .
Если погрешность характеризуется вероятной ошибкой, то
результат записывают в следующем виде:
Р= 0.6745 а =±72;
Е = 7310 ± 70 кГ/мм2 .
Полученные ошибки измерения меньше наибольшей возможной,
что может свидетельствовать о правильности эксперимента.
При меньшем количестве измерений вычисляют только
абсолютные и относительные ошибки.
Запись и вычисление результатов измерений
При вычислениях и записи окончательного результата надо
округлять числа, отбрасывая лишние цифры 1. Количество цифр,
сохраняемых в результате, определяется величиной абсолютной ошибки
(в результатах промежуточных вычислений оставляют на одну
цифру больше).
В случае больших (а также очень малых) чисел результат
принято записывать как произведение, составленное из достоверных
цифр, умноженных на 10 в соответствующей степени (например,
£=7,3.103 кГ/мм*).
Оформление результатов измерений
Результаты измерений оформляют в виде протоколов или
таблиц установленной формы, обязательно с указанием абсолютных
или относительных ошибок измерений.
Результаты измерений могут быть также представлены и в виде
графика, особенно если определяют влияние какого-либо фактора на
данное свойство (например, зависимость вязкости от температуры).
При этом аргумент откладывают по оси абсцисс, а функцию — по
оси ординат.
Масштаб по каждой из осей графика выбирают таким образом,
чтобы размер точки на графике (2—4 мм) соответствовал
удвоенным абсолютным погрешностям аргумента 2А* и функции 2% при
соотношении &х: ^#=1 («квадратная точка»).
1 Если последняя цифра меньше 5. ее отбрасывают, если больше б. к
последней цифре, остающейся после округления, прибавляется I.
Если округляемая цифра 5 стоит после четной цифры, ее отбрасывают
а после нечетной — прн отбрасывании к ней прибавляют единицу (1.35*зМ;
1,45=*1.4)
238 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
В ряде случаев сложный график можно представить в виде
прямой линии, если воспользоваться функциональными шкалами по
осям координат. Например, зависимость удельного сопротивления
стекла р от температуры выражается прямой в координатах lgp, -—
(рис. 110), где Т = 273-И— абсолютная температура (см. стр. 280).
При графическом представлении результатов измерений,
характеризующихся значительным разбросом (например, определение проч-
Ю
| Ш
7^100 — Y
гоо зоо Ш
1
я
2.12
4rW*
w ш
6 8 кГ/мм2
Рис. ПО. Зависимость Рис. 111. Функция рас-
удельного сопротивления пределения значений
стекла в твердом состоянии прочности стекла
от температуры
ностл стекла), принято строить так называемые функции
распределения
где N — общее число измерений;
AN— число измерений с значениями, лежащими внутри
интервала Д Я, иа которые разбивается вся область значений
величины R.
Положение максимума кривой распределения соответствует
наиболее вероятному значению данной величины. __.._.
: На рис. 111 показана функция распределения /(/?)♦ построенная
по результатам измерений прочности стекла на изгиб, причем в
соответствии с точностью измерений, интервал выбран A R=\ кГ/мм2
(см. стр. 242).
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 239
2. КОНТРОЛЬ ПЛОТНОСТИ
1. Метод гидростатического взвешивания. На аналитических
весах взвешивают образец стекла (5—25 г) в воздухе и
дистиллированной воде. Образец подвешивают к весам на тонкой (0,05—0,01 мм)
проволоке. Плотность р вычисляют по формуле
Р =
ТП\ —ГП2
L(mi—m2)— (m3—/л4)
(Г_ 0,0012)+ 0,0012>/cjk* .
Ш\ — вес образца с проволокой в воздухе в г;
ш2 — вес проволоки в воздухе в г;
гпз — вес образца с проволокой в воде в г;
тА — вес проволоки в воде в г;
В— плотность воды при температуре опыта в г/сле3
(см. табл. 87);
0,0012 — плотность воздуха при комнатной температуре в г/см*.
При измерении т3 и т4 глубина погружения проволоки
в воду одинакова.
Таблица 87
Зависимость плотности воды от температуры
Температура
в вС
15
16
17
18
19
20
Плотность
В ZjCM*
0,99913
0.99897
0.99880
0,99802
0,99843
0,99823
Температура
в °С 1
21
22
23
24
25
26
Плотность
в г/см9
0.99802
0,99780
0,99757
0,99732
0,99707
0.99861
(D
При более грубых определениях
поправкой на плотность воздуха
пренебрегают. Растворимые в воде стекла
взвешивают в органической жидкости
(толуол, ксилол, керосин и др.),
плотность Ь которой подставляют в
формулу.
В образце недопустимы .пузыри.
Сталан с жидкостью удобно ставить
на треножник над чашкой весов
(рис 112). Погрешность определения
±0,0001 г/см*.
Рис. 112. Определение плотности
рост этическим навешиванием
гид-
240 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
2. Пикнометрнческнй метод. Плотность стекла с пузырями
определяют с помощью пикнометра (рис. 113). Мелко раздробленное
стекло со вскрытыми пузырями засыпают в пикнометр, желательно с
пробкой, и заливают дистиллированной водой по верхний срез
пробки. Плотность р рассчитывают по формуле
mi
Ш2—т^-\-гп\
(5 —0,0012)+ 0,0012 г/см* ,
где mi — вес стекла в г;
т2 — вес пикнометра с водой в г;
т3 — вес пикнометра со стеклом и водой в г.
При измерениях т2 н Шз вода в капилляре пикнометра должна
доходить до верхнего среза пробки или до риски на шейке.
Рис. 113. Пикнометр для
определения щлотности
стекла
Рис. 114. Схема прибора для
контроля плотности методом
осаждения
Недопустимо наличие на частичках стекла пузырьков воздуха.
Погрешность определения ±0,001—0,0005 г/см3.
3. Метод осаждения (флотационный). Несколько кусочков
определяемых стекол весом 2 г каждый помещают в пробирки J
(рис. 114), находящиеся ув стеклянном сосуде 2, заполненном во-
дой. Сосуд освещается лампой 3. В пробирки вливают смеси
тяжелых Ж!Идкостей, например а-б,ромнафталина а s-метабромэтана.
На одинаковом расстоянии от дна на пробирках сделаны риски.
В одну из пробирок помещают эталонный образец стекла,
плотность ро которого точно измерена (см. п. 1 и 2). Смеси тяжелых
жидкостей и начальную температуру подбирают таким образом,
чтобы в начале опыта все образцы плавали в пробирках, после
чего температуру в ванне повышают -со скоростью 0,1с/мин. с
помощью нахоаящегося внутри ванны электрического нагревателя «
терморегулятора 4.
Мешалка 5 обеспечивает равномерность нагрева всех пробирок.
Температуру -измеряют термометром 6 с точностью 0,01° С.
При повышении темперятупы образны постепенно оседают иа
дно пробирок. Измеряют температуры /о и /г, при которых эталон*
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 241
ный и испытуемый образцы стекла пройдут мимо рисок на стенках
пробирок. Разность плотностей Др эталонного и определяемого
образцов 'вычисляют по формуле
ДР = У('* — 'о) г/см*%
а абсолютное значение .плотности данного образца — по формуле
Р = Ро + Т('* — *о) г/см3 ,
где Y — температурный коэффициент плотности для смесей
указанных жидкостей.
Ориентировочно:
Y =—0,00171 г/см3 град при .испытании обычных стекол
и
Y =—0,00174 г/см3 град — б оросил икатных.
Точность измерений ±0,0002 г/см3. Определение можно
производить также по (измерению температур воплывания /0 и tx при
охлаждении жидкости.
4. Метод взвешивания
платинового шара в
расплавленном стекле.
Плотность расплавленного
стекла в тигле / определяют
взвешиванием в нем
платинового шара 2 диаметром
около 15 мм, подвешенного
на платиновой проволоке
3 к аналитическим весам 4
(рис. 115). Плотность
вычисляют по формуле
Р=-
гпх—(т2—0,003го)
0(1— За/)
г/см
з
где Ш\ — вес платинового
шара с
проволокой в воздухе в г\
т2 — вес платинового
шара с
проволокой в расплаве
в г;
г — радиус проволоки
в см;
о — поверхностное
натяжение расплава
в дин/см\
а—линейный коэффициент термического расширения платины
в град.^1 (^12зо^ 11-10— б);
/ —температура расплава в град. С;
г —объем шара и погружаемой в расплав части проволоки
при комнатной температуре (определяют по взвешиванию
в воде) в см3.
Тигель с расплавленным стеклом помещают в подъемной
электропечи 5
?ж. 115. Схема прибора для
определения плотности расплавленного
стекла
242 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
3. КОНТРОЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
Измерения прочности стекла в связи с особенностями явления
хрупкого разрыва характеризуется значительным разбросом
значений. Поэтому достоверный результат может быть получен как
средний из многих (10—30) испытаний или представлен в виде функции
распределения (см. рнс. 111).
Измерение прочности при различных размерах образца и
условиях приложения нагрузки, а также определение статического мо
Рис. 116. Прибор МЮ-15 для определения предела прочности на
изгиб и модуля Юнга стекла
дуля упругости осуществляют иа испытательных машинах
(например, РМ-500, УМ-5) с плавным увеличением нагрузки. Допустимая
погрешность измерения нагрузки—1%. Специально для испытания
на изгиб и определения модуля Юнга стекла предназначен прибор
МЮ-15 (рис. 116), позволяющий испытывать небольшие плоские и
цилиндрические образцы в условиях различных, меняющихся в
1000 раз, скоростей нагружения.
В зависимости от проводимых измерений применяют различные
типы верхних и нижних опор. Конструкция опор должна
обеспечивать самоустановку их в плоскости образца.
Предел прочности при поперечном изгибе
1. Испытание при действии двух сил иа плоский образец. Для
испытания используют образцы с полированными поверхностями
(большими), продольные боковые поверхности шлифуются иажда-
коы № 150
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 243
Разрушающую нагрузку к образцу прилагают с помощью двух
призм, между которыми создается зона равных напряжений
(рис. 117). Стрела прогиба образца не должна превышать толщины
образца. Прочность образца определяется прочностью краев.
Предел прочности с вычисляют по формуле
0==^~ кГ,мм ■
где Р — разрушающая нагрузка в
кГ;
а — расстояние между
подвижной и неподвижной
призмами в мм;
Ь — ширина образца в мм\
h — толщина образца в мм.
Проект ГОСТа иа
определение предела прочности при
поперечном статическом изгибе
рекомендует условия испытаний,
приведенные в табл. 88.
Рис. 117. Схема испытания
на прочность при действии
двух сил
Таблица 88
Условия испытания
Толщина об-
рззца в мм*
Менее 2 . . .
От 2 до 10 . .
От 10 до 30 . .
* Предпочтип
Рззмсры образца
в мм
длина
70±3
120+3
320+3
гельная i
ширина
12±1
25+1
50±1
олщина обр
Расстояние между
опорами в мм
L
50+0 2
100±0.2
300+.0.2
азца 6+0,5 л
/
20+0.2
40±0,2
120±0.2
чм.
а
<М СМ «
о о о
+1 +1 +1
Скорость
подачи
(нагруже-
ния) в
мм мин
6±2
зо±ю
90+30
2. Испытание при действии двух сил на образец в виде круглого
штабика (см. рис. 117). Для контроля прочности электровакуумного
и химико-лабораторного стекла используют образцы в виде
отожженных штабиков с огиенно-полированной поверхностью диаметром
4 ±0,2 мм.
Предел прочности вычисляют по формуле
16Яа
кГ/мм*
где d — диаметр образца в мм.
3. Испытание при действии одной центральной силы. Используют
образцы в виде штабиков диаметром d«3—5 мм или пластинок
244 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
толщиной Л=2—4 мм и ширной 6=15—20 мм, длиной 120 и 220 мм
при расстоянии L между неподвижными опорами соответственно
100 и 200 мм (рис. 118). Предел прочности рассчитывается по
формулам
для (Круглых образцов
SPL
о = —- кГ/мм2 ,
i\d3
I
кГ/мм2
где
Рис. 118. Схема
испытания на прочность
при действии одной
центральной силы
. для пластин
tzb 3PL
m L . ж\ °~ 2bh2
Р — разрушающая нагрузка в кГ\
L — расстояние между
неподвижными опорами в мм\
h, d — соответственно, ширина,
толщина или диаметр образца
в мм.
Испытание при разрушении центральной силой связано с
небольшой погрешностью, обусловленной отклонением места
разрушения от линии приложения силы (середины образца).
Предел прочности при симметричном изгибе
4. Испытание на квадратной опоре. Разрушающую нагрузку при
лагают к образцу с помощью круглого закаленного пуансона
(рис. 119,а), рабочая поверхность которого самоустанавливается
параллельно поверхности образца.
Квадратные образцы размером 60Х
ХбО мм2 укладывают на опору в виде
квадратной рамки (рис. 119,6) таким образом,
\^\012 чтобы сторона, на которой производили
надрез или шлифовку и полировку,
находилась в зоне сжатия (сверху).
Предел прочности при симметричном
изгибе вычисляют по формуле Маркуса
Р
о=1,216— кГ/мм2,
где Р — разрушающая нагрузка в кГ\
h — толщина образца в мм.
Формула Маркуса дает заниженную
(на 10—25%) величину прочности.
5. Испытание на круглой опоре.
Образец в виде круглой или квадратной
пластинки свободно опирается на круглую
опору и разрушается с помощью
нагружающего кольца меньшего диаметра,
расположенного концентрически с опорой.
Рис. 119. Пуансон Под нагружающим кольцом создается
а и опора б для область равных напряжений,
испытания проч- Вычисление напряжения Q и прогиба
ности поверхности f производится по формулам;
О)
б)
50
J0°
-80
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 245
Г а2 г2
I а — 'о и-1 а
(1— и.) —-—+ (l+u)ln
Lv ™ (2а2 Ь2 ^V ^w г0
/ =
ЗР
2nEh
ЗР(1—j*«)rg
кГ/мм2;
2я£Л3
(l-^fa^rS) a2
2(1 + к)Аа
_(l + ln^)}.,.
J>2
где Р — нагрузка на пуансон в кГ;
h — толщина пластины в мм;
fx — коэффициент Пуассона;
Е — модуль упругости стекла в кГ/мм2;
а — радиус опоры в мм;
г0 — радиус нагружающего кольца в мм;
Ь — радиус стеклянной пластины или круга, выражающего
собой характеристический размер квадратной пластины со
стороной 26'
Ь = ^ = 1,216'.
Края образца должны выступать за контур опоры с каждой
стороны, не менее чем на 6Л.
Рекомендуются для пластин разной толщины h следующие
соотношения: г0~2Л; a-^Mi; 2b'^20h; Ъ'—d^bh (см. таблицу).
Толщина пластины
1 в мм
1.3—1,7
1,7—2,3
2,3—2,7
2,7—3,5
3,5—4,5
4,5—5,5
/*о в мм
3
4
5
6
8
10
а в мм
6
8
10
12
16
20
Размер квадратных
образцов в мм
30x30
40X40
50X50
60X60
80x80
100X100
Ь в мм
18.1
24,2
30,3
36,3
48,5
60,5
При соблюдении этих условий расчетные формулы упрощаются:
Р
0 = 0,426 —-кГ/мм2;
h2
/=0,153.10"3 г0 —мм.
Л3
Скорость нагружения 2—10 кГ/мм2- сек.
Для смягчения влияния неровностей между нижней кольцевой
опорой и образцом помещают бумажную прокладку.
Предел прочности на растяжение и на сжатие
6. Испытание на разрыв образцов с суженной шейкой. В связи
со значительными искажениями, вызываемыми изгибающими и
скалывающими напряжениями в зажимах, необходимостью
дополнительной обработки для изготовления образцов с суженной шейкой,
246 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
а также одинаковостью процесса разрушения при растяжении и
изгибе, испытание на растяжение производят лишь в специальных
исследовательских работах. Образцы в зажимах заливают сургучом
(рис. 120).
Рис. 120. Соединение образца стекла с
разрывной машиной при испытании
на растяжение
Предел прочности при растяжении вычисляют по формуле
Р
о = —К Г/ММ2,
где 5 — поперечное сечение образца в мм2.
Если поверхность разрыва имеет зеркальную и шероховатую
части, учитывают только площадь последней.
7. Испытание на сжатие. Результаты испытаний в значительной
степени определяются конструкцией самоустанавливающихся по
плоскостям образца опор и материалом прокладок между ними и
образцом. Испытания применяют в специальных работах.
Предел прочности на сжатие рассчитывают по формуле п. 6.
Ми кропрочность
8. Определение по вдавливанию алмазной пирамиды.
Микропрочность определяют по величине диагональной толщины при
вдавливании в испытуемое стекло
алмазной пирамиды прибора ПМТ-3
(рис. 121) для определения
микротвердости. Микропрочность
вычисляют по формуле
* = 672° 4* + Р КПММК
где Р — нагрузка при
вдавливании в Г;
d — длина диагонали
отпечатка алмазной
пирамиды в мк\
I — длина диагональной
трещины в м/с.
Трещины проявляются при
травлении в слабом растворе
плавиковой кислоты.
Прочность при ударе
9. Метод падающего шара.
Стальной шар/ (рис. 122)
сбрасывается на испытуемый лист
стекла 2 (площадью не менее 0,1 ж2).
Рис. 121. Прибор для опреде- уложенный иа рейки 3, покрытые
ления микротвердости ПМТ-3 резиной (ГОСТ 5727—55 для стек-
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 247
ла сталинит). Высота подъема шара (вес 800 г), удерживаемого
перед испытанием электромагнитом 49 увеличивается при каждом
последующем сбрасывании до тех пор, пока образец не разобьется.
Ударная прочность характеризуется максимальной высотой
подъема шара или его
энергией, при которой образец
еще не разрушается.
Сбрасывание шара на
один и тот же образец
вносит неопределенность, выз-
<Ш?^2
Рис. 122. Схема прибора
для испытания стекла
на удар
Рис. 123. Копер ПХС-20 для
испытания стекла на удар
ванную влиянием предшествующих ударов. В технических условиях
обычно записывают максимальную высоту сбрасывания, при которой
образец не разрушается (например, по ГОСТ 5727—55 изделия
толщиной менее 5 мм должны выдерживать удар шара с высоты
800 мм, а толщиной свыше 5 мм — с высоты 1200 мм)..
Если сравнивать прочность двух стекол, одно из которых
выдерживает удар шара с высоты hit а другой — с большей высоты Лг.
то прочность второго стекла лишь в у Л2/Л, больше первого.
10. Испытания с помощью копра. Испытания стеклянных
пластинок, балочек и штабиков однократным ударом с помощью копра
типа МК-05 или специально предназначенного для испытания стекла
копра ПХС-20 (рис. 123) (запас энергии 5,5—20 кГ-см) дают более
точные результаты, чем испытания падаюшим шаром (п. 9).
Ударная прочность характеризуется работой Д затраченной на
разрушение образцов установленных размеров при принятых
расстоянии между опорами и скоростью удара. Работа разрушения от-
считывается по шкале измерительного устройства копра — в кГ • см.
Качество обработки поверхности образцов и расположение повреж-
248 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
деиных при резке краев относительно точки удара должны быть
одинаковы.
Иногда в качестве характеристик используют предел прочности
при ударном изщбе ап (ударная вязкость) и показатель
хрупкости ог-
А
ап = ——кГсм/см2 (ГОСТ 4647—55),
oz = кГ см/см3 (ГОСТ 258—41),
где А — работа разрушения в кГ • см;
S — площадь поперечного сечения образца в см2;
L — расстояние между опорами в см.
Модуль упругости
11. Статический метод. Для измерения модуля упругости
используются те же самые приборы и образцы, которые применяют
для определения предела прочности на изгиб (см. п. 1—3). Стрелу
прогиба (рис. 124) образца измеряют с помощью микроскопа с
винтовым окуляр-микрометром, индикатора часового типа или
специальных оптических или электрических приборов. Для этой цели
в приборе МЮ-15 имеется проекционное оптическое устройство.
Модуль упругости (модуль Юнга) при '.нагружении центральной
силой вычисляют по формулам:
для образцов в виде -пластинок:
Е = кГ/мм*,
4/bh3
для образцов в виде круглых штабиков:
£= — —кГ/мм2,
3nfD*
где Р — нагрузка в кГ, при которой
измеряют стрелу прогиба f в мм;
L — расстояние между опорами в
мм;
Рис. 124. Схема опреде- Ь — ширина плоского образца в мм;
ления модуля упругости h — толщина плоского образца в
статическим методом мм;
D — диаметр круглого образца-щта-
бика в мм.
12. Динамические методы основаны на возбуждении в образце
ультразвуковых колебаний, скорость распространения которых
определяется упругостью образца.
Для измерения модуля упругости при высоких температурах
применяют установку, -схема которой показана на рис. 125.
Образец / в виде штабика (или бруска) подвешивают в тшчи 2 на
тонких платиновых проволочках к пьезокристаллам 3 и 4,
защищенным холодильником 5. Пьезокристалл (или магнитоэлектрический
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 249
возбудитель) 3 возбуждается от генератора 6 звуковой частоты, а
возникшие в образце ультразвуковые колебания улавливаются пье-
зокристалличеоюим приемником 4. Сигналы от генератора и
кристалла-приемника подаются на электронный осциллограф 7.
Изменяя частоту генератора, определяют резонансные частоты
образца ло фигурам Лиссажу на
осциллографе.
Модуль упругости вычисляют по
формулам:
для образцов круглого сечения:
Е =
64р /4 vf
,2 Л
П
к Г/см3
для образцов квадратного сече-
Е =
Г
к Г/см2,
где р — плотность стекла в г/см3;
I — длина стержня в см;
vy—резонансная частота в гц;
а — диаметр, сторона сечения
стержня в см;
Pi= 1,5 — основной тон;
Рг= 2,5 — первый обертон.
Поправка для резонансной
частоты vH3M основного тона образца с
круглым сечением Чгспр -
Рис. 125. Схема
установки для определения
модуля упругости
динамическим методом
уиспр :
■[-'•■(т)1
Динамический модуль упругости определяют также с помощью
ультразвуковых импульсных дефектоскопов по продолжительности
прохождения через образец ультразвукового импульса.
Применяют также простые приставки, разработанные Демишевым
к серийным ультразвуковым резонансным толщиномерам, которые
позволяют определить на одном образце значения модуля упругости,
коэффициента Пуассона и модуля сдвига.
Твердость
13. Метод маятника. Твердость определяют по скорости
затухания колебаний маятника Кузнецова 1 (рис. 126),
опирающегося на испытуемое стекло 2 двумя алмазными остриями 3.
Величину твердости характеризуют логарифмическим декрементом
затухания, т. е. натуральным логарифмом отношения амплитуд двух
последующих колебаний. Логарифмический декремент затухания
вычисляют по графику зависимости амплитуды колебания от времени.
Амплитуду измеряют с помощью шкалы 4.
250 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
14. Метод сошлифовывания. Твердость характеризуется
скоростью сошлифовывання в мг/см2 или в мк/мин при строго
определенных условиях шлифовки (давлении на образец, типа абразива
и его зернистости, скорости шлифования, концентрации и рН
суспензии), или отношением величины, сошлифован-
ного слоя к такой же величине для эталонного
стекла при одинаковых условиях обработки.
15. Определение микротвердости по
вдавливанию алмазной пирамиды. Контролируют на
приборе ПМТ 3 для определения микротвердости
(см. п. 8) по размеру отпечатка от вдавливания
алмазной пирзмиды в механически- или огиенно-
полнрованную поверхность образца.
Микротвердость Н рассчитывают по
формуле:
И
1854Я
d2
-кГ/мм*,
Рис. 126.
Схема маятника
Кузнецова
где Р — -нагрузка иа алмазную пирамиду в кГ\
d — длина диагонали отпечатка (обычно
не более 10 мк) в мк.
Продолжительность опускания и соприкосновения алмазной
пирамиды с образцами должна быть одинакова во всех измерениях.
Определение микротвердости в настоящее время является наиболее
распространенным методом контроля твердости.
Определение усталости
16. Испытание на статическую усталость. Определяют время от
приложения нагрузки до разрушения образца при различных
значениях нагрузки.
В зависимости от формы (
образца применяют только
одну из схем нагружения (см. п.
1—5) Время приложения
нагрузки должно быть
постоянным для всех образцов и
значительно меньшим
продолжительности испытания. На
основании измерений строят
график (рис. 127).
lgt = a — ylgo.
Рис. 127. График для
определения коэффициента
усталости
где т —'Среднее (или вероятное) время «жизни» образцов под
действием напряжений о;
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 251
о —• напряжения в образце под действием приложенной силы Р
(рассчитываются по формулам п. 1—5 в зависимости от
выбранной схемы нагружения) в кГ/мм2. Константы а и у
находятся графически;
1/Y —называется коэффициентом усталости.
Контроль прочности готовых изделий
Контроль прочности готовых изделий осуществляют по
специальным методикам или техническим условиям. Полые изделия
испытывают на внешнее или внутреннее давление воздухом или водой в
специальных барокамерах в зависимости от условий эксплуатации
данных изделий. Большое значение имеют величина максимального
давления и продолжительность его воздействия.
Продолжительность то работы изделия до разрушения
(вероятная долговечность изделия) при действии напряжений о0 в
процессе эксплуатации связана с продолжительностью х испытания при
напряжении о (без разрушения) следующей формулой
^-(-=-)'•
Воздух
где у =12—25 (см. .л. 16) для различных стекол и .изделий.
В связи с этим даже двух-трехкратная испытательная перегрузка
(по сравнению с эксплуатационной) в течение 1—2 мин.
эквивалентна воздействию эксплуатационной нагрузки от нескольких лет до
нескольких десятков лет (при Y =14).
При длительной эксплуатации величина разрушающих
напряжений (в связи с «усталостью» стекла) значительно снижается.
Так, например, в
электровакуумных приборах максимально
допустимыми можно считать напряжения
порядка 1 кГ/мм*; прио =2,5—3 кГ/мм2
крупногабаритный стеклянный прибор
обычно разрушается в течение
нескольких часов или дней после
изготовления.
Если при испытаниях в изделиях
возникают напряжения, близкие к
разрушающим, то подобные
испытания, особенно многократные,
понижают прочность изделия.
На рис. 128 показана схема
барокамеры для испытания на
давление сжатым воздухом
электронно-лучевых трубок. Прочность бутылок,
банок и другой тары испытывают
гидростатическим давлением, создаваемым внутри изделия с помощью
гидравлического насоса, соединенного с изделием специальным
фланцем или пробкой. Применяют также вибрационные и другие
испытания в условиях, приближающихся к нагрузкам при эксплуатации
данных стеклянных деталей или изделий.
Рис. 128. Схема
барокамеры для испытания
электронно-лучевых трубок на
давление
252 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
4. ПОЛЯРИЗАЦИОННО-ОПТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ
НАПРЯЖЕНИЙ
Наиболее распространенным методом контроля напряжений,
возникающих в стеклоизделиях в результате термических обработок
или под действием механических нагрузок, является просмотр
изделий в поляризованном свете. Поляризационно-оптический метод
контроля основан на явлении двойного лучепреломления,
возникающего в стекле при воздействии внутренних или внешних
напряжений и проявляющегося в появлении окраски при просмотре в
полярископе (см. главу 1Х,2).
Приборы для контроля двойного лучепреломления
Качественное распределение напряжений в стеклоизделиях конт.
ролируют с помощью полярископов, из которых наиболее удобным
является полярископ ПКС-500 (рис. 129).
Рис. 130. Схема поляри-
Рис. 129. Полярископ ПКС-500 скопа ПКС-500
Пучок света от лампы / (рис. 130), с помощью конденсора 2,
зеркала 3 «и поляризатора 4, выходит юз поляризатора плоскополя-
ризованиым. Проходя через контролируемое стеклянное изделие 5,
•в котором имеются напряжения, плоскополяризованный свет
разлагается иа два луча: обыкновенный и необыкновенный, распростра-
Iлава XL Контроль физических свойств стекли 253
няющиеся в стекле с различными скоростями. Плоскости колебаний
этих лучей взаимно-перпендикулярны и сдвинуты по фазе на
большую или меньшую величину в зависимости от характера
напряжений и длины хода луча в контролируемом стеклоизделии.
Анализатор 6 приводит колебания обыкновенного и необыкновенного лучей
в одну плоскость, в результате чего происходит интерференция
света и возникает цветная окраска, цвет и яркость которой
определяются напряжениями в стеклоизделии. Для увеличения
чувствительности изменения окраски в зависимости от напряжений в
оптическую схему полярископа вводят кварцевую пластинку 7,
создающую разность хода обыкновенного и необыкновенного лучей,
равную 572 ммк (чувствительная пластинка IX), что вызывает
пурпурно-фиолетовую окраску поля полярископа на матовом стекле 8 и
проектируется с помощью объектива 9.
Разность хода & в изделии характеризуется отступлением от
пурпурно-фиолетового цвета свободного поля полярископа с
чувствительной пластинкой и качественно определяется по таблице
интерференционных цветов.
Цвет Разность хода в ммк
Вычитание цветов
Желтый 325
Желто-зеленый • . . 275
Зеленый 200
Гол^овато-зеленый J45
Голубой И&
Пурпурно-фиолетовый О
Красный 25
Оранжевый 130
Светло-желтый 200
Желтый 260
Белый 310
Сложение цветов
Если поворачивать изделие в полярископе, окраска его
изменяется в зависимости от того, суммируется или вычитается разность хода
в данной точке изделия и разность хода в чувствительной пластинке
(при измерении изделие поворачивают таким образом, чтобы
яркость окраски была наибольшей).
Максимальная интенсивность окраски наблюдается при
диагональном расположении определяемых напряжений относительно поля
полярископа. Для различения напряжений растяжения (наиболее
опасных) и напряжений сжатия удобно сравнить окраску изделия с
окраской неотожженного штабика, который кладут в диагональном
положении на окно полярископа — в средней части штабика
наблюдается растяжение.
Стандартная (заводская) юстировка полярископа ПКС-500
выполнена таким образом, что по диагонали поля полярископа: левый
дальний (верхний) угол — правый ближний (нижний) угол —
зеленый цвет соответствует растяжению.
По определенной с помощью таблицы интерференционных цветов
разности хода & может быть вычислена величина двойного
лучепреломления, характеризуемая разлосгью показателей преломления
254 Раздел первый. Физико-химические свойства стекЛа
(rii—п2) обыкновенного и необыкновенного лучей с помощью
формулы
кг7.
(«1 —П2) =
где
нииэс
NM01
нмк
I" " J
15
/ — толщина изделия в см\
Ь — разность хода в ммк.
Таким образом, определяют категорию стекла по двойному
лучепреломлению (для оптических стекол ГОСТ 3514—57).
Количественный контроль напряжений в
стеклоизделиях значительно более точно
производят с помощью полярископа при
использовании эталона разности хода (ГОСТ 7329—55).
Эталон разности хода (рис. 131)
представляет собой ступенчатый клин из 5—8
анизотропных пленок и пи пластинок, в качестве
которых используется основа кинопленки или
органическое стекло (напряжения возникают в
процессе производства). Иногда в эталон
вводят «и слюдяную пластинку.
Набор пленок заключен между тонкими
пластинками органического стекла без
напряжений. Против каждой ступеньки указана
соответствующая ей разность хода.
При измерениях эталон всегда
располагается в диагональном положении на окне
полярископа. Измерения осуществляют
следующими методами:
а) сравнения — подбирают наиболее
близкую по окраске контролируемому месту
изделия ступеньку эталона, которую располагают
рядом с изделием и ориентируют таким
образом, чтобы смещение окраски в изделии (см.
таблицу интерференционных цветов) и
эталоне происходило в одну и ту же сторону;
б) компенсации — при наложении изделия
на эталон подбирают такую ступеньку,
суммарная окраска которой и контролируемого места
изделия дает цвет свободного поля
полярископа. Изделие ориентируют таким образом,
чтобы смещение окраски в нем (см. таблицу
интерференционных цветов) было
противоположно смещению окрзски в эталоне.
При контроле закаленных стекол с
большими напряжениями, в полярископе видно несколько темных линий,
между которыми находится нейтральная полоса. Каждая темная
линия соответствует разности хода, равной примерно 570 ммк («олии
порядок»). Закаленные стекла характеризуются количеством
«порядков». Максимальные напряжения в этом случае лодсчитывают по
формуле
Ъ = 570Ыммк,
Рис. 131.
разности
Эталон
хода
где N — число темных полос («порядков»).
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 255
Для контроля закаленного стекла вместо ступенчатого эталона
разности хода пользуются кварцевым клином (например, от
поляризационного микроскопа).
Точное измерение напряжений производят с помощью
полярископа-поляриметра ПКС-56 (рис. 132).
В оптическую схему прибора ПКС-56 при использовании его
как поляриметра вводят вместо «чувствительной» пластинки 1 л
пластинку, создающую разность хода '/Д (пластинка «четверть
волны»), которая вместе с вращающимся анализатором образует
компенсатор Сенармоиа.
Рис. 132. Полярископ-поляриметр ПКС-56
Измеряют угол поворота <fo» при котором в середине
контролируемого образца стекла наблюдается максимальное потемнение
(при этом наблюдаемые вначале две темные полосы сливаются
в одну).
Разность хода Ь вычисляют по формуле
Ь = 3(18ШУ + <р)лшк,
где N — число темных полос между нейтральной полосой (черной
или серой) и серединой образца (наблюдается в
закаленных изделиях).
При использовании зеленого светофильтра (X =540 ммк) v
измерении разности хода, меньшей 540 ммк (угол поворота
анализатора меньше 180°), разность хода вычисляют по простой формуле
Ъ = 3уммк.
Для устранения искажений, вызываемых криволинейной нли
неполированной поверхностью, образцы с такой поверхностью
погружают в прозрачную кювету с иммерсионной жидкостью, для
установки которой в поляриметре-полярископе имеется специальный
столик.
256 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Контроль напряжений в стеклоизделиях
Связь между наблюдаемой при просмотре в полярископе или
поляриметре разностью хода и напряжениями, действующими в
изделии, установлена лишь для отдельных случаев (табл. 89),
подробно рассмотренных Инденбомом.
Напряженное состояние ^ в данном месте стеклоизделия часто
характеризуют величиной разности хода в ммк на 1 см пути луча в
&
стекле ф = — ммк/см, где / — длина пути луча в стекле в см.
В табл. 89 приведены основные методы поляризационно-оптиче-
ского контроля напряжений в различных стеклоизделиях, а также
формулы для расчета напряжений по измеренной разности хода
см. стр. 252—253).
Ниже приведен пример контроля остаточных напряжений в
колбе электронной лампы.
Пример. Цилиндрическая колба из стекла ЗС-4 имеет
диаметр 40 мм, толщину стенки а=1,5 мм или 0,15 см, радиус R=2 см.
Фотоупругая постоянная стекла ЗС-4 С = 3,0 (если разность хода
выражать в ммк, напряжения — в кГ/см\ размеры — в см).
Нормальным просвечиванием в полярископе (см. п. 5 табл. 89)
измерена (с помощью эталона разности хода) максимальная
разность хода в сварочном пояске (вблизи места заварки) &i=40 ммк.
Окружные напряжения а\:
oj = -— — = 4° ,„ « 44 кГ/см2 = 0,44 кГ/мм2.
с 2а 3,0.20,15
Просмотром в иммерсионной жидкости в области сварочного
пояска измерены максимальные напряжения (см. п. 6 табл. 79)
о2 = 160 ммк.
Осевые напряжения на поверхности колбы о2:
36 3-160
°2 = ' = — «
4С1/0,5аЯ 4-3,0 ^0,5-0,15.2
« 103 кГ/см2 л 1 кГ/мм2.
Таким образом, невидимые при обычном просмотре (без
иммерсионной жидкости) осевые напряжения в о2/а1=2,3 раза превышают
видимые окружные.
В ряде случаев при постоянстве технологии производства
данного изделия величину отношения ^hi — K (измеренную на партии
изделий) можно использовать для ориентировочного контроля
опасных осевых напряжений, не видимых при обычном просмотре, по
видимым окружным напряжениям (неопасным):
<*2 = К °1
Для разных изделий устанавливают различные значения
допустимых напряжений. Так, например, для электровакуумных приборов
напряжения не должны превышать 100 кГ/см? (1 кГ/мм?).
Поляризационно-оптический контроль напряжений в стеклоиз дел иях
Таблица 89
Обозначения:
! а —напряжения в кГ/смй\
5 —разность хода в ммк (1СР7 см)\
С — фотоупругая постоянная, С=2,2 + 3,2-10
см2/кГ*\
4
-7
/, d — длина, толщина изделия в см\
а — угол падения луча в град.;
п — показатель преломления стекла;
а—толщина стенки изделия в см\
R — радиус кривизны в см\
t\ — расстояние точки просвечивания от внешней
или внутренней поверхностей в см.
Тип изделия
Схема просвечивания,
направление которого
показано стрелкой
Формула для расчета
напряжений
Характеристика контроля
1. Плоские изделия, части
оболочек, трубы, листовое стекло
S
С/
Просвечивание в торец выявляет'напряжеиия
между слоями, параллельными поверхности
стекла (напряжения, возникающие из-за градиента
температуры по толщине)
* См. главу IX, 2.
Продолжение табл. 89
to
ел
00
2. Листовое стекло, плоские
изделия
Cd
Нормальное просвечивание листового стекла
выявляет наиболее опасные напряжения,
действующие между отдельными частями листа
(возникают из-за градиента температуры по ширине
листа)
3. Плоские изделия
8 пу п2—sin*' a
d sing a
Наклонное просвечивание в центре
плоского изделия с запаяиными или свободными
краями выявляет всестороннее сжатие или
растяжение, невидимые при нормальном
просвечивании (см. п. 2)
I
4. Трубы, оболочки, полые
изделия
5. Оболони, полые изделия
а?-
И^
тпппг
Просвечивание на краю отрезанной трубки
непрерывного вытягивания (оболочки) позволяет
по велн (иие краевого эффекта определить
закалочные напряжения без просвечивания в
торец (см. п. 1)
5 1
С 2о
Нормали-оз просвечивание выявляет только
окружные напряжения
Продолжение табл. 89
1
6. Оболочки, трубы, полые
изделия (напряжения на внешней
1 поверхности)
7. Оболочки, трубы, полые
изделия (напряжения на
внутренней поверхности)
2 3
&J
—«-^
1ш
,*-кА
<5,
*
3 8
]/ 2/?1 1
3 8
,с /■> 1
„ 1 8i-«t
с=^—. ,—
" • *>
4
Просвечивание по толщине стенки при
погружении в иммерсионную жидкость.
Определение осевых напряжений на внешней
поверхности оболочки производится по измерению
разности хода в то же с наибольшей разностью
хода, отстоящей от поверхности на расстоянии т\
(i\< ). Часто встречается случай, когда точ-
2
ка с максимальной разностью хода
расположения в середине сварочного пояска на
расстоянии аЛ от внешней поверхности (изгибные
напряжения). Тогда рас 1ет производят по
формуле*. Осевые напряжения являются наиболее
опасными при сварке и не видны при
нормальном просвечивании (см. п. 5)
рросвечивание по толщине стенки при
погружении в иммерсионную жидкость.
Определение осевых напряжений на внутренней
поверхности оболочки производят по измерениям
разности хода вблизи внутренней поверхности 8t
и на расстоянии ij от нее — 8t (т]< )
2
260 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Вследствие сложности связи наблюдаемой в полярископе поля-
ризационно-оптической картины и величины действующих
напряжений промышленный контроль технических стеклоизделий чаще всего
производят двумя способами:
а) путем сравнения поляризационно-оптических картин в
контролируемом и эталонном изделиях;
б) сопоставлением наблюдаемой разности хода в
установленных техническими условиями (ТУ) местах изделия с допусками»
записанными в ТУ.
б. КОНТРОЛЬ ТЕРМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
Коэффициент термического расширения
1. Метод двойной нити. Из штабиков или кусочков
испытуемого стекла и эталонного (той же марки с известным коэффициентом
расширения) в пламени горелки с помощью стеклодувных щипцов
изготовляют лопаточки размером 10x15x4 мм3, которые накла-
а) 6) в)
Рис. 133. Схема изготовления двойной нити
и измерения стрелы прогиба
дывают друг на друга и спаивают (рис. 133с,б). Затем один из
штабиков удаляют (рис. 133,в). Часть двойной лопатки разогревают
в пламени и из нее вытягивают двойную нить длиной около
400—600 мм толщиной 0,1—0,3 мм.
Если коэффициенты расширения одинакозы, нить остается
прямой (рис. 133, г).
Если коэффициенты расширения не одинаковы, двойная нить
после отламывания изогнется, причем с внутренней стороны дуги
располагается стекло с большим коэффициентом расширения
(рис. 133.д). С помощью зеркальной шкалы определяют стрелу
прогиба h дуги с хордой 200 мм (рис. 133, е).
Разность коэффициентов расширения Д а испытуемого и
эталонного стекол определяют по формуле
1Л№ 7 .
___ Да = 1 от-' град"1,
1 + лмо-4
Глава XL Контроль физических свойств стекла 261
где h —■ стрела прогиба нити (в мм) на хорде 200 мм;
d — диаметр нити (средний) в мм.
Если Л<20 мм, применяют более простую формулу
Да = 1 ,4/кМ0~7 град-1.
Коэффициент расширения испытуемого стекла а определяют по
формуле
а = а0 ± До градГ1,
где «о—коэффициент расширения эталонного стекла.
Если прогиб направлен в сторону испытуемого стекла,
значение Да берут со знаком плюс, если в противоположную — со знаком
минус.
Точность метода ±0,2-10 град~ . Метод применяют для
текущего контроля.
Эталонное стекло изготовляют из одной варки и после
определения коэффициента расширения в ведущей лаборатории рассылают
по заводам.
2. Дилатометрические методы. Дилатометры позволяют измерять
расширение стекла в широком интервале температур.
Дилатометр Ботвинкина-Соломина (рис. 134)
состоит из внешней кварцевой трубки / с запаянным концом и боко-
Рис. 134. Схема кварцевого дилатометра
вым вырезом для установки образца 2, внутреннего кварцевого
стержня 3, на который наклеивают покровное стекло 4 с риской,
и пружинки 5. Удлинение образца измеряют с помошью микроскопа 6
с винтовым окуляр-микрометром или, при менее точных измерениях,
часовым индикатором, измерительный штифт которого упирается в
стержень 5, а корпус связан с трубкой /. Кварцевую трубку
помещают в электропечь 7, в которой температура повышается с
помощью автотрансформатора со скоростью I—3%мин. Температура
измеряется термопарой 8. Образцы изготовляют в виде штабиков
диаметром 4—6 мм, длиной 50—100 мм с подшлифованчыми
торцами.
Модификацией этого дилатометра является дилатометр ДКВ
о вертикальным расположением образца и часовым индикатором.
262 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Значительно более точные результаты могут быть получены
на небольших (20—40 мм) и легко изготовляемых образцах с
помощью дилатометра Стрелкова. Прибор (рис. 135) состоит из
кварцевого столика /, на котором устанавливают образец 2 с
опирающейся на него кварцевой серьгой 3. На нижнем конце серьги
укреплено железное ярмо 4\ между ним и неподвижным постоянным
магнитом 5 находится ролик 6 с зеркалом. Поворот зеркальца,
вызываемый расширением образца, измеряется с помощью автоколлимацион-
%
Рис. 135. Схема дилатометра Стрелкова
ной трубы 7 с винтовым окуляр-микрометром 8. Призма 9 служит
для расширения пределов измерения.
Кварцевый столик с образцом помещают в печь 10.
Дифференциальная модель дилатометра позволяет точно измерять разность
расширения различных стекол и металлов.
Коэффициент линейного расширения а образца стекла длиной /о
в интервале температур А/=/2—tu вычисляют по формуле
10~3А /
/0Д/
+ ак град'
1—1
где А/—удлинение образца в мк\
/о — длина образца в мм;
ак—коэффициент расширения плавленого кварца, значения
которого приведены в таблице.
•с
"А"107
0
3,65
100
5.85
200
5,9
300
6,0
400
6.1
500
6.2
600
6,0
700
5.6
800
5,5
900
5,5
1000
5.45
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 263
г
Ъ-
I4—"Ъ
] и
Л И
\^~^J>
..___ 1
Рис. 136. Схема интерференционного
дилатометра
Высокую точность измерения коэффициента расширения
обеспечивает интерференционный дилатометр (рис. 136).
Расширение образца стекла / измеряют по смешению линий
интерференционной картины, которая образуется при отражении
параллельного пучка света между полированными поверхностями двух
кварцевых пластинок 2 и 3.
Применяемые образцы
имеют вид трубочек с
вышлифованными на каждой
стороне тремя выступами.
Интерферометр
помещают в печь. Измерения
производят с помощью
автоколлимационной
оптической системы с
монохроматическим источником света.
Расчет а производят по вы-
шепривеленной формуле
(стр. 262) без учета
поправки на расширение кварца.
Применяют также автоматические дилатометры с записью
кривой расширения на пластинку типа ДКМ, Лейтц и Шевенар.
3. Метод весового термометра. Из испытуемого стекла
изготовляют ампулки диаметром 10—12 мм, длиной 60—80 мм с оттянутым
хоботком с отверстием 0,2 мм (рис. 137). Пос-
/" -> ле взвешивания на аналитических весах пустой
J Q М ампулки она наполняется (путем поперемен-
\ \ \ ного нагревания и охлаждения) ртутью, при-
^г-^1 -—^_ чем хоботок ампулки остается опущенным в
стаканчик со ртутью. В таком положении ам-
пулку термостатируют в тающем льде. Затем
ампулку взвешивают.
Рис. 137. Ампулка в держателе для
определения коэффициента расширения методом
весового термометра
Следующей операцией является термостатирование ампулки в
парах кипяшей воды, при этом хоботок не должен погружаться в
стаканчик, куда выливается избыток ртути. После охлаждения
ампулку вновь взвешивают.
Коэффициент объемного расширения стекла Р =3° вычисляют
по формуле:
р= Кй град •
где Р0 — вес ртути в объеме ампулки при 0°С в г;
Я/ —вес ртути в объеме ампулки при температуре кипящей
воды в г;
264 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
у—температурный коэффициент расширения ртути (у = 1.82Х
Х10~4 град ~1);
Д/ — разность температур первого и второго термостатирова-
ния в град.
При работе необходимо соблюдать осторожность, так как пары
ртути ядовиты.
Зависимость температуры кипения воды от давления приведена
ниже.
Давление в мм pm. cm 730 740 750 760 770 780
Температура кипения в °С . . . . . . 98,9 99,3 99.6 100.0 100.4 100.7
Термическая устойчивость
4. Опрецелеиие на штабиках. Образцы стекла / (рис. 138)
длиной 30 мм, диаметром 4 мм с оплавленными концами (ГОСТ
7330—55) в количестве 12—15 шт. закладывают в гнезда никелевого
термоблока 2, в нижней части которого находится диск 3 с
отверстиями. При загрузке образцов отверстия в диске не совпадают с
гнездами термоблока. Термоблок помещают в трубчатую
электропечь 4 с крышкой 5. Температуру печи и охлаждающей жидкости
измеряют термометрами 6 или термопарами. После термостатирова-
ния в течение 15 мин. при
температуре, равной нижнему пределу
термостойкости стекла, ручкой 7
поворачивают диск 3 и при открытой
крышке 5 образцы сбрасываются в сосуд 8
с водой. Из охлажденных образцов
отбирают образцы с трещинками, а
остальные вновь загружают в печь,
температуру которой повышают на 10° С.
Подобные операции повторяют до тех
пор, пока все образцы не
разрушатся. Величину термостойкости
вычисляют по формуле:
Л1 + Л3 +
•+лт ДГ,
+ п„
град.
Рис 138. Схема прибора для
определения термической
устойчивости
где ns — число образцов, треснувших
при разности температур
печи и охлаждающей
жидкости ДГ* (5-1, 2, 3,...,ш).
Определение производят на 24—
30 хорошо отожженных образцах.
Метод используют в производстве электровакуумного и
химико-лабораторного стекол.
Для определения термической устойчивости стекол, спаев стекла
о металлом и малогабаритных изделий предназначена установка
Глава XI. Контроль физических свойств стекла
265
УОТС-1 (рис. 139), позволяющая проводить испытания в интервале
температур от +800 до —65° при автоматическом регулировании
заданных температур.
Рис. 139. Установка для испытания на
термостойкость стекла УОТС-1
5. Определение иа пластинках производят (см. п. 4) на
10—20 плоских образцах размером 50x50 мм толщиной 6 мм со
шлифованными и полированными торцами и притуплёнными ребрами.
Значения термостойкости, полученные при испытании на
образцах в виде пластинок, на несколько десятков
градусов ниже термостойкости при
определении на штабиках.
Теплоемкость
6. Калориметрический метод. Схема
одного из калориметров, применяемых для
определения теплоемкости стекла, показана на рис.
140. Образец стекла / после термостатирова-
ния в печи 2 сбрасывается в сосуд Дьюара 3,
внутри которого вклеен алюминиевый
вкладыш 4. Изменение температуры Д* вкладыша,
вызванное разогретым образцом, точно
измеряется с помощью нескольких последовательно
соединенных медь-константановых термопар,
горячие спаи которых помещаются в каналах
вкладыша, а холодные — на крышке 5. Весь
калориметр помещают в сосуд с тающим
льдом и защищают от печи экраном 6.
Используют также калориметры и других систем.
Ftac. 140. Схема
калориметра
266 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Теплоемкость образца вычисляют по величине А/ из уравнения
теплового баланса калориметра.
Теплопроводность
7. Метод стационарного теплового потока. Теплопроводность об-
разца стекла / (рис. 141) в виде диска или пластинки определяют в
условиях стационарного теплового потока, создаваемого круглым
электрическим нагревателем 2 и водяным проточным
холодильником 3. Охранные кольцевой нагреватель 4 и нижний 5 служат для
стабилизации теплового потока. Температуры всех нагревателей,
Рис. 141. Схема прибора для
определения теплопроводности
имеющих раздельное питание постоянным током, устанавливают
одинаковой — по показаниям соответствующих медь-константановых
термопар. Разность температур Ы верхней и нижней поверхностей
образца измеряют дифференциальной медь-константановой термопарой.
Теплопроводность X вычисляют по формуле
Qh
X = ккал/см сек град,
где Q —количество тепла, прошедшее через образец и равное
0,86 IV (/ — сила тока в а, V—напряжение нагревателя
2 в в);
h — толщина стеклянной пластинки в см;
S — площадь стеклянной пластинки в см2.
Применяются также различные нестационарные методы
определения теплопроводности, температуропроводности и теплоемкости.
6. КОНТРОЛЬ ВЯЗКОСТИ
В связи с громадным интервалом изменения вязкости стекла
(10—1515 пуаз) для измерения в разных областях этого интервала
применяют различные методы.
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 267
Вязкость расплавленного стекла
1. Метод Стокса. Определение вязкости расплавленного стекла
по Стоксу заключается в измерении скорости падения платинового
шарика / (рис. 142) в длинном тигле 2 с исследуемым стеклом,
помещенным в печь 3 с равномерным температурным полем. Момен-
Рис. 142. Схема вискози- Рис. 143. Схема
вискозиметра для определения метра Моргулиса—Воларо-
вязкости по Стоксу вича
ты прохождения шарика через фиксированные уровни и
регистрируются с помощью рентгеновских или улучей, источники 4 и
приемники 5 которых расположены вне печи. Регистрируют также
скорость перемещения метки на прикрепленной к шарику
платиновой проволоке.
Вязкость ^ при данной температуре рассчитывают по формуле
Стокса с поправкой Ладенбурга
2 0 (а —р)х 1
~ ._ gr2 Пуаз
9 ' (■+*•« i)('*»-r)
где г — радиус шарика в см\
g — ускорение силы тяжести (981 см/сек2);
о и р—соответственно плотности шарика и расплава при
температуре опыта в г/см3;
х—время прохождения шарика расстояния / (в см) между
фиксированными уровнями в сек.;
R — радиус внутреннего сечения тигля, в котором
помещается расплав в см;
L — высота столба исследуемого расплава в см.
2. Метод ротационного вискозиметра. Основан на определении
момента, создаваемого силами вязкого трения при вращении
рабочего органа вискозиметра в расплаве. В вискозиметре Моргулиса —
Воларовича (рлс. 143) измеряют скорость вращения п (об/мин)
268 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
платинового цилиндра / в расплаве под действием грузов 2.
Расплав в тигле 3 помещают в платиновую печь 4. Платиновый
цилиндр крепят к керамической трубке.
Вязкость nj определяют по формуле
ri^kn^p,
где п — число оборотов
цилиндра, при установившейся
скорости вращения, в мин.;
циент;
k — градуировочный коэффи-
фициет;
р—поправка на трение в
подшипниках,
определяемая при различных
скоростях вращения до
измерения вязкости.
Значительно более
совершенными являются вискозиметры с
непрерывным вращением
платинового ш>арика /, подвешенного на
упругой проволоке 2% в тигле 3 с
расплавом. Верхний конец
проволоки 2 неподвижно связан с
вращающимся от электродвигателя 4
лимбом 5 (рис. 144). При враще-
Рис. 144. Принципиальная нии шарика в расплаве торможе-
схема ротационного виско- ние, испытываемое им под дейст-
зиметра — ГОИ вием сил вязкого трения,
уравновешивается закручиванием
упругой проволоки, на нижнем конце которой прикреплено зеркальце 6.
На зеркальце падает луч света от осветителя 7, связанного с
вращающимся лимбом. Угол закручивания упругой проволоки при
непрерывном вращении измеряют с помощью светового указателя по
лимбу 5. Для расширения пределов измерения имеется набор
сменных упругих проволок.
Вязкость ч определяют по формуле
rt = ky пуаз,
где у—угол закручивания измерительной проволоки;
k — градуировочный коэффициент.
На этом принципе построены автоматический вискозиметр ГОИ
о фотографической регистрацией и автоматический вискозиметр ВИВС
(рис. 145) с регистрацией вязкости и температуры на ленте
самопишущего потенциометра.
Градуирование ротационных вискозиметров осуществляют по
эталонным жидкостям (смеси пихтового бальзама с
трансформаторным маслом), вязкость которых определяют по Стоксу или
градуировкой по хорошо обезвоженному расплаву борного ангидрида,
вязкость которого приведена в табл. 90.
Производят также ускоренное раздельное градуирование
измерительных проволок.
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 269
Ротационные вискозиметры обеспечивают измерение вязкости в
пределах от 10~~1 до 105 пуаз. При измерениях в области высоких
темлгратур необходимо соблюдать специальный тепловой режим
для предотвращения испарения отдельных компонентов расплава.
Рис. 145. Автоматический вискозиметр
ВИВС-1
Зависимость вязкости от температуры удобно представлять по
методу 9-шкалы (см- главу III, 1).
Точность измерения вязкости в значительной степени
определяется точностью измерения температуры и отсутствием
температурных градиентов в расплаве, для чего используют специальные
печи.
Температуру расплава измеряют с помощью погружения в него
термопары Т (см. рис. 142—144).
270 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Таблица 90
*° с
1280
1260
1240
1220
1200
1180
1160
1140
1120
1100
*1
пуаз
22
23
24
25
28
31
34
37
41
45
Вязкость борного
t° с
1080
1060
1040
1020
1000
980
960
940
920
900
пуаз
49
55
61
68
75
82
90
100
111
123
/• С
880
860
840
820
800
780
760
740
720
700
ангидрида
ij пуаз
138
155
173
196
228
251
293
340
400
520
t° С
680
660
640
620
600
580
560
540
520
500
7
т} пуаз 1
660
820
1060
1340
1700
2100
2700
3400
6000
10500
Вязкость в интервале размягчения
3. Метод Лилли. Вязкость в интервале 108—1015 пуаз
определяют по скорости равномерного удлинения стеклянной нити /
(рис. 146) диаметром 1—2 мм и длиной 80—150 мм с утолщениями
на концах, находящейся в печи 2 под действием груза 3.
Регистрируют удлинение с помощью микроскопа 4 или оптического рычага.
Температуру измеряют термопарой 5, помещенной в канале
выравнивающего температуру металлического вкладыша 6.
Вязкость т] рассчитывают по формуле
Ч = -
Plg
Зтгг2
А/
Дт
' пуаз,
где
/ — длина нити в см\
г — радиус нити в см;
м /
«скорость удлинения нити в см/сек;
Дт
g — ускорение силы тяжести;
Р=РГ+РК+ — — приложенная нагрузка (где Рт—вес
подвешенного груза в г; Рк— вес нижнего
крючка в г; Pq — вес образца в г —
учитывается только при измерениях малых
значений вязкости)
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 271
Для построения кривой зависимости вязкости от температуры
измерения производят при различных температурах на серии
образцов.
Рис 146. Схема
определения
вязкости по методу
Л ил л и
ТОО bOOVC
Рис. 147. Зависимость вязкости ст
температуры
Результаты измерений, построенные в координатах Ig*j—
7"
представляют линию, близкую к прямой (рис. 147). Вместо \/Т на
графике удобно откладывать в обратном направлении величины
*°С, соответствующие .
Рис. 148. Схема
определения вязкости по
закручиванию штабика
4. Метод закручивания штабика. Вязкость в интервале
до6,5—10м Пуаз определяют по углу закручивания стеклянного
штабика / (рис. 148) длиной 15 мм, диаметром 1,5—3 мм с
утолщениями на концах под действием грузов 2. Штабик помещают в печь 3
и закрепляют в нижнем неподвижном держателе, в полости кото*
рого расположена термопара.
272 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Угол закручивания а определяют по лимбу на верхнем
держателе или при больших вязкостях с помощью зеркала и светового
указателя.
Измерение во всем интервале вязкостен может быть выполнено
на одном образце.
Вязкость tj рассчитывают по формуле:
2LPdg
г> = —— пуаз,
тс/?4
Да
где L и R — высота и радиус образца (рабочей части) в см\
Р — груз в г;
d —• плечо приложения силы в см;
g — ускорение силы тяжести;
Да
Дт
угловая скорость.
Температура размягчения
Для производственного контроля вязкости часто определяют
«температуры размягчения», которые позволяют быстро
устанавливать температуры, соответствующие определенным (для каждого
метода) значениям вязкости.
5. Метод вытягивания горизонтальной нити. Схема прибора для
определения температуры размягчения (соответствует вязкости
10" пуаз) методом вытягивания горизонтальной нити представлена
на рис. 149.
Нить / (рис. 149, а) толщиной 0,6—0,7 мм и длиной около
600 лш, вытянутую «3 кусочка испытуемого стекла, помещают б
а)
YZZZZZlEZZZZL
в
♦ 9
Рис. 149. Схема прибора (а) и график (б) для определения
температуры размягчения по вытягиванию горизонтальной нити
трубчатую электропечь 2 с зоной равномерных температур длиной
140—160 мм, нагреваемую равномерно со скоростью порядка
6 град/мин (от 3 до 8 град/мин). Один конец стеклянной нити
закрепляют в стойке 3, а на другом загибают крючок, за который за»
крепляют хлопчатобумажную, нить 4, переброшенную через блок 5
(диаметром 6 мм) со стрелкой. К свободному . кояцу. нити.4Х дри.-
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 273
креплен груз 6 весом 20 г. Отсчет производят по угловой шкале 7.
Температуру измеряют потенциометром с термопарой 8, горячий
спай которой находится вблизи середины стеклянной нити.
При повышении температуры печи фиксируют с момента
начала движения стрелки по шкале 7 время т (по секундомеру),
перемещение у стрелки по шкале 7 (кривая /, рис. 149, б) и
температуру (прямая 2, рис. 149,6). Температуру размягчения /р
определяют графически — проведением касательной 3 к кривой 1 под
углом 45° к оси абсцисс. Масштаб графика выбирают таким образом,
чтобы 10 сек. по оси абсцисс были численно равны 1 угловому
градусу по оси ординат.
Температура размягчения соответствует угловой скорости
вращения блока 0,1°/сек. Точность определения 2—4° С.
6. Метод вытягивания вертикальной нити. Схема прибора для
определения температуры размягчения, которая соответствует
вязкости 10 ' пуаз (применяют в США), показана на рис. 150.
Стеклянная нить / длиной 230 мм, диаметром 0f55—0,75 мм
растягивается под действием собственного веса в печи 2, нагреваемой со
скоростью 2—6° мин! Удлинение конца нити наблюдается в микро-
[^ггЬ
Рис. 150. Схема
определения
температуры размягчения по
вытягиванию
вертикальной нити
61
tp t°
Рис. 151. Определение
температуры
размягчения по
дилатометрической кривой
скоп 3. Температуру измеряют термопарой 4, помещенной в канале
металлической трубы б длиной 94 мм, обеспечивающей
выравнивание температуры.
Температуру размягчения, соответствующую скорости удлинения
1 мм/мин, определяют графически проведением касатвльной к
кривой удлинения нити (см. рис. 149, б). Точность определения
порядка 4—6° С. Масштаб графика выбирают таким образом, чтобы
1 мин. по оси абсцисс была численно равна 1 мм по оси ординат.
Влияние поверхностного натяжения несколько искажает резуль>
таты.
274 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
7. Дилатометрический метод. Температуру размягчения
определяют по максимуму /р (рис. 151) дилатометрической кривой. Оч
соответствует точке, где термическое расширение стекла
компенсируется пластической деформацией образца под действием
измерительного устройства дилатометра. При использовании
интерференционного дилатометра метод позволяет определить с точностью около
8е температуру, соответствующую вязкости 10й'3 пуаз.
7. КОНТРОЛЬ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ
Поверхностное натяжение расплавленного стекла
Метод, детально разработанный Аппеном, позволяет измерять
поверхностное натяжение при вязкости расплава не более 3000 пуаз
1. Метод капель. Стекло расплавляется в платино-родиевой
воронке / (рис. 152), подвешенной к печи 2, в которой имеются
смотровые окна. Скорость истечения стекла регулируется платино-родис-
вым конусом 3. За каплеобразованием наблюдают с помощью
оптической системы 4% температуру измеряют термопарой 5.
3^
Рис. 152. Схема определения поверхностного
натяжения расплавленного стекла
Поверхностное натяжение определяют по формуле
981р 1
2*г /(r/jM
дин/см,
где о — поверхностное натяжение в дин1см\
р — вес капли в г;
г — наружный радиус кончика воронки в см;
v — объем капли в см3, вычисляют по ее весу с
поправкой на уменьшение плотности стекла (около 10% при
1350°С):
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 275
з г —
\\\(г\ v)—поправочный множитель, значения которого лежат
в пределах 1,4—1,8.
Для определения поверхностного натяжения расплавленного
стекла измеряют также силы втягивания платинового цилиндра в
расплав.
Поверхностное натяжение в интервале размягчения
2. Метоц сокращения стеклянной нити. Стеклянную нить /
(рис. 153) диаметром 0,17—0,27 мм, длиной 100—150 мм
подвешивают за один конец в печи 2t температуру которой поднимают со
скоростью 3—4°/мин. Удлинение участка нити при
размягчении прекращается в тот момент (после
которого нить быстро охлаждают), когда силы
поверхностного натяжения уравновешивают вес
нижней части нити. При этом в зоне максималь-
Рис. 153. Схема определения поверхностного
растяжения в интервале размягчения
ной температуры на нити образуется утолщение, выше которого и
находится недеформированный участок.
Удлинение ннти наблюдают с помощью измерительного
микроскопа 3.
Поверхностное натяжение о вычисляют по формуле
981Р
дин/см,
где Р — вес нити от нижнего конца до точки с нулевой
деформацией в г;
г — средний радиус нити в см.
8. КОНТРОЛЬ КРИСТАЛЛИЗАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ
1. Градиентный метод. Предложен Пономаревым и
усовершенствован Кешишяном. Сущность метода заключается в
кристаллизации в градиентной печи / (рис. 154, а) большого количества
маленьких образцов исследуемых стекол 2, помещенных в углублениях
керамической пластинки-кристаллизатора 3. Температура печи
поддерживается автоматически с помощью термопары 4 и
регулирующего потенциометра 5. Обмотку печи выполняют таким образом,
чтобы изменение температуры по длине печи от наибольшей к
наименьшей было близким к равномерному (рис. 154,6), что
контролируется специальной подвижной термопарой или с помощью
нескольких (10—12) термопар, закрепленных вдоль кристаллизатора.
276 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Одновременно исследуются стекла 2—4 составов, кусочки
которых расположены параллельными рядами вдоль кристаллизатора.
Образцы выдерживают в печи от 1 до 8 час.
Рис. 154. Схема установки для
контроля кристаллизационной
способности стекла градиентным
методом (а) и график изменения
температуры вдоль печи (б)
Длима печи
2. Метод массовой кристаллизации Китайгородского позволяет
быстро оценивать склонность к кристаллизации нескольких десятков
проб различных стекол при заданной температуре.
Кусочки исследуемых стекол
помещают в керамические
тигельки / (рис. 155) или в чашечки из
платиновой фольги,
установленные в керамическом
кристаллизаторе 2, который помещают в пла-
Рис. 155. Схема
определения
кристаллизационной способности стекла
методом
Китайгородского
Рис. 155. Схема
определения
кристаллизационной способности
методом вертикальной
градиентной печи
тиновую электропечь 3. Температуру измеряют термопарой 4.
Образцы выдерживают при заданной температуре определенное время.
Опыты повторяют с новыми партиями образцов при ступенчатом
снижении или повышении температуры выдержки.
Глава XL Контроль физических свойств стекла 277
3. Метод вертикальио-градиентиой печи. Метод, предложенный
Китайгородским и Инденбомом, сочетает преимущества методов
массовой кристаллизации и градиентного. Образцы исследуемых
стекол 1 (рис. 156) помещают на этажерку из керамических
кристаллизаторов 2, установленных в вертикальной градиентной печи 3.
Температуру на каждом кристаллизаторе измеряют
соответствующими термопарами 4, которые соединяются с потенциометром
через переключатель.
Температура печи регулируется автоматическим потенциометром
по термопаре 5.
4. Метод закалки. Наиболее точными, но и трудоемкими
являются различные варианты метода закалки, основанные на быстром
охлаждении маленьких образцов стекла после выдерживания в печи
при заданной температуре. Образцы после закалки исследуют на
содержание кристаллов.
Применяют также быстрое введение в разогретую печь частично
закристаллизованных образцов с последующей закалкой после
выдержки при высокой температуре. Соответствующим подбором
температур определяют температуры плавления выделившихся
кристаллических фаз (верхняя температура кристаллизации).
В связи с трудоемкостью методы закалки применяются только
в научно-исследовательских работах и не используются при
контроле производства.
5. Методы качественной оценки. При разработке новых стекол и
сравнительных испытаниях применяют различные качественные
оценки кристаллизационной способности, при которых стекла
обрабатывают по одному или нескольким термическим режимам и визуально
определяют степень их расстекловывания. Применяют (по Педдлю)
следующие методы тепловой обработки:
Балл
I
II
III
IV
V
VI
Степень кристаллизации стекол
Отсутствие признаков кристаллизации
Порерхностная кристаллизация в виде небольших
разобщенных участков
Поверхностная кристаллизация в виде сплошной
тонкой пленки
Поверхностная кристаллизация в виде сплошной
толстой корки с частичным распространением кристаллов
в глубь образца
Распространение кристаллизации по всему объему
образца. Кристаллическая фаза составляет не менее 50%
Полная кристаллизация образца. Количество
кристаллической фазы приближается к 100%
Условное
обо:начение
1 1
DDiil
278 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
а) медленное
стеклом;
б) повторное
800— 120U°C;
в) обработка
1100
1000
i
S
.с:
охлаждение печи и тиглей с расплавленным
нагревание образцов стекол до температуры
в пламени горелки.
Качественную оценку степени
кристаллизации осуществляют по
шестибалльной шкале.
Результаты проведенных испытаний
(см. п. 1—3) обычно изображают в виде
диаграммы (рис. 157).
Количественную оценку
кристаллизационной способности производят по
скорости линейного роста кристаллов
(скорости кристаллизации),
определяемой с помощью просмотра
закристаллизованных участков в микроскопе, и
рассчитывают по формуле
/
2*
-мк/мин,
где / — средняя длина кристаллов в мк\
t — время выдержки при данной
температуре в мин.
Применяют также подсчет
количества кристаллов в 1 ммъ (или на 1 мм2
поверхности шлифа).
Анализ выделившихся
кристаллических фаз осуществляют
петрографическими методами с помощью
поляризационного микроскопа или рентгеноструктурным методом (см. в этой
главе стр. 296 и главу IV).
1 3 S
Время в час
Рис. 157. Диаграмма
качественной оценки
кристаллизационной
способности стекла
9. КОНТРОЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
Электропроводность
1. Объемная электропроводность твердого стекла измеряется
при комнатной температуре на установках со струнным или
катодным электрометром, а также с помощью зеркального гальванометра
(ГОСТ 6433—52). На шлифованную и полированную поверхность
образцов в виде квадратных или круглых пластинок толщиной
2—3 мм наносят электрод / (рис. 158) в виде диска диаметром
50—60 мм и охранное кольцо 2, с зазором между ними 2 мм, а
также сплошной электрод 3. Электроды наносят посредством вжи-
гания серебряной пасты, химического серебрения, испарения серебра
в вакууме или графитированием. Применяются также трубчатые
образцы (рис. 158,6).
Образец помещают в герметизированную ячейку с осушителем
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 279
и терморегулятором. Для уменьшения поляризации направление
тока изменяют несколько раз в 1 мнн. При измерении
электропроводности многощелочных стекол при комнатной температуре, а также
при температурах в несколько сотен градусов для всех стекол
удобно применять тераомметр МОМ-4, позволяющий измерять
сопротивления до Ю13 ом. При контроле электроводность ' обычно
характеризуется обратной величиной — обьемным сопротивлением р=1У*.
1
IV V V ■■' Ч У V v ■■ 4'*-'v vjfv
&\чт<<Ц
Рис. 158. Образцы для Рис. 159. Схема прибора для определе-
измерения электропро- ния Тк-100
водности
а — плоский; б — трубчатый
Удельное объемное сопротивление р вычисляют по формулам:
для плоских образцов
TtD2
р = ——— Rom-cm,
4Л
для трубчатых образцов
4,61id n
р = R ом'см,
где D — диаметр электрода (У, рис. 158, а) в см;
h — толщина образца в см\
I — длина электрода (/, рис. 158,6) на трубчатом
образце в см\
ги т*—наружный и внутренний радиусы трубки в см;
R — измеренное сопротивление образца в ом.
При температурах выше 150—200° С охранные кольца не
применяют.
2. Определение Тк-100. Электропроводность стекол в твердом
состоянии принято характеризовать величиной Тк-100 —
температурой, при которой удельное объемное сопротивление стекла равно
100 моя -см (108 ом • см).
Определение Тк-100 осуществляют на цилиндрических образцах
диаметром d=6-M0 мм и длиной /=6-И0 мм, на торцовые стороны
которых наносят электроды путем вжигания серебяной пасты или
графитирования. Образец / (рис 159) помещают в кварцевый пат-
280 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
рончик 2 с неподвижным 3 и подвижным 4 никелевыми
электродами. Образец зажимают пружинами 5 и вместе с патрончиком
помешают в трубчатую электропечь 6, температура в которой
измеряется термопарой 7 с потенциометром. Неподвижный электрод
соединяют с входом мегомметра 8, например МОМ-3 или МОМ-4.
Рис. 160. Автоматический прибор для
определения Тк-100
При 4—6 различных значениях температур, отличающихся на
20° С, определяют сопротивление образца R и вычисляют удельное
сопротивление (*
р = ——— R ом*см,
•где / — длина образца в см;
d — диаметр образца в см;
R — сопротивление образца в ом,
и строят график в координатах lgp, ~ (где 7=273+*° С). График
строят на специальной сетке (см. рис. ПО), где против величины \/Т
откладывают значения tt причем направление оси 1/Г изменено на
обратное. Пересечение прямой графика с ординатой f>= ДО8 ом • см и
дает температуру Тк-100.
Определение Тк-100 удобно производить на автоматическом
приборе (рис. 160), предложенном Шелюбским. Прибор после
установки в него образца через 10—20 мин. показывает на своей шкале
величину Тк-100. В этом приборе образец включен в электронную
схему, которая автоматически регулирует температуру печи таким
образом, чтобы оиа соответствовала Тк-100.
Глава XL Контроль физических свойств стекла 281
3. Электропроводность расплавленного стекла определяют с
помощью мостов переменного тока на частоте от 50 до 10 000 гц.
Измерительная ячейка Rx (рис. 161) включается в одно плечо
мостовой схемы, а в другое включается безындукционный магазин
сопротивлений /?, параллельно которому включается магазин
сопротивлений С. Используют также последовательное включение емкости.
Два других плеча г\ н г2 образуют реохорд или безындукционные
сопротивления. Питание моста осуществляется от лампового
генератора Г, в качестве индикатора используют электронный
осциллограф О.
Изменяя R или Г\ и г2, а также С, добиваются отсутствия
напряжения в диагонали моста. Тогда сопротивление измерительной
ячейки рассчитывают по формуле
*--*-«. • а)
а удельную электропроводность
С
у.
Rx
ом ' см'
-Lb
Рис. 161. Схема
определения электропроводности
расплавленного стекла
Рис. 162. Измерительные ячейки для
определения электропроводности расплавленного стекла
где G — постоянная измерительной ячейки, определяемая
калибровкой по раствору соли с известной проводимостью.
К- С. Евстропьев показал, что для гладких платиновых
электродов необходимо соблюдать следующие соотношения между
сопротивлением Rx ячейки со стеклом и поверхностью электродов 5
в см2:
S > 250/Rx.
Применяют различные типы измерительных ячеек: платиновые
пластинчатые электроды (рис. 162, а), шарообразный или
цилиндрический электрод в платиновом тигле (рис. 162, б) или дисковые элек-
282 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
троды на концах кварцевой или керамической U-образной трубки,
заполненной расплавленным стеклом (рис. 162, в).
Измерительную ячейку помешают в печь с платиновой обмоткой
4. Поверхностная электропроводность (твердое стекло)
определяется на тех же приборах, что и объемная (п. 1). Полированные
образцы могут иметь форму, показанную на рис. 158, при этом
измерительная схема соединяется с электродом 1 и охранным
кольцом 2. Более точные результаты дают электроды в виде двух
параллельных проводящих покрытий длиной / н при расстоянии между
ними d, нанесенные на полированную поверхность стеклянной
пластинки или на поверхность стеклянной трубки.
Удельное поверхностное сопротивление p?f характеризуемое
сопротивлением квадратного участка поверхности («на квадрат»),
рассчитывают по формуле
/
?s =—-—Rom.
а
где R—'измеренное сопротивление образца между электродами в ом;
I — длина электродов в см;
d— расстояние между электродами в см.
При измерении поверхностной электропроводности образцы
помещают в камеру с постоянной температурой и влажностью.
Диэлектрическая проницаемость
5. Резонансный метод определения е . Диэлектрическую
проницаемость стекла в интервале частот 5 • 104—5-Ю7 гц определяют на
куметре КВ-1—приборе для измерения качества — «добротности»
(характеризуется величиной Q) конденсаторов и катушек
индуктивности (рис. 163). К зажимам куметра с помошью специальных
контактов подключают образцы в виде дисков диаметром 50—80 мм и
толщиной 1—2 мм, или в виде трубок диаметром 20—25 мм,
длиной 30—40 мм, на противоположные поверхности которых нанесены
вжиганием серебряные покрытия — электроды.
Диэлектрическую проницаемость е рассчитывают по формулам:
для образцов в виде диска
14.4Л д^
е = ДС;
D2
для трубчатых образцов
0,1951g Г1
е= -Э ДС.
■к I
где &С=С\—С2 — разность резонансных отсчетов по
измерительному конденсатору куметра с образцом (С2) и без
него (Cj), т. е. емкость образца в пф;
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 283
D — диаметр электродов в см;
h — толщина образца в см;
т\ н Г2 — внешний н внутренний раднус трубчатого
образца в см;
I — длина покрытия в см.
См. также ГОСТ 9141—59 и ОСТ 40071.
Рис. 163. Куметр КВ-1
6. Резонансный метод определения bgb. Диэлектрические
потери, характеризуемые tgu , определяют с помошью куметра на таких
же образцах, что и при определении диэлектрической проницаемости
(см. п. 5). Величину tgB вычисляют по формуле:
г_^ Ct(Q,—Qg)
g QiQt (Сг-Ct) '
где С\ и Qi — отсчеты по измерительному конденсатору н
измерителю добротности (Q^ вольтметру) при резонансе
без образца;
Сг и Q2 — соответствующие отсчеты с образцом.
При измерении е н tgB иа куметре при частоте выше 5 мгц
необходимо учитывать влияние держателей образца.
Применяют также измерители потерь типа ИП-1, ИП-3 и др„
(см. ГОСТ 9141—59, ОСТ 40071).
Для измерений е и tgB на низких частотах применяются
мостовые схемы (мост Шеринга см. ГОСТ 6433—52), а в области
сантиметровых и миллиметровых волн — специальные волноводные н
коаксиальные линии и объемные резонаторы.
284 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Электрическая прочность
7. Испытания стекла на пробой осуществляют иа
высоковольтных установках с постепенно повышающимся или импульсным
приложением напряжения постоянного или переменного (различной
частоты) тока в зависимости от условий эксплуатации данных
стеклянных изделий или деталей (см. ГОСТ 6433—52).
Рис. 164. Образец
для испытания на
пробой
Образцы в виде шлифованных или полированных дисков со
сферическим углублением (рис. 164)f с нанесенными вжиганием
серебряными покрытиями зажимаются между электродами с
закругленными краями, соединенными с источником высокого напряжения.
Для устранения поверхностного разряда образцы с электродами
помещают в сосуд с трансформаторным маслом.
Электрическую прочность £пр вычисляют по формуле:
еПр= — Кв/CM,
где U — пробивное напряжение в кв;
Ь — толщина образца в месте пробоя в см;
>j— коэффициент использования.
Коэффициент использования зависит от геометрии образца через
параметр р= , где г — радиус полусферы (см. таблицу).
р
п
1
1
1.5
0.732
2
0.563
3
0.372
4
0.276
5
0.218
6
0.178
8
0.133
Иногда электрическую прочность характеризуют величиной
пробивного напряжения для образца установленных размеров н формы.
10. КОНТРОЛЬ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
Показатель преломления
1. Определение с помощью рефрактометра. Показатель
преломления стекла определяют на рефрактометре Пульфриха (например,
типа ИРФ-23) на образцах размером 20x20x10 мм3, у которых две
перпендикулярные грани полируются (ГОСТ 3516—56).
*Ь
Глава XL Контроль физических свойств стекла - 2В5
Показатель преломления п образца / (рис. 165) определяют
по предельному углу i выхода светового луча при полном
внутреннем отражении на границе образец — эталонная призма 2 прибора
с показателем преломления N:
Образец освещается сменным источником монохроматического
света 3 через конденсор 4. Угол выхода i измеряют с помошью
зрительной трубы 5 по специальному лимбу. Точность определения
±1-10~4.
V
t
~чЙ*С
njx i
Рис. 165. Схема рефрактометра
Пульфриха
Рис. 166. Схема установки
для определения
показателя преломления по методу
Обреимова
Рефрактометр Аббе (например, типа ИРФ-22, РЛУ) позволяет
непосредственно по шкале прибора определить показатель
преломления на полированных образцах размером 6x20x4 мм* с
точностью ± (3-^-5) • 10~4. Он удобен также для измерения показателей
преломления иммерсионных жидкостей.
Более точное измерение показателя преломления стекла
производится с помощью гониометра (ГОСТ 5723—51) или
компенсационным методом (ГОСТ 8201—56). Погрешность измерений при
этом не превышает ±1,5- Ю-5.
Значения дисперсий (средней частной и относительных частных
см. главу IX. 2) вычисляют с точностью ±2-10~~5по результатам
измерений показателей преломления на рефрактометре Пульфриха
(см. п. 1) при использовании в качестве источников света
спектральных линий водородной и натриевой ламп (ГОСТ 3616—56).
2. Иммерсионный метод Бекке позволяет с помощью
микроскопа при увеличении в несколько сот раз определять показатель
преломления на маленьких крупинках стекла, погруженных в каплю
иммерсионной жидкости. Определение производят путем подбора
жидкости с показателем преломления, равным или близким к показателю
преломления стекла. При совпадении показателей преломления с
точностью 0,001—0,002 образец стекла перестает быть видимым.
Сравнение показателей преломления производят по наблюдению свет*
лой полоски Ьекке на границе образца (крупинки). При поднятии
286 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
тубуса микроскопа полоска Бекке перемешается в сторону вещества
о большим показателем преломления. Для определения показателя
преломления по методу Бекке применяют стандартный набор из
100 иммерсионных жидкостей с известными показателями
преломления.
3. Метод Обреимова (ГОСТ 5421—56) позволяет быстро
определять показатель преломления п маленьких кусочков стекла /
(рис. 166) произвольной формы, помещаемых вместе с эталонным
стеклом 2 (с известным показателем преломления п0) в кювету 3
со специально подобранной иммерсионной жидкостью.
Изменяя длину волны света с помощью монохроматора 4,
определяют длины волн л и Х0, при которых иммерсируются
соответственно определяемый образец и эталон, а также количество N
интерференционных полос, перемещающихся относительно
вертикального ребра эталона в интервале X — Х0 (наблюдения ведут через
окуляр 5).
Разность показателей преломления An определяют по формуле:
N1
&п =п — по = ,
где s — толщина эталона.
Для каждого эталона заранее строят градуировочные графики.
Показатель преломления испытуемого стекла вычисляют по
формуле:
" = п0 ± Л п.
Разность показателей преломления А п берут со знаком плюс
при Х0 > X и со знаком минус при Ао < X. Точность метода ±1 • Ю-4
при разности Л/г, не превышающей 5 • Ю-3. Метод применяют при
экспрессном корректировании показателя преломления стекла
(например, в процессе варки).
СветопроЬускание и светопоглощение
4. Спектрофотометрические методы. Измерения осуществляют на
фотометрах, спектрофотометрах и спектрографах различных систем
(например, типа ФМ-58М, СФ-4, СФД-4) (рис. 167) на
плоскопараллельных полированных образцах. Применяют как одно- (рис. 168,а),
так и двухлучевые приборы (рис. 168,6). В первых производят
последовательные измерения интенсивности света с образцом / и без
него, во вторых — сравнение интенсивности двух световых потоков,
один из которых проходит через образец /, а другой —
непосредственно от источника света 2 через измерительную диафрагму 4'
попадает на фотоэлемент 3. Коэффициент светопропуска-
н и я отсчитывают но шкале потенциометра 4 или по лимбу
диафрагмы 4\ с помощью которых компенсируется изменение тока в
цепи фотоэлементов 3 и измерительного прибора (5') с электронным
усилителем, вызванное поглощением света в образце.
Обычно на этой же шкале написаны значения оптической
плотности D=—IgT.
Для измерения зависимости светопропускаиия от длины волны
используют мояохроматоры 6 или светофильтры б', встроенные в
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 287
фотометры и спектрофотометры. Различные типы
спектрофотометров обеспечивают измерение в видимой (СФ-10), ультрафиолетовой
(СФ-4) и инфракрасной областях (МКС-14).
Рис. 167. Спектрофотометр СФ-4
*)
1 3
Рис. 168. Принципиальные схемы (а) одно- и (б) двухлучевых
фотометров и спектрофотометров
Рис. 169. Схема установки для
измерения светопоглощения
Определение светопро-
пускания для листового
стекла — см. ГОСТ 111—54.
5. Определение
светопоглощения с помощью
фотоэлемента. Для измерения
коэффициента
светопоглощения стекла на образцах
/ (рис. 169) длиной 100±
±10 мм и поперечным
сечением не менее 25x25 мм2
(ГОСТ 3520—51) применя-
288 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
ют установку, состоящую из источника света 2 со светофильтром 3,
конденсора 4 и шарового приемника 5 с фотоэлементом 6.
Для определения светопоглощения измеряют коэффициент све-
топропускания *с — по отсчету показаний гальванометра G с
образцом пг и без него — то (в делениях шкалы)
m
«с = .
Точность измерения коэффициента светопропускания должна
быть не менее ±0,5%.
Коэффициент светопоглощения k вычисляют по формуле
'-т(-[-(5ттЛ-",}.
где / — длина образца (вдоль луча света) в см;
п— показатель преломления стекла.
Точность определения коэффициента светопоглощения ±5. 10—^
Отражение и рассеяние
6. Коэффициенты отражения и рассеяния стекла измеряют на
приставках к фотометрам и спектрофотометрам (например,
приставка ФМ-40 к прибору СФ-4), при различных углах падения и отра:
жения или на специализированных приборах. Интенсивность
отраженного или рассеянного стеклом света сравнивают с
интенсивностью первичного пучка света, или с интенсивностью отраженного
эталонной поверхностью. В качестве эталона при измерениях
рассеяния света поверхностью стекла обычно используют баритовую
пластинку.
Люминесцентный контроль
При освещении ультрафиолетовыми лучами стекла различного
состава светятся разными цветами, что позволяет быстро
рассортировывать стекла разных марок, а также в ряде случаев определить
природу стекловидных или кристаллических включений по цвету
свечения путем сравнения с эталонами.
В качестве источника ультрафиолетового света используют
ртутную кварцевую лампу со сменным темным фильтром, не
пропускающим видимого света.
Сравнение цветов свечения образца и эталона производят или
непосредственно, или при просмотре через светофильтр. Выпускают
несколько типов промышленных люминоскопов (ЛЮМ-2, ОС-65,
УИ-1), а также люминесцентный фотоэлектрический фотометр
ЛЮФ-57.
Сорта стекол, а также включения, имеющие одинаковый цвет
свечения (флюоресценции) в простом люминоскопе, могут быть
разделены по цвету послесвечения (фосфоресценции) после
прекращения облучения ультрафиолетовым светом. Прибор для контроля по
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 289
послесвечению стекла состоит (рис. 170) из ртутной лампы / (типа
ПРК-4), конденсора 2, фотометрической трубы 3 с бипризмой 4
и диска 5 с симметричными отверстиями, приводимого во
вращение электродвигателем 6, скорость
которого может регулироваться в
пределах до 2000 об/мин.
Вращающийся диск 5 открывает
фосфоресцирующие объекты и одновременно
закрывает источник света. Цвет
послесвечения образца 7 сравнивают с
цветом расположенного рядом
эталона путем совмещения их
изображений с помощью бипризмы. При
наблюдении флюоресценции на этом
же приборе перед конденсором
вводят черный светофильтр.
Наблюдения цветов
флюоресценции и фосфоресценции позволяют
быстро и однозначно различать
свыше 40 различных сортов стекол, что особенно важно для оптической
промышленности.
11. КОНТРОЛЬ ОДНОРОДНОСТИ l
Оптическая однородность
1. Коллиматориый метод. Однородность оптического стекла,
характеризующая правильность режима отжига, определяют по ГОСТ
3518—56 на коллиматорной установке (рис. 171).
Плоскопараллельный образец стекла / помеща-
2 1 3
Рис. 170. Схема прибора
для контроля стекла по
фосфоресценции
ют в пучок параллельных
лучей между коллиматором 2 и
f I -_. г чей между коллиматс
к t^^-—-"ТА fiF^<rrs зрительной трубой 3.
" * ""-—1У - II—\Л~**^^*ЛМ' Рассматривая в
Рис. 171. Схема коллиматор ной
установки
зрительную трубу через образец
стекла / изображение штриховой
миры 4*9 помещенной в фокусе
коллиматора, можно
определить предельный угол
разрешения ф для данной диафрагмы 5.
Оптическая однородность стекла характеризуется отношением
практического угла разрешения <р к теоретическому углу
разрешения ?о и в соответствии с ГОСТ 3514—51 делится иа следующие 8
категорий.
Категория оптической
однородности
I и 2
6
ф/Фо
1.0
1.1 1.2
1.4
1.7 2.0
• Пластинка с нанесенным набором элементов из прозрачных и
непрозрачных полос, ширина которых изменяется при переходе от одного элемента
к другому.
19—1637
290 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
круговая
126*
D
для
Для 1-й категории характерна также неискаженная
концентрическая картина от точечной миры.
Теоретический угол разрешения принимают равным
115"
круглого и уг для прямоугольного отверстия, где D — диаметр
круглого и пи та из сторон прямоугольного отверстия (в
миллиметрах), в направлении которой вычисляется теоретический угол
разрешения.
Однородность технических стекол
Неоднородность технических, строительных и тарных стекол
обусловлена непостоянством химического состава и закалочных
напряжений в различных точках стекла.
2. Метод разделения порошка по плотности. Мелкий стеклянный
порошок, предварительно обезгаженный нагреванием в вакууме,
заливают органической жидкостью и помешают в пробирку /
центрифуги 2 (рис. 172). При центрифугировании температуру жидкости в
\LlZ
,
. j 1
1 пг->1|
/г
Рис. 172. Схема
определения однородности
методом
центрифугирования
30 40 t °С
Рис. 173. Определение однородности по
методу Шелюбского
а — схема прибора; б — зависимость светопро-
пускаиия порошка в иммерсионной жидкости
пробирке изменяют с помощью термостата. Изменение плотности
жидкости в пробирке при охлаждении вызывает всплывание
частиц порошка, что наблюдается при стробоскопическом освещении.
Мерой однородности считается температурный интервал между
началом (1%) и концом (99%) всплывания частиц порошка,
определяемыми визуально.
- 3. Определение однородности по светопропусканию порошка
стекла в иммерсионной жидкости (метод Шелюбского). Мелкий
стеклянный порошок (зерно 0,1 мм) засыпают в прозрачную кювету /
(рис. 173, а) с иммерсионной жидкостью, показатель преломления
которой при начальной температуре несколько превышает
показатель преломления стекла. При равномерном повышении температу-
Глава XI. Контроль физических свойств сТекла 2Ы
ры в ваиночке 2 измеряется светопропускание (рис. 173,6) кюветы /
с помошью фотоэлементов 3 и гальванометра 4 (кювета 5 с
иммерсионной жидкостью служит для сравнения). Источником света
является натриевая лампа 6. Изменение светопропускания кюветы с
порошком стекла при нагревании компенсируют измерительной
диафрагмой 7, по лимбу которой производят отсчет.
Неоднородность определяют по максимальному светопропуска-
нию ^тах кюветы с порошком: чем больше tmaxt тем более
однородным является стекло.
Рис. 174. Автоматический прибор для определения
неоднородности стекла
Мерой неоднородности служит квадрат среднего отклонения Ал
показателя преломления отдельных частиц от среднего значения
показателя преломления стекла — статистическая дисперсия о*-.
£Г= ± V#~.
При контрольных измерениях прибор калибруется по стеклу с
известной однородностью, при этом для расчета пользуются
формулой
a* = 0,83YV(b-lgw).
где У—температурный коэффициент показателя преломления
иммерсионной жидкости (5 ч-5,5. 10"" град~ У>
р —• полуширина кривой светопропускания в °С;
6 — логарифм максимального светопропускания порошка
эталонного стекла (например, 1 категории оптической
однородности, см. п. 1) на данном приборе.
По температуре, соответствующей максимуму светопропускания,
определяют средний показатель преломления стекла с точностью
^Автоматический прибор для определения неоднородности стекла
этим методом показан на рис. 174.
292 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Бессвильность
4. Метод теневой проекции. Бессвильность — однородность
стекла по показателю преломления, характеризуемая отсутствием
свилей, видимых при определенных условиях просмотра методом
теневой проекции.
Оптическое стекло разделяют на категории и классы бессвиль-
ности в зависимости от условий просмотра и числа направлений, в
которых стекло просматривается
(А — в трех, Б — в двух, В —
в одном). Для контроля бессвиль-
ности в зависимости от
требований к стеклу, а также формы
образцов и характера обработки
поверхности используют
различные установки (ГОСТ 3521—57).
Рис. 175. Схема точечной ус- в качестве основной применяют
тановкн точечную установку (рис. 175).
Свет от ртутной лампы /
(СВДШ-250) направляется
конденсатором 2 на точечную диафрагму 3 (диаметром 2 или 4 мм) и,
пройдя через образец 4, образует на экране 5 теневую картину
свилей. Категорию бессвильности определяют сравнением теневой
картины, получаемой от эталонной свили в стандартном образце, с
теневой картиной от контролируемого образца стекла при
заданных условиях наблюдения. Для этих целей изготовляют
специальные наборы образцов с контрольными (эталонными) свилями.
Включения
5. Метод бокового просвечивания основан на свойстве включений
(■пузыри кристаллы, камни, шлиры), нахолящих'ся в образце
стекла / (рис. 176), рассеивать свет, вследствие чего они хорошо
Рис. 176. Схема
установки для
определения включений
видны на фоне черного ячеистого экрана 2 при направленном
боковом освещении. Осветитель состоит из лампы 5, конденсатора 4 и
раздвижной щелевой диафрагмы 5. Направление просмотра указано
стрелкой. Для оценки размера пузырей в образце применяют
специальные наборы образцов с контрольными пузырями. Остальные
включения приравнивают к пузырям (ГОСТ 3522—57). Количество
.пузырей в просматриваемом образце подсчитывают по частям —
ячейкам экрана. Затем вычисляют среднее количество пузырей на
1 кг данного образца стекла.
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 293
12. СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ
I. Эмиссионный спектральный анализ. Спектральный анализ
позволяет быстро (2—4 часа) контролировать химический состав
стекла. При эмиссионном спектральном анализе химический состав
вещества определяют по спектру, излучаемому его атомами. Спектр
возбуждается с помощью электрической дуги или искры, в
межэлектродное пространство которых вводят анализируемое стекло
Рис. 177. Спектрограф ИСП-28
Возбуждение дугового или искрового разряда между
электродами (чаще всего графитовыми) производят с помощью
специальных дуговых и искровых генераторов, например ДГ-2, ИГ-3, ГЭУ-1.
Применяют различные методики подготовки проб стекла для
спектрального анализа: истирание в мелкий порошок,
брикетирование, растворение в смеси плавиковой и серной кислот,
предварительное отделение химическим путем некоторых компонентов,
смешивание с различными вешествами, которые используются затем как
внутренние стандарты или разбавители для уменьшения
концентрации анализируемого элемента, и т. д.
В различных методиках используются разные методы введения
подготовленной пробы в разряд: помещение порошка, брикета или
раствора в углубление нижнего электрода, пропитывание электродов
раствором, а также непрерывное введение порошка стекла в пламя
дуги с помощью струи воздуха, вибрационного питателя или
посредством угольной соломки, в полость которой помещают пробу.
Для фотографирования спектра обычно применяют кварцевый
спектрограф ИСП-28 (рис 177), оптическая схема которого
изображена на рис 178.
294 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Изображение исследуемого источника света / с помощью
кварцевого конденсора 2 проектируется на щель 3 спектрографа. Лучи,
выходящие из щели, отражаются зеркальным объективом
коллиматора 4 и падают параллельным пучком иа кварцевую призму 5,
которая преломляет лучи воли различных длин на разные углы и,
таким образом, разлагает падающий на нее свет в спектр.
Разложенные призмой лучи с помощью объектива 6 дают в плоскости
^фотопластинки 7 ряд отдельных изображений щели, совокупность
которых и образует спектр, фиксируемый фотопластинкой.
\ 6
1 2 jV «
*—0 \ --^-я
Рис. 178. Оптическая
схема спектрографа
ИСП-28
Сопоставление длин волн линий спектра с таблицами
спектральных линий элементов или со спектрами стекол известного
состава позволяет быстро провести качественный анализ.
Измерение и сравнение спектров производят с помощью
измерительного микроскопа МИР-12 или спектропроекторов ПС-18, СПП-1,
ДСП-1.
В количественном спектральном анализе используется связь
между интенсивностью спектральной линии / и концентрацией
анализируемого элемента С:
J^aC*,
где а и Ь—константы, определяемые условиями испарения пробы и
возбуждения спектра, типом аппаратуры и т. д.
Наиболее часто для анализа стекла применяют
фотографические методы спектрального анализа, при которых измеряют
разность почернений (As=Si—s2) пары спектральных линий, из
которых одна принадлежит анализируемому элементу, а другая
основному (например, кремнию) или специально введенному
внутреннему стандарту (например, олову). Такую пару спектральных линий
называют аналитической. Разность почернений связана с
концентрацией анализируемого элемента соотношением
As = &'lgC + a',
где а* и Ъ' постоянные.
Для количественного анализа на одну пластинку
фотографируют спектры анализируемого стекла и нескольких эталонов — стекол
Рис. 179. Градуировоч-
ный график для
количественного спектрального
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 295
точно известного состава (с концентрацией данного элемента Си С2,
Сз). На основании измерения разности почернений аналитических пар
линий эталонов Asi, A S2, As3 строят (в координатах A sf lg С)
градуировочный график (рис. 179), с помощью которого по
измеренной разности почернений Asv аналитической пары линий для
анализируемого элемента определяют его концентрацию Сх.
Рис. 180. Регистрирующий
микрофотометр МФ-4
Градуировочные графики строят для каждого из
анализируемых элементов.
Интенсивность почернения линий на спектрограммах измеряют с
помощью микрофотометров МФ-2 или МФ-4 (рис. 180).
Более эффективными являются фотоэлектрические методы
спектрального анализа, при которых непосредственно измеряется
интенсивность линий без промежуточного фотографического процесса, как,
например, это осуществляется в фотоэлектрическом стилометре
ФЭС-1.
2. Фотометрические методы. При определении в стекле Na, К»
Li, а также щелочноземельных элементов более точные результаты
дает метод пламенной фотометрии, при котором спектр
анализируемого образца возбуждается с помощью пламени и регистрируется
фотоэлектрически.
Образец стекла растворяется в смеси плавиковой и серной
кислот. После выпаривания водный раствор пробы в виде капель или
296 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
1
аэрозоля вводят в пламя газовоздушной горелки / (рис. 181).
С помощью светофильтра с узкой областью пропускания 2 или моно-
хроматора из спектра выделяется наиболее характерная для данного
элемента линия (например, для Na — 589 ммк) и соответствующий
f ей световой поток измеряется фотоэлементом
или фотоумножителем 3t соединенным с
соответствующим прибором 4.
Пламенно-фотометрический анализ можно производить с
помощью спектрофотометра СФ-4 (см. рис. 167),
включающего в себя монохроматор и
фотоэлектрическую схему, или монохроматора
УМ-2 с фотоумножителем.
Одним из наиболее прогрессивных
методов спектрального анализа является а т о м-
н о-а бсорбционный. Он основан на фо-
тометрировании проходящего через
возбужденные пары пробы исследуемого стекла света от специального
источника, в котором светятся пары анализируемого элемента.
Сравнение показаний прибора при введении в пламя
анализируемой пробы и эталонных растворов с известным содержанием
данного элемента позволяет быстро произвести количественный анализ.
1Ш
Рис. 181. Схема
пламенного
фотометра
13. КОНТРОЛЬ С ПОМОЩЬЮ ПРОНИКАЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИИ
Применение проникающих излучений для контроля стекла
приобретает все большее значение.
1. Рентгеноструктурный анализ кристаллических включений в
стекле. Кристаллическое включение выделяют из массы стекла и
растирают в мелкий порошок, из которого затем изготовляют
образцы в виде цилиндриков диаметром 0,5—1 мм и длиной 20 мм пу-
1%-
-я*
Ы.\ '
Рис. 182. Рентгеновская установка УРС-55 А
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 297
С^^Р
тем наклеивания на тонкую стеклянную нить, набивкой в трубочку
или в виде таблеток.
Образец помещают в камеру Дебая рентгеновской установки
(например, УРС-55А) (рис. 182) и фотографирует
дифракционную картину — дебаеграмму. Сопоставление дебаеграммы данного
кристаллического включения с альбомом дебаеграмм известных
кристаллических включений (см. табл. 30 в главе IV) позволяет
быстро установить тип порока.
Рентгеноструктурный анализ ускоряется почти в 10 раз при
использовании ионизационных рентгеновских установок типа УРС-50И.
2. Определение пороков в
непрозрачных стеклах. Достаточно
крупные пузыри и кристаллические
включения в непрозрачных стеклах
определяют с помощью просвечива- ■. .. Л ... ■ _. .- .ч -
ния рентгеновскими или у -лучами от \ \
кобальтового источника, а также с *
помощью ультразвука. Применяемые f 2
для этих целей методы и аппаратура
не отличаются от приборов, приме- Рис- 183. Счетчик Гейгера—
няемых для дефектоскопии металлов. Мюллера с футляром
3. Определение пропускания
стекла в поле проникающих
излучений. Для измерения дролускания стеклом проникающего излучения
образец стекла вводят в пучок данного излучения, получаемого от
соответствующего источника (рентгеновской установки,
кобальтового или нейтронного источника, уранового реактора) и с помощью
различных средств (фотопластинки, счетчика, ионизационной
камеры) определяют отношение интенсивности прошедшего через
образец .пучка излучения к первичному пучку.
Поведение стекла в поле проникающих излучений
характеризуется также изменением его прозрачности для в'идимого света
(потемнением) после воздействия определенной дозы данного
излучения.
4. Определение содержания калия в стекле и шихте по
естественной радиоактивности. Изотоп калия K*q, содержание которого в
естественном калии составляет 0,011%, является радиоактивным,
распадающимся преимущественно путем (3-распада с излучением
электронов с энергией 1,36 Мэв с периодом полураспада 1,4-109 лет.
Измерение интенсивности (количества импульсов в минуту)
р-излучения стекла позволяет определить содержание в стекле К20.
Естественную радиоактивность измеряют с помощью радиометра Б-2
или Б-3.
Образец стекла в виде трубки, связки штабиков или мелких
кусочков в цилиндрическом футляре / (рис. 183), надевающемся на
счетчик Гейгера—Мюллера 2 (например, типа СТС-5) помещают в
свинцовый домик. Слой стекла толщиной около 2 мм должен
покрывать всю площадь катода счетчика. Перед измерением
активности образца / измеряют фон /ф и активность эталонного стекла /о
с точно известным содержанием Ро % окиси калия. Процентное
содержание Р окиси калия в анализируемом стекле вычисляют по
формуле:
298 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
p=zPojLz±*-
Jo — ^ф
где J,Jqj Jф— в имп/мин;
Я0. Р — содержание КгО в
Соизмерения активности производят несколько раз. Точность
определения — 0,1% КгО.
Содержание КгО в шихте определяют аналогично, но слой
шихты на счетчике должен быть толщиной 3—4 мм. При определении
содержания калия можно пользоваться и синтетическими эталонами.
Рис. 184. Радиометрическая установка Б-2 со
свинцовым домиком
Общий вид радиометра Б-2 со свинцовым домиком показан на
рис. 184.
5. Определение однородности шихты по естественной
радиоактивности. Однородность шихты стекол, содержащих КзО,
определяют по измерению активности проб шихты, взятых из различных
мест смесителя, бункера или контейнера. Пробы шихты засыпают в
цилиндрический футляр на счетчике Гейгера—Мюллера (см. рис. 183)
так, чтобы слой шихты толщиной 3—4 мм покрывал катод счетчика
со всех сторон. Активность проб /ь /2, /з, Л, взятых из различных
мест шихты, измеряют на установке Б-2 или Б-3 (см. рис. 184).
Неоднородность S шихты вычисляют по формуле
57
* = -= юо%,
J-J*
где
т J1 + J2+J3 + J*
' = ~ — средняя активность проб в имп/мин.
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 299
I /i — / I + I /2 —V I + I J*— /1+1 /4— / I
д j == !-li ' ^ ! 2 |П^ ' 3— |П^ ' 4—!-L __ среднее
отклонение в имп/мин; Уф — фон в имп/мин.
Рис. 185. Схема
для определения
ния
установки
содержа-
В203 по поглощению
нейтронов
При определении неоднородности смеси шихты с боем куски боя
в отобранной пробе предварительно разбивают на кусочки размером
в 2—3 мм и засыпают в футляр
счетчика вместе с шихтой. Метод,
как показали Шелюбский и Карч-
мар, позволяет выбирать
оптимальную продолжительность
усреднения шихты.
6. Определение содержания
бора в стекле и шихте по
поглощению нейтронов. Бор обладает
способностью очень сильно
поглощать медленные (тепловые)
нейтроны (в сотни раз сильнее, чем
другие компоненты стекла), что
позволяет по измерению
поглощения нейтронов в образце
определить содержание В203 в стекле.
Источник нейтронов /
(рис. 185) помешают в центр парафинового блока 2, который
замедляет быстрые нейтроны, испускаемые источником, до значений
тепловых энергий. На верхнюю грань парафинового куба
накладывают образец стекла 3 в виде пластинки или порошка в кассете.
Сверху устанавливают нейтронный счетчик или фотоумножитель 4
с обогащенным бором сцинциллятором, соединенный с
соответствующей счетной установкой 5. Блок закрывают кадмиевой защитой 6.
Вес и площадь основания различных образцов должны быть
одинаковы.
Часть измерений проводят с пластинкой кадмия толщиной
0,5 мм, поглощающей медленные нейтроны. Определяют число
импульсов с образцом и без него, а также при экранировании
счетчика кадмиевой пластинкой и без нее.
По другой методике внутрь блока вводят нейтронный счетчик,
окруженный порошком стекла.
Используют сравнение скорости счета с образцом и при замене
его кассетой с бором и смесями бора с кварцем.
При отсутствии прибора для счета медленных нейтронов сверху
образца помешают серебряную или родиевую пластинку — детектор,
наведенную активность которого измеряют Р -счетчиком на
радиометре Б-2 при облучении через образец / и без иего — /0.
Определяют относительную активность, пропорциональную проницаемости
300 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Процентное содержание В203 определяют по градуировочной
кривой, полученной с помощью измерении образцов с известным
содержанием В2Оз или эталонными смесями бора с кварцевым
песком.
14. КОНТРОЛЬ И КОРРЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА СТЕКЛА
С ПОМОЩЬЮ ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ
Высокая чувствительность физических методов контроля
позволяет обнаруживать небольшие отклонения от заданного состава,
недоступные для непосредственного химического анализа. Быстрота,
присущая экспрессным методам физического контроля, позволяет
производить определения в процессе варки стекломассы как в
непрерывных, так и в периодических печах и своевременно
корректировать состав шихты или вводить специально подготовленный бой,
предотвращая появление брака при изготовлении стеклоизделий.
Обнаружение отклонений от заданного состава
В табл. 91 приведены точность и ориентировочная
продолжительность некоторых экспрессных методов физического контроля,
применяемых в производстве различных стекол.
1 Июль
1 Л П
lw
1 Аьгуш
к
\А
V
V
Сгпггяиио
i4
, ,/1
w
Дни
I
S3
s«
§*
« S
* а
-V.
С:,3
86,2
87,6
87,4
87,0
Рис. 186. Изменение линейного коэффициента
термического расширения в течение нескольких месяцев
Выбор контролируемого свойства определяется составом стекла
и его назначением. Желательно, чтобы это свойство было одним из
основных, определяющих промышленное использование стекла (в
табл. 91 отмечено рамками).
Контроль по одному или, лучше, двум свойствам желательно
сочетать с контролем однородности стекла.
Результаты подобного контроля для каждой печи непрерывного
действия удобно представлять в виде графика, по оси абсцисс
которого откладывают время (сутки), а по оси ординат — изменение
данного свойства. На рис. 186 показан график изменения линейного
Таблица 91
Точность и ориентировочная продолжительность экспрессных методов физического контроля
1 Тип 'стекла
Электровакуумное
Лнстовое".н тарное
^Электроизоляцион-
Примечанне ....
Показатель
преломления,
метод Обреимова
±Ы0-4 ;
10 мнн.
Коэффициент
расширения, метод
двойной нити
* 1
См. п. 3, стр. 286
|±0,2-10~7 град.—^|
1 15 мин. 1
См. п. 1, стр. 260
Плотность,
метод осаждения
±2- Ю-4 г,см*\
60 мнн.
То же
См. п. 3, стр. 240
Тк-ЮО,
определение на
автоматическом
приборе
±2°С;
15 мин.
То же
То же 1
См. п. 2,
стр. 279
Однородность, ;
метод Ше-
любекого
±1-10-8
30 мин.
То же
Содержание,
К20, метод
естественной
радиоактивности
±0,1% К.О;
20 мин.
1 1 '
См. п. 3,
стр. 290
±0,1% К.О;
j20 мин.
См. п. 4,
стр. 297
302 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
коэффициента термического расширения для одного из
электровакуумных стекол, а на рис. 187 — однородности.
В процессе производства под действием различных случайных
факторов (изменения сырьевых материалов, погрешностей
дозирования шихты, изменения съема стекла и т. д.) имеют место
непрерывные небольшие колебания контролируемого свойства.
Максимальная допустимая величина отклонения от номинального (среднего)
значения определяется техническими условиями на данное стекло.
Например, для некоторых электровакуумных стекол Д атах =
= (1-ь2) . 10~ град ~~ ; для листового -и тарного стекла при
контроле по плотности Д Ртах =±3,0- 10~"3 г/см3. В тех случаях, когда
обнаруживается тенденция к изменению контролируемого свойства в
какую-либо одну сторону, производится соответствующая
корректировка состава.
Очень большое значение при таком контроле имеет правильный
отбор проб, причем основным является однообразие технологической
и термической истории проб. Пробы берут из отожженных изделий,
а также стекломассы из рабочей и варочной частей печи с
последующим остыванием на воздухе. На график (см. рис. 186) наносят
значения проб, взятых каким-либо одним способом.
Периодический контроль однородности стекломассы в ваниых
печах непрерывного действия позволяет своевременно обнаружить
уменьшение однородности и принять соответствующие меры до по-
Ь 8 72 16 20 24 23 32 дна
Рис. 187 Зависимость брака от однородности стекломассы
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 303
явления массового брака. На рис. 187 показана зависимость брака
(а) при производстве электротехнического стекла от неоднородности
стекломассы (б), показывающая, что увеличение неоднородности
вызывает повышение брака.
Корректирование состава
Сопоставление полученной кривой изменения данного свойства с
результатами периодического анализа основных компонентов
позволяет в условиях установившегося производства связать изменение
данного свойства с изменением химического состава.
Для ряда стекол наблюдается особенно сильное влияние
изменения содержания одного из окислов на изменение данного свойства.
Например, плотность и показатель преломления свинцовых стекол
сильно зависят от изменения содержания РЬО; коэффициент
линейного расширения и Тк-100 электровакуумного, листового и тарного
стекол — от изменения содержания Na20.
В этих случаях при небольших изменениях состава можно
считать, что изменение такого свойства Д А обусловлено в основном
изменением содержания Д Р данного окисла
ДЛ = *ДР,
где К — коэффициент влияния.
Коэффициент влияния окисла на данное свойство соответствует
изменению величины свойства при замещении 1% Si02 на 1%
данного окисла.
Коэффициенты влияния определяют экспериментально (что
значительно точнее), для чего производят варку данного стекла в
небольших объемах с изменением содержания сильно влияющего
окисла на 1—4% и измеряют изменения данного свойства, или берут его
из таблиц (что менее точно). Ориентировочные значения
коэффициентов влияния отдельных окислов на некоторые свойства
промышленных стекол приведены в табл. 92.
Таблица 92
Ориентировочные коэ<
Свойства
Плотность в е'см* .
Линейный коэффициент
термического расширения
Тк-100 в °С
эфициенты
влияния
отдельных окислов
Окислы
Na,0
3,33
—27
[ к*о | рьо
2,83
—36
0.03
Содержание
окислов
в стекле в %
20—30
10—15
Изменение содержания окисла Д Рг, необходимое для
корректировки обнаруженного отклонения величины гяойгтяя Д>4, опредг
ляют по формуле
К
304 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
[знак (+) соответствует увеличению, а знак (—) — уменьшению
содержания].
Например, температура Тк-100 листового (известково-натриево-
го) стекла, содержащего 15% Na20, увеличилась на 16° С, ДЛ = 16СС;
К=— 27°С (табл. 92)
А^ЧО = "3|Г = 0>6%-
Таким образом, для корректировки состава необходимо
увеличить содержание Na20 на 0,6%.
Аналогично определяют изменение содержания Na20 при
корректировке по коэффициенту расширения.
При варке оптических стекол по результатам измерения
показателя преломления для корректировки вводят также бой с большим
или меньшим показателем преломления.
Изменение коэффициента расширения и Тк-100 позволяет
косвенно судить об изменениях вязкости, также в значительной
степени обусловленных изменениями содержания щелочей.
Контроль спектральных кривых светопропускания окрашенных и
специальных стекол позволяет корректировать содержание
красителей, а также процессов варки (например, характер атмосферы печи)
и термической обработки — наводки (для коллоидных красителей).
Однако далеко не во всех случаях по измерению одного
физического свойства можно правильно производить корректировку (в
общем случае, для корректировки по п компонентам, необходимо
контролировать п независимых свойств).
В производстве технических стекол, содержащих Na20 и КгО,
применяют раздельную корректировку содержания №гО и КдО по
измерению коэффициента расширения методом двойной нити и
радиометрическому анализу калия.
Изменение коэффициента расширения Да в значительной
степени обусловлено изменением содержания Na20 и КгО, в связи с
чем при небольших изменениях можно считать, что
Да = Л-1ДРМаг0 + «"2ДРКг0>
где /Ci и /С2 — коэффициенты влиянии соответственно для Na20
и КаО;
ДРМа 0 , ДЯК о— изменение процентного содержания.
Изменение содержания КгО находят непосредственно по
измерению естественной радиоактивности стекла.
Д РК20 = ^к20 — p0Kto •
где Р j^0—действительное содержание КяО;
Ру^р—заданное содержание КгО для данного состава.
Отклонение содержания Na20 от заданного находят по формуле
Глава XI. Контроль физических свойств стекла 305
Для корректировки состава необходимо изменить содержание
Na20 и КгО в шихте на —Д Р^ 0 и —Д^к^с!3"8* (+) соответству-
ег увеличению, а (—) —уменьшению содержания].
Например, в данной партии стекла отмечено уменьшение
коэффициента расширения на 0,8-10 град.- .причем радиометрический
анализ показал, что К2О содержится 4,3% вместо заданных 4,0%
Да = — 0.8-10~7 град-1 , iti = 3,33-10-7 град^1;
ДРК20 = 4,3% — 4,0% =0,3%.
К2= 2,83-10"7град*"1 (по табл.91);
— 0.8.10-7—2,83-10-7.0,3
ДРм.0= у — «-0.5%.
3,33-10"7
Таким образом, для корректировки состава необходимо
уменьшить содержание в шихте КгО на 0,3% и увеличить содержание
NaaO на 0,5%.
Глава XII
КОНТРОЛЬ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА СТЕКЛА,
СЫРЬЕВЫХ И ОГНЕУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Химический контроль производства стекла состоит в
определении химического состава готовой продукции, сырьевых материалов
для варки стекла и огнеупорных материалов, применяемых при
сооружении и эксплуатации стекловаренных печей.
1. СХЕМЫ АНАЛИЗА
Приводимые ниже схемы анализа указывают необходимые для
анализа число навесок и количество вещества, распределение
аналитических определений между навесками, зависимость между
отдельными определениями и методику анализа.
В схемах формулы, заключенные в квадраты, обозначают
соединения, в виде которых составные части анализируемого материала
определяются аналитически. Числа под формулами составных
частей, которыми выражают результаты анализа, обозначают
порядковые номера пунктов, где даны краткие указания по методике
соответствующих определений.
Основная схема анализа силикатного стекла
и силикатных сырьевых материалов (схема 1,я, б)
а) Схема непосредственно пригодна для анализа:
1) листового стекла вертикального вытягивания, состава (в %):
Si02 72,0—72.5; А1203 1,6—2,0; СаО 6,5—7,2; MgO 3,5—4,0; Na20
15,0;
2) листового стекла непрерывного проката, состава (в %):
Si02 72,9; S03 0,5; A1203 +Fe203 1,0; CaO 8,9; MgO 3,3; Na20 13,4;
3) стекла для изготовления строительного стеклянного волокна
(фильерным способом), состава (в %): Si02 72,5; R208 0,5; CaO 8,0:
MgO 3,0; Na20 16,0;
4) стекла для изготовления штапельного стеклянного волокна
дутьевым способом, типа «28», состава (в %): Si02 56,0; А1203 5,0:
СаО 22,0; MgO 6,0; Na20 11.0;
5) стекла медицинского марки «АБ-1» (щелочного) для
изготовления ампул, состава (в %)• Si02 73; А1203 3; СаО 7; MgO 2.5:
Na20 14:
Глава XII. Контроль химического состава стекла 307
со
х
U
к:*
ш
pOi'iJ*
подоэад ni^ajbunduai^jjQ
55 Б о w a »v
П1ОНЦ)ВЬ£Г>и0*13н»1а0»нГЧГ
-оимnogooag r>i4HHjdo>'3f
Q0U19VI П1Чирг0
-ои/фэ***}* nwwaogo
с?
1
dnuDgrucuodj
4/3*>JjdJV n anurynmfij.vg
u**»0edju n згшпдовшгц
4,° e|
j. „*|
L?d
308 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
На6еска2-я
^0.5000-1.0000г-
-°азлои<еиие с
H2F2+ H2S04
со
Сульфаты Л, Мъ Ге,Са.
мд, к, Na
Схема 1,6
Глава XII. Контроль химического состава стекла 309
6) силикат-глыбы, состава (в %): Si02 70—72,5; AbOs+FeaOs
0,70—2.0; СаО 0.40—0,8; Na20 25—27,5; (S03 — до 2,00);
7) стекла сортового бесцветного (широкого потребления),
тарного, электролампового, бутылочного бесцветного и других
аналогичных по составу стекол.
б) Схема непосредственно пригодна также и для анализа
обычно употребляемых силикатных сырьевых материалов, как-то: песка,
каолина, глины, полевого шпата, пегматита, а также для анализа
керамических огнеупоров — шамота и динаса.
в) Схема с незначительными изменениями, как основа, прило-
жима к анализу ряда технических стекол сравнительно простого
состава.
Например, по этой схеме анализируют стекло для изготовления
труб и изоляторов типа 13-в, состава (в %): Si02 63,5; F ,—2,0;
А12Оэ 15.5; СаО 13,0; MgO 4,0; Na20 2,0. Только дополнительно к
схеме в особой навеске стекла определяют F1--
По этой же схеме в основном анализируют стекло для
изготовления светотехнической аппаратуры, состава (в %>): SiO2~75,0;
S03- 0.5; Al203+Fe2Os~ 1,5; ВаО~ 0,5; СаО- 6,5; MgO~ 2,0;
Na20 (K20+Na20)'^ 14 и вакуумного стекла марки БД-1. состава
(в °/о): Si02 68,5; R2Oa < 1,2; ВаО—5,0; СаО—5,5; MgO—3,5; К*0—
4,0; Na20—12,5. При этом ВаО выделяют попутно после
разложения навески стекла H2F2+H2S04 при общем ходе анализа.
По той же схеме анализируют стекло медицинское марки
«НС-2» (нейтральное), состава (в %): SiOa 73; В203—2,5; А1203—
3,5; СаО—7; MgO—1; К*0—2; Na20—И. Только определение
В2Оз производят в отдельной навеске.
В случае присутствия марганца (например, стекло «бутылочное
зеленое» — состава [в %]: Si02—71,2; А1203—1,0; Fe203—1.3; Мп304—
2,2; СаО—6,8; MgO—2,2; Na20—15,1) анализ производят в
основном по этой же схеме, но дополнительно выделяют Мп после
разложения навески H2F2-f H2S04 при общем ходе анализа.
Подробный ход анализа быстрого определения А120з, Fe203,
СаО и MgO в силикатных стеклах и сырьевых материалах см. на
схеме 1, б.
Примеры схем анализа стекол усложненного состава
(схема 2, а, б)
Схемы представляют пример усложненной основной схемы
силикатного анализа в соответствии с усложнением состава стекла.
На них показано, в каких направлениях основная схема может
быть развита в зависимости от характера усложняющих ее
элементов при сохранении общего характера схемы. Определение одних
компонентов следует производить при этом в отдельных навесках
(как определение S03 — схема 2,6). Другие компоненты
рационально определять в самом начале общего хода анализа и таким
образом удалять (см. определение СиО в схеме 2,с) иногда
последовательно один за другим (так определяют Sn, ВаО и Си по схеме
2,6). Наконец, некоторые компоненты могут быть выделены
совместно с теми или другими компонентами основной схемы и далее
разделены соответствующими методами (см. определение Сг203 но
схеме 2,а).
310 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
а>
х
О
те сз "; «
Со
о ~ ^ *
* «ь ^ и
1 ^
•?-
31t
№
^f
Глава XII. Контроль химического состава стекли 311
z13°9 доадс л
/JU муэизпидои
й
1
ш а л э о d
Ч*#1
^^XjOSQ-ooQndu апнооритюби зон
g> х -оошдои п *os2n+*w QHwop.odgc
«з §- [ддо-до *«>J ^ anuogniwuodu
^/ з
Qodgc
Dtiwogodgo
—' ngowDOftre\\ ~5 I
*nnogndvunQ N ^
HOW$
WnW3HQ)tnv\
* *O0vtow<{ зпнашяо
*0e3eCHN)D>IW0£MQD Ц\
"НОСЯ Ч# мюпхдои х
С; 5
\шаьэабац\
\wdho3ddu
§*
3nn3l/\
■зраНио
W/ОЭОВ
luahood noS0t-0Di ndu апюдптпИэпъ
ui9h33dau n0osg-o09=0) ndu antDgnvouodu
A
«*?
312 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Схема анализа фосфатного стекла (схема 3)
падеска1-я\
^0.3000 г- '
\разлои<е^ес
иобеска 2-я
^ 0,5000 г-
\разлон<ение с
\H2F2+H2S0sMq\
I навеска 3-я I
^ОЗОООг-
Усплабление
{еГ/орСОз+Шз
Ь
*
Ci
t
*:
<ь
*:
Qj
*
^
i3
^S>
<^
^
$
C:
«O
3:
<b
дел
4
^
^>
Cb
ъ
*:
$
<*j
110
<^>
^T
^
4j
^
t
^
Q>
«0
*
нъвоъ
па6есна4-р
-^1,0000г-
\пронали6ание
прс t°400
^
B203
°/o
Потеря при
пропал.
°Л
П21 nit a
n 51 to n 71
пЗЪ
n 92
Дается общий ход анализа одного из принятых в
промышленности типов несиликатных стекол, например фосфатного, т. е.
стекла, в составе которого главным стеклообразующим окислом
является Рг05. Построение схемы отлично от схемы силикатного анализа
и в то же время представляет пример целесообразного сочетания
современных усовершенствованных методов определения отдельных
составных частей стекла, а именно ацидиметрического определения
РгОб без выделения фосфора в осадок, с хроматографическим
отделением РО?~ от катионов с помощью ионообменной смолы (катио-
«КУ-2»), трилонометрическим титрованием Са+и ферроцианид-
нит
ным объемным определением
Zn2+.
Глава XIL Контроль химического состава стекла 313
Схема качественного анализа стекла полярографическим
методом (схема 4)
}f>J$ont.r»
зтЫ5 больна
!
оато«ечя "депьой пц с
получением f* оаствоРа
SET'
3
■ лолярографироваки* Zi>6
среде '* нн4 oh*IhNh^ a.
после удаления кобальта i
марганца едким натроча
от-{?балька
xj н,[Со
| от
Hi[Co,Zn]u мп вере-
"' fit HCMS
от-qs болью
Лорвоогрофиробонис
(sS)ijSn в соиртойо -
cec»o*ijc>:om*ou сое-
it от 0 дольп)
Полррюрафиробание
CuCd,H'£o.2n и мп
\8среде \ч ынщОн*1ью\А
9т СВольт
lSi\0m*Pb)6otmca nontf/mWi
-Q-~-»o6
U (fr.Zti дают
юверочн&е реакции
прочные реакции а
совмещающиеся долят
Полярографический метод заключается в электролизе с
ртутными электродами при постепенном повышении прилагаемой
электродвижущей силы, причем поляризуется практически только один
из электродов (в данном случае — катод), представляющий собой
капающий микроэлектрод. На рис. 188 схематически изображена
электролитическая установка с ртутным капельным электродом для
полярографического анализа.
Рис. 188. Схематическое
изображение
электролитической установки с ртутным
капельным электродом для
полярографического
анализа
/ — электролизер, содержащий
испытуемый раствор; 2 —
ртутный капельный микроэлектрод;
3 — второй электрод —
макроэлектрод (неподвижный слой
ртути на дие электролизера);
4 — резервуар со ртутью; 5 —
гальванометр; 6 — реостат; / —
аккумулятор
Процесс поляризации микроэлектрода (катода) фиксируется в
форме полярографической кривой, «сила тока — напряжение».
Такую кривую называют полярограммой (рис. 189).
Весь процесс в целом происходит следующим образом.
Например, полярографируется раствор сернокислого цинка в 0,1 н.
растворе КО. В первые моменты после того, как к электролизеру
приложена электродвижущая сила (ЭДС), несмотря на постепенное ее
повышение, протекает ток лишь очень незначительной, почти не
возрастающей силы, так называемый «остаточный ток», которому
314 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
на кривой сила тока — напряжение соответствует почти
горизонтальный и сливающийся с осью абсцисс участок (см. рис. 189). Так
продолжается до тех пор, пока приложенная ЭДС не достигнет
величины, равной величине так называемого «потенциала разложе-
<А
\Ocmaточный ток
■-гтт^
/
/
1
/
t
Лрес
роос
1елы
~Полу6олна
Потенциал
разложения
\ \
ый
"
—
ток\
1°
!:
0,6 Ор 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 /9J 1fr 1,5 U6
Напряжение В 8.
Рис. 189. Типичная полярографическая кривая,
полученная при помощи капельного электрода с 0,0013 М
раствором ZnS04 в 0,1 и. КО, свободном от
воздуха
ния» или «потенциала выделения». В данном случае это будет
потенциал разложения сернокислого цинка или потенциал
выделения цинка, т. е. наименьшая величина ЭДС, выше которой
начинается разложение сернокислого цинка или, что то же самое,
выделение цинка.
Как только приложенная ЭДС превысит потенциал выделения,
начинается непрерывный электролиз. При этом катионы (в данном
случае цинка) восстанавливаются на ртутном капельном электроде
и образуют сильно разбавленную (обычно немного меньше
0,01 моля) амальгаму:
Zn2+ + 2е + Hg -► Zn (Hg) капельный электрод.
Сила тока сразу резко возрастает и, при последующем
повышении приложенной ЭДС, увеличиваясь, постепенно приближается к
пределу. Соответствующий этому периоду электролиза участок
резкого подъема кривой, лежащий между потенциалом разложения и
потенциалом, при котором сила тока достигает предельной
величины, называется «полярографической волной» (см. рис. 189).
Далее, сила тока остается постоянной, независимо от
повышения приложенной ЭДС, пока не будет достигнут потенциал
выделения какого-либо другого катиона. Этому периоду электролиза
соответствует на поляризационной кривой верхний горизонтальный
Глава XII. Контроль химического состава стекла 315
участок, параллельный оси абсцисс и продолжающийся до
образования новой полярографической волны (при наличии более
электроотрицательного иона).
Ток постоянной силы, не зависящий от повышения
приложенной ЭДС, называется «предельным током» (см. рис. 189). Он
появляется вследствие того, что на капельном электроде в результате
уменьшения концентрации электровосстанавливающихся или электро-
окисляюшихся ионов устанавливается некоторое предельное
состояние концентрационной поляризации. «Предельный ток» называют
еще «диффузионным током» потому, что постоянная величина силы
предельного тока практически определяется только постоянной
скоростью диффузии восстанавливающихся или окисляющихся ионов по
направлению к электроду.
Качественный полярографический анализ
основан на том, что каждому виду ионов соответствует особая
полярографическая константа — «потенциал полуволны». Потенциал
полуволны (Е|/2) представляет собой величину, приложенную к
электролизеру ЭДС, или потенциал ртутного капельного электрода
относительно внешнего электрода (электрода сравнения) в точке
поляризационной кривой, соответствующей половине предельной
величины силы тока. Таким образом, графически потенциал
полуволны совпадает с серединой волны, которая в то же время является
тачкой перегиба и центром симметрии волны. Он может быть
найден непосредственно по положению ординаты, проходящей, через
середину волны. Величина потенциала полуволны не зависит от
присутствия в исследуемом растворе других ионов, входящих в
состав анализируемого вещества. Однако на величину потенциала
полуволны влияет среда, в которой производится полярографирова-
ние, т. е. она зависит от природы и концентрации электролита, в
растворе которого растворено анализируемое вещество. Такие
электролиты называют индиферентными. В целях стандартизации
методов полярографического анализа в качестве основных
растворов (фона) применяют определенные индиферентные электролиты,
при помощи которых не только обнаруживают каждый из ионов в
соответствующей среде, где он дает наиболее ярко выраженную
волну, но и разделяют их путем полярографического анализа.
Вычислив потенциал полуволн на полученных полярограммах,
определяют по таблицам (прилагаемым к руководствам по
полярографии), какому элементу при данном фоне соответствует данный
потенциал.
Количественный полярографический анализ
основан на том, что сила предельного или диффузионного тока
прямо пропорциональна концентрации восстанавливающегося или
окисляющегося иона в испытуемом растворе. Графически сила
предельного тока выражается высотой полярографической волны, т. е.
перпендикуляром, восстановленным из точки нижнего
горизонтального участка полярографической кривой, соответствующего
остаточному току, к верхнему горизонтальному участку кривой,
соответствующему предельному току. Таким образом, количественный
полярографический анализ сводится к определению высот
полярографических волн электровосстанавливающихся или электроокисляю-
щихся ионов.
Схема полного химического анализа доломита
и известняка для стекловарения (схема 5)
побесна 1-я
~ 0,5000г -
-растворение в нс1,
выпаривание и обра-
1*
Осадок <^ * \ % Фильтрат
\т S/Oj nHiO ■ ,
>Al(0f*)j*fefO/f}3\
Изм но лба
емкостью Р50мА
■л объем о-об
работка
NoOn
III
\ Потере
\S бесе
III
В!
*|1
Саг2'
павесно 2-я
~ 0. /0003 -
-пропал при t**WOO0
l растворение вмс1,оыпа\
\puoanue и обработка НСЩи
изм колба
\емностьюЮОш\
1
Si 02
А120ъ
о/о
(порази)
r-e(Sa№
паве с но 3-я
*>0,7500-1,ООООг-
- прокаливание при
Г= МОП-1/00°
Лотеря1 6'весе
С02нго'
органа у
принеси
м
°/о
потеря при
прокаливании
°/о
павеско4-я
~ 1,0000-I.SOOQr-
- высушивание при
Г=/05-//0в
L-^
Поте па
при вы-
сушиван\
ЪО
о/о
(гигроскоп)
со
2
i
о
с
CD
2
2
пзз
л 59
пб64а
п92
п91
Схема дробного определения
СаО и MgO в доломите
и известняке (схема 6)
tiaSecna
^ о юоо г -
-растборение в
н20+ не fc dofj ныО$
сз
gL
-О
срастб В
^ Фильтра
77
остаток-неанишзи- * ^
риетср £ 5
«§а
4
Ф
1*
'1
CaY*-
MgY*'
ь / \ с
* I \*
3
СаО МпР 1
п 53 п59
Схема полного химического анализа природного
сульфата натрия для стекловарения (схема 7)
naSecxa t я
~3 оооог -
•йысишивание
при Г=Р50
павеска 2-й
~ 50000г •
растворение fi
не! и оса таен о е
ЫНь ОН
"оВескаЗ в
-^2.0000г -
pacmffoppvuP
6 *?о
1Ама/?огу>66о "«5* чЬО
Схема дробного определения
СаО и MgO в природном
сульфате натрия (схема 8)
Схема
1 па Sec на
к / 0000 г -
1 -растворение 6
ri^O'tiCl с доб нн02
<^
?-
з ^
N 1;
Ucaoun & ^'
^■?
^ S
■^ *
£ S (ри/ю/прат
orndpULtidatoni
S&
*1
5
51
II
СаУ;
мзу2~
А -=э
^ / \А
<0 / \^zL
& / \ Ъ
&/ \^
#/ ^
U a U мд i
°/о п5М °/оао(/ J
.' пабеско 1-а
-высушивание при
Потере
при
0ЫСуши\
н2о
(мел и гигр)
химического анализа кремнефтористого натрия
для стекловарения (схема 9)
j пабесна to j
\-0й~рабртьо 21%»ым\
I раствором NaCl I
I
\ измерит *
\-нолЬ~а I
I емкость w \
I /00мл [
Г на 1
\е>/2 |
у06ърмо\
*Т
§1
МЛ
пабесна 2-а
•^2 5г -
{-растворение огор?#и\
шстил ооде.лишеннойСОг
»(,?
Si (ОмU
в фО
объема
*ъ §?
<-/
{I поправкой)
.объема
NasS0A
8 1/ю
объема
о/о
Л 30
I 1
I SW2 i
I г '
i
Na"*
Аналог п J4
\
Si 02
пабеска 3-в
-*0,5г -
-выпаривание с i
H^Ff + h* SO 4
^
5
3»"^
gf^
измерит
нолба
емкостью
ЮО мл
%
^
«5|
£
^
^
*
1
с;
<5i
«и
^
*
съ
^
£
^
«ь
с>
ftf
U/№/,^
с l
СЬ
Cj
Cb
&
*:
j
Аналог п 66 а
Схема химического анализа плавикового шпата для стекловарения (схема 10)
лабеска /-/7
^0,5000 г -
- обработка го %
СН5СО0н'С^ССп\*4
Пер ост
ХФилъ^зат
Н?р
■ ост
2
Hi
\ Потере
в бесе
I,
Со У*
Jfu3C0S0.<
rCQCOj)
пав'есна2-р
-^0.5000г -
-Однобитна fySO*
* 7Л 0j * н2 Л ра с r>§oppftut\
ССтотнов2°!снс1
1
6 г*а*о*
е^чость 'О
300-^СО^г
I
Отбор <5 ^ t
arjbfio^MCL,
SO СП и =.2/5
объема
>*3 носитель*
Ъл2ЛОО P*i"0V't*\
РЬ 250 v/
^/7^7 опиквотнои
.асти -1/5 или i/io
объема
ВесоЗие
1
^
$*
Ста^а»
*M*0Cm~fO
30 5-4-00 МЛ
измерительная
албо ewJCb?
2$0мл
о п ptde лр* up
ill?
ft
а!2о3 *
I Саг*
\иЗСоГг *
KjS0a •
Са
Об4,1* .
Са
'аЧСоО
Са
iCn*?
пер
чесчеъ
па веска 3-л
ъ /0000 г -
- высушивание
при f05 -no
измерительное
копОо емкостью
100 *п
Ilk
ШаЩ
Потеря
при ьы-
{сшивании г
SO}
%
/■ J ,
Си V
Пересчет
' Cab I
о/о
(Р0рОЗ*0Г7и)
AkO$ +
+Ге?о5
о/о
Ге203\^А12С}_
н?0
= в/- еигроска
торам пичесная |
О У
п?*р
п91
Схема полного химического анализа плавленых
огнеупоров — муллитового и циркономуллитового (схема 11)
навесна 1-я
~ 0.5000г
■гпрнание2чапа
nNazeoz *-нно3 при
Г'/?00-ШО°
примеси\
Л1
и
£
Набрсна ?tt
~ 0,2000 2 -
-спекание 2 часа
CNo2C0^HN0x При
Г=12д0-13тобра-_
ботна н? г? *\HpSOb
Пцпьфаты lr Ti,Alt Fe Са мд, nq-\
- оордЦотка ыдой \
Оса дон ^ |^ Фильтрат
Zr(0HH<(0H)u<
^ Оса an h^ 1 Фильтрат
&
SjO} | 2Г07\ Ш2 | />20j | СаО |
>/Д <nQ°0QJH) ^ПнаЛ1)1Г>£Ь)Щ%пЛ02Пб'?) °п№
навеска 3-я
^ 0,5000 Z -
-разложение
CH2F2*H2S04
i
<§
°'*/?74 °'°п36\
Глава XII. Контроль химического состава стекла 321
2. МЕТОДИКА ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА СТЕКЛА,
СЫРЬЕВЫХ И ОГНЕУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Ниже в основном указаны применительно к общему ходу
анализа конкретных объектов наиболее употребительные методы
определения отдельных составных частей, обычно входящих в состав
большинства особенно часто встречающихся из перечисленных
материалов. Помимо опубликованных в печати работ, использован ряд
неопубликованных материалов, но достаточно проверенных в
лабораторной практике Государственного научно-исследовательского
института стекла. Описание последних методов дано в более
подробном изложении.
Методы определения 'кислотообразующих элементов
Определение двуокиси кремния Si02
1) В силикатном стекле типа: Si02—А1203—СаО—MgO—КгО—
—Na20 и в том же стекле с добавкой F ~<0,5—0,6% — определяют
одним из нижеприведенных методов.
а) объемный кремнефторидный метод основан
на образовании в кислом растворе щелочного плава силиката
трудно растворимой комплексной соли калия, K2SiFfi, при
взаимодействии кремневой кислоты с фторидом калия в сильно кислой среде:
H2Si03 + 6KF + 4HC1 = K2SiFe + 4КС1 + 3H20
и последующем гидролизе кремнефторида калия с образованием
свободной фтористоводородной кислоты:
K2SiF6 + 3H20 = H2S03 + 2KF + 4HF.
Выделившуюся при этом в эквивалентном количестве
фтористоводородную кислоту оттитровывают едким натром по
фенолфталеину н результаты титрования рассчитывают на Si02.
б) весовой хиноли н-к рсмнемолибдатный метод
основан на получении кремнем олибденовон кислоты H4[Si(Mo3Oi0)j
путем воздействия молибденовокислым аммонием на подкисленный
раствор щелочного плава силиката и последующем осаждении хино-
лином, C9H7N, трудно растворимого кремнемолибдата хинолина.
Полученный осадок выс>шивэют при /=150° и взвешивают.
в) весовой общепринятый метод основан на
выделении кремневой кислоты из раствора, полученного после
растворения плава навески стекла с Na2C03 (с добавкой KN03). Выделение
производят дважды путем выпаривания раствора с избытком HCI
на водяной бане до исчезновения западе хлористоводородной
кислоты и подсушивания твердого остатка еше 2 часа. Сухой остаток в
обоих случаях обрабатывают НС1 и водой, отфильтровывают
полученный осадок и отмывают от иона С1 Оба полученные осадка
прокаливают вместе при 1000—1200° до получения Si02, взвешивают
и испытывают на содержание примесей выпариванием с H2F2+H2S04
с последующим прокаливанием нелетучего остатка.
322 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
2) Если стекло дополнительно к составу, указанному в п. 1,
содержит до 2% ВаО, то определяют весовым
общепринятым методом (см. п. 1,в), но, отфильтровывая осадок
кремневой кислоты, подогревают раствор на водяной бане и
декантируют осадок горячим 3%-ным раствором НС1. При содержании в
стекле более 2% ВаО после прокаливания осадка кремневой
кислоты при 1000—1100° обрабатывают его выпариванием с крепкой
H2SO4 и снова прокаливают при 800—850°. При испытании Si02 на
чистоту прокаливают остаток солей при той же температуре.
3) Если стекло дополнительно к составу, указанному в п. 1,
содержит РЬ, то определяют весовым общепринятым
методом (см. п. 1, в), но со следующими изменениями:
а) при сплавлении навески стекла с Na2C03 добавляют KN03
в большем количестве;
б) отфильтровывая осадок кремневой кислоты, подогревают
раствор на водяной бане и многократно декантируют осадок
горячей водой.
4) В стеклах типа «Пирекс» — состав (в %): Si02 80,5; As203
0,70; В2О3 11,8; А1203 2,0; Fe203 0.25; MnO 0,01; СаО 0,29; MgO
0,6; К2О 0,20; Na20 4,4 (определение см. п. 1,6 и в).
5) В термометрическом стекле типа 16П|—состав (в %): Si02
67,50; В203 2,00; А1203 2,5; ZnO 7,00; СаО 7,00; Na20 14,00
(определение см. п. 1, в).
6) В бороснликатных стеклах при сочетании больших количеств
В203 со значительными количествами А1203, СаО, MgO и в более
сложных — определение см. п. 1, в, но при обезвоживании кремневой
кислоты выпариванием с НС1 удаляют бор обработкой смесью
спирта и »фнра еще не вполне подсушенного остатка солей.
7) В стекле типа "13-в для изоляторов и труб (состав — см.
пояснение к схеме 1,а, п. в) определение см. п. 1, а, б или в.
8) В стеклах простого состава (см. п. 1), содержащих/'1—,
больше 0,5—0,6% (определение см. п. 1,а). При одновременном
присутствии в стекле Zr02 — см. п. 1,6.
9) В высокоциркониевых стеклах (типа клннгерного) Si02
определяют сернокислотным методом: 0,5000 г стеклянного
порошка сплавляют в платиновом тигле при 1100—1200° с 5—6 г
Na2C03 и добавкой KN03. Плав разлагают водой и HC1 в
фарфоровой чашке. Приливают 10 мл H2S04 (удельный вес 1,83—1,84),
выпаривают сначала на водяной бане, а затем на воздушной до
начала выделения паров H2S04. К горячему раствору, соблюдая
предосторожности, приливают равный объем холодной воды,
нагревают почти до кипения, разбавляют кипящей водой до 50—75 мл,
фильтруют и промывают осадок /ri.Si02 • пН20 2 раза декантацией
НО (5:95), а затем на фильтре горячей водой до
отмывки от СП—. Фильтр сжигают и далее поступают, как
описано в п. 1, в.
10) В оптических стеклах различных марок определение
производят фотоэлектроколори метрическим методом.
Метод основан на том, что кремневая кислота при взаимодействии
с молибденовокислым аммонием образует кремнемолибденовый
комплекс H4[Si(Mo3Oio)4] • nH2Of при восстановлении которого
образуется молибденовая синь
Глава XII. Контроль химического состава стекла 323
11) В доломите и известняке по растворении навески
материала в НС1 определение производят по разности, путем удаления
кремния обработкой смесью H2SO4+H2F2 смешанного осадка Si02+
+R2O3. Последний получают однократным выделением кремневой
кислоты выпариванием с хлористоводородной кислотой,
последующим осаждением R(OH)3 (без отфильтровывания кремневой
кислоты) аммиаком и прокаливанием.
12) В сульфате натрия. Растворяют навеску материала в НС1.
Затем, не отфильтровывая нерастворимого остатка, осаждают
посредством аммиака алюминий и железо в виде гидроокисей.
Прокаливают смешанный осадок до получения постоянного веса и
разлагают остаток окислов (Si02+R203) смесью H2S04+H2F2, в
результате чего определяют двуокись кремния, Si02, как потерю после
выпаривания.
13) В плавиковом шпате определение производят в
нерастворимом остатке, выделенном путем обработки навески материала
смесью СНзСООН и NH4CH3COO. Нерастворимый остаток,
состоящий из CaF2, кварца и силикатных примесей, отфильтровывают,
промывают дистиллированной водой и высушивают при 600° до
постоянного веса, а затем обрабатывают H2F2, после чего снова
высушивают до постоянного веса при той же температуре. При этом
свободная и связанная двуокись кремния удаляется в виде
газообразного SiF4. Разность в весе нерастворимого остатка до и после
выпаривания с H2F2 соответствует весу Si02l содержащемуся в
навеске материала.
Определение см. п. 1
а, б или в
19) В плавленых огнеупорах: муллнтовом и циркономулли-
товом Si02 определяют сернокислотным методом. 0,5 г
материала, измельченного и просеянного сквозь сито 10 000 отв/см2,
смешивают с 0,7 г №йСОз и спекают в платиновом тигле при /=
= 1200—1250° в течение 2 час. Спек разлагают в фарфоровой чашке
водой и 3—5 мл НС1. Приливают в чашку 5 мл H2SO4 (удельный
вес 1,83—1,84) и далее поступают, как в п. 9.
Определение иона кремния, Si"T
20) В кремнефтористом натрии определяют ион кремния Si4+
объемным методом. При обработке водного раствора
Na2SiF6 раствором СаС12 происходит полное разложение аниона
SiFg-, причем освобождается Н + в количестве,
эквивалентном Si4+:
NagSiFe + ЗСаС12 + 4Н20 = 3CaF2 + 2NaCl + 4HC1 + Si(OH)4.
14) В песке
15) В каолине
16) В полевом шпате и пегматите
17) В шамоте
18) В динасе
324 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Оттитровывая НС1 едким натром
4НС1 + 4NaOH = 4NaCl + 4H20,
определяют эквивалентное количество SrH-.
Определение общего количества серы, S03
21) В стекле типа: Si02—AI203—CaO—MgO—K2O—Na20 и в
том же стекле с добавкой F1—< 0,5—0,6% (составы — см.
пояснение к схеме 1,а, п. а). Общее количество серы (S03) определяют
в фильтрате от кремневой кислоты, выделяя S04— в виде BaS04
посредством ВаС12 и прокаливая осадок при 800—850°.
22) Если в составе стекла, дополнительно к указанному в п. 21,
содержится ВаО, то S03 определяют в особой навеске. 0,5000 г
стеклянного порошка сплавляют в платиновом тигле с 2,00 г
безводного Na2C03 с небольшой добавкой KN03. Сплавление
производят в электрической печи. При пользовании горелкой следует
предохранять тигель асбестовым картоном от попадания S02 из
пламени. Плав разлагают водой, отфильтровывают осадок,
промывают 1%-ным раствором Na2C03 и выделяют из фильтрата S04~~ в
виде BaS04 (см. п. 21). Очищают прокаленный осадок от примеси
кремневой кислоты выпариванием с H2F2+H2S04.
23) Если содержание R203 в стекле ^5%, то во избежание
гидролиза солен А1 и Fe при определении SQ3 в фильтрате от
кремневой кислоты S04~~ осаждают при той кислотности раствора, какую
имеет фильтрат. Более точно S03 можно определить в отдельной
навеске (см. п. 22).
24) В каолине (глине). Определение см. п. 22.
25) В доломите и известняке. Определение см. п. 22.
26) В сульфате натрия определяют в алнквотной части
фильтрата после осаждения гидроокисей алюминия и железа (см. п. 12)
прямым титрованием иона S04~~—хлористым барием, с
применением родизсновокислого натрия в качестве внешнего индикатора.
Определение фосфорного ангидрида, P2Os
27) В фосфатном стекле типа «80» состава (в %): P2Os 70—80;
В203 10—7; А12Оэ 10—7; ZnO 5—3; CaO 5—3 определяют а ц и д и-
метрическнм методом. 0,3000 г стеклянного порошка
обрабатывают в платиновой чашке смесью 1 мл крепкой HN03+
+ 1,5 мл крепкой H2S044-5 мл H2F2(~~40%)- Смесь выпаривают
сначала на водяной, а потом на воздушной бане до прекращения
выделения паров H2S04. Остаток ортофосфорной кислоты и
фосфатов обрабатывают 50 мл горячей воды +1 мл крепкой НС1 при
кипячении для полного растворения всех солей и получения ~0,25 н.
по НС1 раствора. Это предотвращает гидролиз и выпадение
осадков и обеспечивает в дальнейшем полноту поглощения катионов на
хроматографической колонке. Последняя должна быть загружена
10 г катионнта «КУ-2» с размером зерен > 0,2 мм, но <0,3 мм и
перед поглощением промыта ~~2Ь мл 0,25 н. НС1. Испытуемый
раствор пропускают через колонку со скоростью ~~1 капля в 1 сек.
Глава XII. Контроль химического состава стекла 325
и промывают колонку 0,015 н. НС1 до получения общего
объема фильтрата «300 мл. Собранный в стакан фильтрат, свободный
от катионов, содержащий главным образом фосфорную и
хлористоводородную кислоты, а также примеси серной и азотной,
упаривают до 60—70 мл и переносят в коническую колбу емкостью
250 мл. По охлаждении прибавляют к нему 2 капли метилового
красного и 2 капли смешанного индикаторного раствора
(фенолфталеин-!-диметиловый желтый). Грубо нейтрализуют 18 н. NaOH до
желтой окраски раствора, а затем сразу же по каплям прибавляют
НС1 (1:1) до слабо-розовой окраски раствора Общий объем
раствора должен быть ^100 мл. Осторожным прибавлением каплями
0,1 н. NaOH, не содержащего углекислых солей и 0Л н. НС1,
устанавливают рН раствора, равный 4,63, сравнивая окраску
испытуемого раствора с окраской ~~ 100 мл соответствующего буферного
раствора, в который добавлено то же количество индикаторов. При
этом НС1 превращается в NaCl, а Н3Р04 — в однозамешенный
фосфат натрия NaH2P04. Последующим титоованием 0,1 н. раствором
NaOH до рН=8,98 превращают NaH2P04 в двузамещенный
фосфат натрия Na2HP04. Конец титрования определяют сравнением
окраски испытуемого раствора с окраской от тех же индикаторов
буферного раствора, рН которого равен 8,98. Объем буферного
раствора должен быть равен объему испытуемого раствора.
Процентное содержание P2Os в стекле вычисляют по формуле:
^•0,007Ы00
р205 = - %.
где v — число мл 0,1 н. NaOH, затраченное на титрование;
k — коэффициент нормальности 0,1 н. NaOH;
0,0071—точно 0,1 н. титр Р205;
с — навеска стекла в г.
28) В фосфатном стекле типа «73» состава (в %): Р2О5 40;
В203 5; А1203 27; MgO 3; Na20 25 определяют косвенным
трилонометрическим методом. Так как стекло не
разлагается смесью H2SO4+H2F2, то навеску стекла сплавляют с
№гСОз. Разлагают сплав водой и НО, устанавливают кислотность
~~0,25 н. по HCI, поглощают катионы на катионите в Н*+-форме
и промывают колонку 0,015 н. HCI. По выделении из фильтрата
(содержащего Н3Р04 и НзВОз) РО^в виде осадка MgNH4P04 * 6Н20,
последний переводят в раствор и титруют Mg2+ . Для этого осадок
растворяют на фильтре 25—30 мл горячей разбавленной НС1 (1:5)
и фильтр промывают горячей водой, собирая фильтрат в
измерительную колбу емкостью 200 мл. Отбирают 50 мл раствора в
коническую колбу емкостью 250 мл. (аликвотная часть испытуемого
раствора должна быть такой, чтобы в 100 мл титруемого раствора
содержалось не более 20 мг Mg). Приливают 40 мл~~ 0,05 н.
раствора трилона-Б, разбавляют водой до 100 мл, добавляют 10 мл
аммиачного буферного раствора, 8—9 капель индикаторного
раствора кислотного хромтемно-сннего и титруют ~ 0,05 и
326 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
раствором MgCfo до перехода окраски из синей в
малиново-красную
Процентное содержание Р205 находят по формуле:
_ (oiJkt —pjfe2)0.001776-n-100
с
где Vi — число мл ~~0,05 н. раствора трилоиа-Б;
k\ — коэффициент нормальности -^0,05 н. раствора трилона-Б;
v2 — число мл ~ 0,05 н. раствора MgCl2, затраченное на от-
титровывание избытка раствора трилона-Б;
k2 — коэффициент нормальности ~0,05 н. раствора MgCb,
установленный по «К» 0,05, и трилона-Б;
п — кратность общего объема испытуемого раствора по
отношению к аликвотной части (в данном случае п=4);
0,001776 — 0,05 н. титр трилона-Б по Р205;
с — навеска стекла в г.
Определение иона фтора, F1-
29) В глушеном (молочном) стекле, применяемом для
светотехнической аппаратуры и для термометрических шкал, состава
(в %): Si02 67—69,0; F1- 5—6.5; А12Оэ 89,0; СаО 3—5,0; MgO 0—
1,0; K20 0—2,0; Na20 15,0; в стекле типа 13-в (состав — см.
пояснение к схеме 1,а п. в) ив листовом стекле вертикального
вытягивания с добавкой F1— до 0,5%—в качестве \ск'р*п-гля варки
(состав — см. пояснения к схеме 1,а, п. а)—определяют
колориметрическим визуальным методом, основанном
на способности F1— разрушать комплекс хинализарина с цирконием,
образуя комплексный анион (ZrFfi)2—. При этом
фиолетово-малиновая окраска раствора от цирконхинализаринового комплекса
ослабляется, переходя постепенно с возрастанием количества F1— в
желтую, свойственную хинализарину в кислой среде. Колориметри-
рование осуществляют по методу стандартных серий.
30) В кремнефтористом натрии определяют общее количество
F1— косвенным объемным методом, связывая Vх— в
труднорастворимую кальциевую соль (CaF2) и оттитровывая избыток осадителя
(Са2+) посредством трилона-Б, пользуясь в качестве индикатора
хромогеном черным «ЕТ-00».
31) В плавиковом шпате — определяют содержание CaF2, для
чего находят количество Са2+, связанного с F1— (см. п. 55).
Определение борного ангидрида, В203
32) В термометрическом стекле типа 16111 (состав — см. п. 5.)
0,5000 г стеклянного порошка помещают в платиновую чашку,
распределяя равномерным слоем по поверхности предварительно
расплавленного в чашке и остуженного в эксикаторе NaOH (2,3—
2,5 г). Сплавляют, помешивая платиновой проволочкой, при
температуре не выше 500° до превращения тяжелого белого порошка
стекла в набухшую массу. Остывший плав растворяют в теплой
воде, прибавляют 1 мл 3%-ной Н202, 2 капли 0,5%-ного раствора
фенолфталеина и нейтрализуют HNOs (1:1) до обесцвечивания
жидкости. Нагревают до удаления пузырьков С02 и 02 и по охлаж-
Глава XII. Контроль химического состава стекла 327
денин подщелачивают 10%-ным раствором Na2C03 до розового
окрашивания. Затем нагревают до кипения и кипятят 5 мин.
Отфильтровывают жидкость в коническую колбу емкостью
250 мл через фильтр диаметром 11 см с белой лентой, промывают
осадок горячей водой 2 раза декантацией и 3 раза на фильтре
(сильно взмучивая) так, чтобы объем фильтрата был не более
100 мл. Прибавляют 2 капли паранитрофенола и подкисляют HN03
(1:1) до обесцвечивания раствора, а затем еще 3—4 каплями.
Кипятят раствор в колбе под обратным холодильником 15 мин.
Раствор должен оставаться бесцветным, в противном случае
добавляют через трубку холодильника еще 1—2 капли HN03 (1 : 1).
Охлаждают раствор в чашке с водой, омывают внутреннюю
поверхность трубки холодильника прокипяченной дистиллированной водой
и отсоединяют колбу от холодильника. Добавив 12—15 капель
фенолфталеина, нейтрализуют по каплям 0,1 н. NaOH до устойчивого
желтого окрашивания, прибавляют 1 г маннита и титруют 0,1 н.
NaOH до розового окрашивания. Концом титрования считают
розовое окрашивание раствора, не изменяющееся от последующего
прибавления маннита.
Процентное содержание B203 в стекле вычисляют по формуле:
и*0,0035-100 л
В203 = ! %,
с
где v — число мл ~0,1 н. NaOH, затраченное на титрование;
k—коэффициент нормальности 0,1 н. NaOH;
0,0035 —титр 0,1 н. NaOH по В203;
с — навеска стекла в г.
33) В несиликатных фосфатных стеклах типа «80» (состав
см. п. 27) и типа «73» (состав см. п. 28) определяют объемным
видоизмененным методом Верри. Около 0,3000 г
стекла сплавляют с 2,00 г Na2C03 с добавкой KN03. Плав
обрабатывают волой и 6 мл концентрированной НС1 и нагревают в колбе
под обратным холодильником до кипения Затем двукратным
кипячением под обратным холодильником с СаСОз удаляют мешающие
определению к» тоны в виде гидроокисей и карбонатов и фосфат-ион
в виде фосфата кальция, каждый раз отфнльтровывания их.
Последний фильтрат обрабатывают маннитом, превращая слабо
диссоциированную борную кислоту в комплексную манннт — борную и от-
титровывают последнюю раствором NaOH по фенолфталеину.
Методы определения щелочных окислов
Определение общего количества окислов калия и натрия, K20+Na20
34) В стеклах типа Si02—А1203—CaO—MgO—КгО (до 8%)—
•—Na20 и в том же стекле с добавкой F1— <0,5—0,6% (состав — см.
пояснение к схеме \,а п. а), в стекле типа 13-в (состав — см. там
же, п. в) ив стеклах промежуточных составов.
Сульфатный метод. По разложении навески стекла
смесью H2F2+H2S04, не отфильтровывая прокаленного остатка от
разложения, удаляют все мешающие определению элементы водио-
328 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
спиртовым насыщенным раствором (ЫН^гСОз (реактив Шаффгот-
та). Фильтрат выпаривают досуха, удаляют нагреванием соли
аммония, обрабатывают водой, затем NH4OH и отфильтровывают.
Фильтрат, подкисленный H2SO4 (1:4), выпаривают досуха,
прокаливают остаток K2S04+Na2S04 и взвешивают.
35) В силикатных сырьевых материалах: песке, каолине
(глине), полевом шпате, пегматите — определение см. п. 34.
36) В огнеупорах: шамоте, динасе, муллите, цирконо-муллите —
определение см. п. 34.
37) В стеклах -сложного состава.
Барнтово-сульфатный метод. По разложении
навески стекла H2F2+H2S04 и прокаливании остатка его обрабатывают
водой и отфильтровывают. Для удаления мешающих определению
элементов фильтрат подщелачивают баритовой водой по
метиловому красному и отфильтровывают осадок. Полученный фильтрат
обрабатывают раствором (NH4)2C03 и снова отфильтровывают
осадок, а фильтрат выпаривают сначала до небольшого объема,
а затем, подкислив H2SO4 (1:4), досуха. Сухой остаток K2SO4+
+ Na2S04 прокаливают и взвешивают.
Определение общего количества окислов калия, натрия и лития,
K20+Na20+Li20
38) В магнезиально-литиевых стеклах и в стеклах (составы —
см. п. 34) при любом содержании щелочных окислов.
Оксихинолиновый метод. Навеску стекла около
0,5000 г в платиновой чашке, смочив водой, разлагают смесью
H2F2+H2SO4, выпаривая смесь сначала на водяной, а затем на
воздушной бане досуха. Затем прокаливают сухой остаток в
электрической печи при /=580—600° до прекращения выделения паров SO3.
Прокаленный остаток растирают пестикообразной палочкой с
небольшим количеством горячей воды в сметанообразную массу и
переносят горячей водой в стакан емкостью 300 мл, наблюдая за
тем, чтобы общий объем жидкости был в пределах 100 мл.
Добавляют 0,5 мл 0.02%-ного спиртового раствора ортокре-
золфталеина и вводят 2,5%-ный аммиак до неизменяющейся
фиолетовой окраски раствора, а затем избыток в 4 мл крепкого аммиака.
Нагревают раствор до кипения и медленно при помешивании
вводят каплями из бюретки 2,5%-ный уксуснокислый раствор оксихи-
нолина в количестве 40 мл, добавляя в испытуемый раствор по
0,3 мл крепкого NH4OH после введения каждых 5 мл оксихиноли-
на (всего ~~2,5 мл). Раствор должен сохранять фиолетовый цвет.
Снова нагревают раствор до кипения и приливают 0,5 мл
индикаторного раствора ортокрезолфталеина. Добавляют 1,25—1,5 мл
крепкого раствора NH4OH и продолжают осаждение раствором
оксихинолина в количестве 20 мл по предыдущему, но не вводя в
промежутках аммиака. Жидкость над осадком должна сохранять
фиолетовый цвет. Добавляют 6—7 мл крепкого NH4OH, кипятят
раствор 1 мин., помешивая, и выдерживают не менее 30—35 мин.
на бурно кипящей водяной бане до получения явно кристаллического
осадка. Охлаждают до 60°, фильтруют сквозь плотный беззольный
фильтр (с синей лентой) и промывают осадок сначала двумя пор-
Глава XIL Контроль химического состава стекла 329
циями по 10 мл горячей воды (70—75°), а затем 80 мл
разбавленного (1:40) аммиака.
Выпаривают в фарфоровой чашке до объема 5—7 жл, омывают
стенки чашки 5—3 мл горячей воды, прибавляют 6 мл 0,5 н.
раствора (NH4)2C204 и 2,5%-ного аммиака до щелочной реакции по
ортокрезолфталеину и выпаривают раствор на водяной бане досуха.
Сухой остаток обрабатывают небольшим количеством горячей воды,
отфильтровывают осадок на беззольный плотный фильтр,
промывают 5—7 раз маленькими порциями теплой воды, собирая фильтрат
и промывные воды в прокаленной и взвешенную платиновую
чашку.
Подкисляют раствор разбавленной (1:4) серной кислотой по
метиловому красному, выпаривают на водяной бане досуха,
нагревают остаток на воздушной бане, затем прокаливают в
электрической печи при /==580—600° и взвешивают остаток сульфатов
щелочных металлов. Прокаленный до постоянного веса остаток
испытывают на чистоту, для чего его растворяют в маленьком
количестве воды, обрабатывают раствор несколькими каплями 0.5 н.
раствора (NH4)2C204 н аммиака и выпаривают на водяной бане досуха.
Если выпадает осадок, то его отфильтровывают и промывают, как
предыдущий, маленькими количествами воды. Фильтрат
выпаривают досуха и далее прокаливают и взвешивают остаток, как
описано выше.
Раздельное определение окислов лития,
натрия и калия, Li20, Na20 и КоО
а) При одновременном присутствии в растворе всех трех
катионов.
39) В силикатных стеклах, стеклокрнсталлических материалах,
силикатных сырьевых материалах и огнеупорах (при любом
сочетании Li20+Na20 + K20 в пределах общего содержания R2O до 20%)
по выделении ЫгО+ЫагО+КзО в виде Li2S04+Na2S04+K2S04
одним из указанных выше методов (см. п. 34, 37 и 38) в зависимости
от состава анализируемого материала определяют хроматогра-
фнческим методом.
Разделение основано на неравномерном возрастании констант
ионного обмена для различных ионов в водноорганической среде.
Прокаленный до постоянного веса остаток Li2S04+Na2S04+
+ K2S04 растворяют в 25 мл воды и раствор пропускают со
скоростью — 1 капля в 1 сек., или 0,04—0,05 мл в 1 сек., через хрома-
тографическую колонку, содержащую 10—12 г катионита КУ-2 в
Н!+ -форме в виде зерен диаметром >0,2, но <0,3 мм при высоте
слоя около 26 см. При этом Li1^-, Na4- и КН- поглощаются кати-
онитом. Промывают колонку водой и затем последовательно
вымывают из колонки литий, натрий и калий.
1) Литий вымывают, пропуская через колонку 100 мл 0,5 н.
раствора НС1 в 40%-ном этиловом спирте и затем 25 мл 40%-иого
этилового спирта (после чего контролируют полноту удаления
лития из колонки вторичным пропусканием через колонку 25 мл
40%-ного С2Н5ОН).
330 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
2) Натрий вымывают 75 мл 0,3 н. водного раствора НС1 и
затем 25 мл 40%-ного раствора С2Н5ОН (контролируют
вторичным пропусканием такого же объема С2Н5ОН).
3) Калий вымывают пропусканием 75 мл 1 н. водного раствора
HCI (полноту удаления калия из колонки контролируют
пропусканием дополнительно 25 мл 1 н. раствора НС1). Водные растворы
пропускают при скорости истечения жидкости из колонки, равной
приблизительно 1 капля в 1 сек., а спиртовые — 1 капля в 2 сек.
Заканчивают определение каждого из указанных элементов
весовым методом путем выпаривания элюата досуха, обработки
сухого остатка разбавленной серной кислотой для переведения
хлорида в сульфат и прокаливания последнего до постоянного веса.
Контрольный элюат, будучи выпарен отдельно, не должен давать
сухого остатка.
б) При одновременном присутствии в растворе катионов лития
и калия.
40) В тех же материалах, как в п. 39, при общем содержании
Li20 + K20 до 20% по выделении U2O+K2O в виде Li2S04+K2S04
одним из указанных выше методов (см п. 34, 37 и 38) в
зависимости от состава анализируемого материала определяют хроматогра-
фически.
Разделение и определение производят аналогично тому, как
описано в п. 39, применяя для последовательного вымывания из
колонки Lil+ и К1+ следующие растворы:
1) для вымывания лнтия— 125 мл 0,3 н. родного раствора HCI
и затем 25 мл 40%-ного раствора этилового спирта (полноту
вымывания контролируют вторичным пропусканием через колонку
25 мл 40°/о-ного С2Н5ОН);
2) для вымывания калия — 100 мл 1 и. водного раствора НО
(полноту вымывания контролируют пропусканием дополнительно
25 мл такого же раствора НС1).
в) При одновременном присутствии в растворе катионов лития
и натрия.
41) В тех же материалах, как в п. 39, при общем содержании
Li20+Na20 до 20% по выделении Li20+Na20 в виде Li2S04+
+ Na2S04 одним из указанных выше методов (см. и. 34, 37 и 38)
в зависимости от состава анализируемого материала определяют
хроматографнческн. Разделение и определение производят
аналогично тому, как в п. 39, применяя для последовательного
вымывания из колонки Li 1+ и Na *+ следующие растворы:
1) для вымывания лития—100 мл 0,5 н раствора НС1 в
40%-ном растворе этилового спирта и затем 25 мл 40%-ного
раствора С2Н5ОН (полноту вымывания контролируют вторичным
пропусканием через колонку 25 мл 40%-ного C2HsOH);
2) для вымывания натрия —100 мл 0,5 н. водного раствора
НО (полноту вымывания контролируют пропусканием через
колонку еще 25 мл 0,5 н. водного раствора НО).
Глава XII. Контроль химического состава стекла 331
г) При одновременном присутствии в растворе катионов натрия
и калия.
42) В тех же материалах, как в п. 39, и огнеупорах (при любом
сочетании Na20+K20 в пределах общего содержания до 20%) по
выделении №20+КзО в виде Na2S04+K2S04 одним из указанных
выше методов (см. п. 34, 37 и 38) в зависимости от состава
анализируемого материала определяют хроматографически.
Разделение и определение производят аналогично тому, как
в п. 39, но предварительно специально тщательно полностью
разделяют зоны поглощения натрия и калия («проявляют хроматограм-
му»), а затем уже последовательно вымывают из колонки натрий и
калий. Для этого применяют следующие растворы:
1) для разделения зон— 100 мл 0,5 н. раствора НС1 в 40%-ном
растворе этилового спирта, после чего промывают колонку 25 мл
40%-ного С2Н5ОН; собранные при этом элюаты отбрасывают;
2) для вымывания натрия — 75 мл 0,3 н. водного раствора НС1
и затем 25 мл 40%-ного С2Н5ОН (полноту вымывания
контролируют вторичным пропусканием 25 мл 40%-ного раствора С2Н5ОН);
3) для вымывания калия — 75 мл 1 н. водного раствора НС1
(полноту вымывания контролируют пропусканием 25 мл такого
же раствора НС1).
43) В силикатных стеклах, содержащих КгО не более 3% при
общем содержании ЫагО + КгО до 20%, по выделении Ыа20 + КгО
в виде Na2S04+K2S04 одним из указанных выше методов (см.
п. 34, 37 и 38) в зависимости от состава анализируемого образца,
определяют хроматографически.
Разделение и определение осуществляют аналогично тому, как
в п. 42, но предварительного специального разделения зон
поглощения Nax+ и К1+ не производят. Для вымывания натрия через
колонку пропускают 100 мл 0,5 н. водного раствора НС1 и затем
25 мл 40%-ного С2НбОН (полноту вымывания контролируют,
вторично пропуская 25 мл 40°/о-ного С2НбОН). Для вымывания калия
пропускают через колонку 100 мл 1 н. водного раствора НС1
(полноту вымывания контролируют пропусканием 25 мл такого же
раствора НС1).
44) В силикатных стеклах, силикатных сырьевых материалах
и огнеупорах, если натрий содержится в меньшем количестве, чем
калий, по выделении ЫагО+КгО в виде Na2S04 + K2S04 одним из
указанных выше методов (см. п. 34, 37 и 38) в зависимости от
состава анализируемого образца — определяют уранилацетат-
ным методом. Раствор прокаленного остатка K2S044-Na2S04
обрабатывают раствором магннй-уранилацетата и отстаивают
1,5 часа. Осадок отфильтровывают на стеклянный фильтр № 4,
промывают раствором осаднтеля и спиртом, сильно отсасывают,
высушивают при 100° 15 мин. и взвешивают. Множитель пересчета на
Na2O=0,0201.
Процентное содержание КяО вычисляют по разности, исходя из
веса выделенных Na2S04+K2S04 и найденного процентного
содержания Na20.
45) В фосфатном стекле типа: P2Os — Si02 — B203 — А12Оэ -—
СаО — MgO — Na20 — по разложении навески стекла смесью
332 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
H2F2+H2SO4+HNO3 и обработке водой застывшего при охлаждении
остатка от разложения, не отфильтровывая, нейтрализуют раствор
NH4OH по метилроту и затем удаляют все мешающие определению
катионы водноспиртовым насыщенным раствором (ЬИ-ЦЬСОз
(реактив Шаффготта). Фильтрат упаривают в фарфоровой чашке на
водяной бане досуха. Сухой остаток фосфата натрия растворяют в
50 мл горячей воды и по охлаждении проводят процесс отделения
NaT+ от Р04~~ поглощением последнего на хроматографической
колонке, заполненной 10 г анионита «Ан-2 ф» в С11— -форме с
фракцией зерна диаметром >0,2, но <0,3 мм. Испытуемый раствор
пропускают через колонку со скоростью 1 капля в 1 сек. (т. е.
приблизительно 0,04—0,05 мл/сек), промывают колонку водой и
полученный фильтрат после добавления 1 мл крепкой H2SO4
выпаривают сначала на водяной, а затем на воздушной бане до
прекращения выделения паров H2SO4 и получения сухого остатка.
Затем остаток Na2S04 прокаливают и взвешивают.
Определение общего количества окислов лития и цезия,
Li20+Cs20
46) В силикатном (электродном) стекле типа «ЭС-И-7»
состава (в %): Si02 49,0; Ti02 2,2; La203 17,9; ВаО 8,4; Cs20 Ы,5; Li20
11,1. Навеску стекла разлагают смесью H2F2+H2SO4. Остаток
солей прокаливают и удаляют все мешающие определению
компоненты, обрабатывая остаток сначала водой, а затем NH4OH по
индикатору малахитовому зеленому до рН ^ 14. Фильтрат выпаривают
досуха, удаляют нагреванием соли аммония, обрабатывают водой,
затем NH4OH и отфильтровывают. Фильтрат, подкисленный H2SO4
(1:4), выпаривают досуха, прокаливают остаток Li2S04 и CS2SO4
и взвешивают.
Раздельное определение окислов лития и цезия,
ЫгО и Cs20
47) В силикатном (электродном) стекле типа «ЭС-Н-7»
(состав см. п. 46) по выделении L12O+CS2O в виде L12SO4 + CS2SO4
разделяют методом ионообменной хромотографни, используя
значительную разницу в величине ионных радиусов Lil+ и Csx+ и
отсюда различную способность к поглощению ионитами того и
другого катиона. Для этого прокаленный остаток Li2S04+Cs2S04
(выделенный, как описано в п. 46) растворяют в 25 мл воды л раствор
пропускают со скоростью 1 капля в 1 сек. (т. е.—0,04—0,05 мл/сек)
через хроматографическую колонку, наполненную 10 г катнонита
«КУ-2» в НЧ- -форме с размером зерен диаметром > 0,2, но
<0,3 мм, причем их+ и Csx+ поглощаются смолой. Промывают
колонку водой и затем элюируют Li ~*~ 75 мл —0,7 н. HCI,
устанавливая при этом скорость истечения 1 капля в 1 сек. В собранный
элюат добавляют 1 мл крепкой H2S04 и раствор выпаривают
частями в платиновой чашке сначала на водяной, а затем на
воздушной бане до прекращения выделения паров H2SO4- Затем
осторожно прокаливают остаток при /=600° 5—10 мин. и взвешивают в
виде U2SO4.
Глава XII. Контроль химического состава стекла 333
После фракционного вымывания из хроматографнческой
колонки 1ЛЧ- вымывают Cs1+ 75—100 мл -^1,4 н. НС1. Добавляют к
элюату 1 мл крепкой H2SO4, выпаривают иа водяной, а затем на
воздушной бане, прокаливают остаток CS2SO4 и взвешивают.
Методы определения окислов щелочноземельных
металлов
Определение окиси бария, ВаО
48) В силикатном стекле типа: Si02—В203—F1——А1203—ВаО—
СаО—MgO—К2О—Na20—Li20 (например, состав в % см.
пояснения к схеме 1, п. в) определяют в общем ходе анализа. После
возможно полного растворения в НС1 остатка от разложения стекла
смесью H2F2+H2SO4 и разбавления раствора водой до 100—150 мл
раствор нейтрализуют аммиаком по метиловому красному и
снова подкисляют 5 мл 0,5 н. раствора НС1. Затем осторожно по
каплям добавляют 0,5 мл H2SO4 уд. в. 1,84, нагревают до кипения,
выдерживают 2 часа в теплом месте и 6 час. при комнатной
температуре. Осадок BaS04 отфильтровывают, промывают теплой водой,
прокаливают при 800—850° и взвешивают.
49) В стекле «медный рубин» (состав — см. схему 2, б)
определяют в фильтрате после выделения Sn, осаждая в виде BaS04.
Определение окиси кальция, СаО
50) Во всех стеклах типа: Si02—B203—F1-— А12О3(<20%) —
Fe2O3(<0,30%) — СаО—MgO—K2O—Na20—Li20 (например,
листовое стекло вертикального вытягивания и непрерывного проката —
состав в % см. в пояснениях к схеме 1, п. в; типа 13-в состав в
% см. в пояснениях к схеме 1, п. а и в других
стеклах)—определяют комплексометрнческим методом. Определение
производят в аликвотной части раствора, полученного растворением
в НС1 остатка от разложения стекла с H2F2+H2SO4. Титрование
производят в присутствии Al, Fe и Mg в щелочной среде при
рН>12, раствором трилона-Б 0,025 или 0,05 н. с индикатором
кислотным хромтемно-синим.
51) В стеклах типа: Si02—В2Оэ—F1-—Zr02—Ti02—А1203—
Сг2Оэ—Fe203—СаО—MgO—K2O—Na20—Li20 — определяют одним
из указанных ниже методов.
а) Весовой метод. Определяют в фильтрате от
гидроокисей Zr, Ti, Сг, Al и Fe, осаждая Са2+ в виде оксалата в слабо
уксуснокислом растворе и взвешивают в виде CaS04 или (при малом
количестве в виде СаО).
б) Объемный перманганатометрический
метод (при содержании СаО ^>1 %). Выделенный осадок Са2С204-
• Н20 (см. весовой метод) отмывают теплой водой от ионов С204~ и
С11—, растворяют в H2SO4 (1 :4), разбавляют раствор водой и
титруют 0,1 н. или 0,05 и. раствором КМп04.
в) Объемный комплексометрический метод
(если Zr02+Ti02+Al203+Cr203+Fe203<5%). Определяют в
соответствующей аликвотной части фильтрата от гидроокисей указанных
334 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
окислов. Разложив аммониевые соли кипячением с NaOH, титруют
СаЧ- 0,05 н. или 0,1 н. раствором трилона-Б с индикатором
кислотным хромтемно-синнм в присутствии сахара.
Если общее содержание 2г02+ТЮ2+А120з+Сг2Оз+Ре20з>5%,
то требуется переосаждение гидроокисей и увеличившееся
вследствие этого количество аммониевых солей должно быть удалено
выпариванием соединенных фильтратов досуха и слабым
прокаливанием остатка. Затем остаток растворяют в воде с добавлением 0,5—
1 мл крепкой НС1, аликвотную часть полученного раствора или
весь раствор в зависимости от количества Са2+ нейтрализуют 2 н.
раствором едкого натра по бумажке конго и далее титруют по
п. 50.
52) В силикатных сырьевых материалах и керамических
огнеупорах (состав см. пояснение к схеме 1,а, п. б, определение см.
п. 50, или, если А12О3>20% и Fe2O3>0,30%, п. 51, а, б или в).
53) В доломите и известняке определяют ком плексо
метрическим методом, титруя 0,1 н. раствором трилона-Б в
ходе полного анализа (см. 51, в), или по растворении отдельной
навески в НС1, не выделяя R(OH)3, нейтрализуют 2н. NaOH по
бумажке конго и далее титруют см. п. 50.
54) В сульфате натрия определяют комплексометрн-
ческим методом, титруя 0,1 н. раствором трилона-Б в ходе
полного анализа (см. п. 51, в), или по растворении отдельной
навески сульфата в НС1, не выделяя R(OH)j, нейтрализуют 2н. NaOH
по бумажке конго и далее титруют см. п. 50
55) В плавиковом шпате определение СаО из примеси CaS04+
-f СаСОз производят трилонометрическим титрованием с
индикатором хромогеном черным «ЕТ-00» в фильтрате от обработки навески
плавикового шпата смесью СНзСООН и NH4CH3COO. Определение
CaF2 произволят после осаждения гидроокисей алюминия и железа
в алнквотной части фильтрата, титруя общее количество Са2+ в
материале трилоном-Б с индикатором хромогеном черным «ЕТ-00».
Из полученного общего количества Са2 + вычитают Ca2+f
содержащийся в CaS04+CaC03.
56) В муллите и ииркономуллнте определяют комплексо-
метр и ческим методом, титруя ион Са2+ 0.05 н. раствором
трилона-Б с индикатором кислотным хромтемно-синим во всем
фильтрате от переосажденных аммиаком гидроокисей Zr, Ti, A1 и Fe. При
этом для определения соединяют фильтраты от двух параллельных
навесок и удаляют из них аммонийные соли упариванием
соединенных фильтратов досуха и слабым прокаливанием остатка. ■
Определение окиси магния, MgO
57) В стеклах состава, указанного в п. 50, определение
производят комплексометрическим методом. Определяют в
отдельной алнквотной части того общего объема раствора, из
которого был комплексометрически оттитрован Са2+. Титруют Са2 -*- +
+Mg2+ 0,025 н. или 0,05 н раствором трилона-Б с аммиачным
буфером при рН=9-^ 10 и индикатором кислотным хромтемно-синим,
маскируя алюминий триэтаноламином и связывая железо в сульфид.
Содержание MgO находят путем вычитания из общего количества
Глава XII. Контроль химического состава стекла 335
трилона-Б, затраченного на титрование CaO+MgO, того
количества его, которое пошло (см. п. 50) на титрование одного СаО.
58) В стеклах состава, указанного в п. 51, определение
производят одним из указанных ниже методов.
а) Весовой метод. Осаждают Mg2+ в фильтрате от
СаС204-Н?0 посредством Na2HP04 • 12H20 и затем NH4OH сначала
до ярко-красного окрашивания по индикатору фенолфталеину.
Затем добавляют NH4OH в количестве 7з общего объема испытуемого
раствора. Прокаливают осадок Mg-NH4P04 • 6Н20 при 1050° и
взвешивают в виде остатка Mg2P207.
б) Комплексометрическнй метод. Определяют в
той же порции фильтрата от гидроокисей, в которой был три
лоно метр и чески оттитрован ион Са2+ (см. п. 51, в). Подкислив
раствор НС1 для растворения Mg(OH)2, добавляют аммиачный
буферный раствор и титруют ион Mg2+ (при рНя^Ю) 0,5 н.
раствором трилона-Б по кислотному хромтемно-синему, который был
введен при титровании иона Са2+ .
59) В доломите и известняке определяют комплексомет-
рическим методом после кальция в той же порции раствора
фильтрата от гидроокисей, в которой был трилонометрически
оттитрован Са2+ (см. п. 53 и 51,в). Можно также определять <в
отдельной навеске по растворении ее в НС1, не выделяя Я(ОН)з, но
титруя по методике, указанной в п. 57.
60) В сульфате натрия определяют комплексометри-
четким методом после титрования кальция (см. п. 54), титруя
Mg + (см. п. 58,6). Можно также определять в отдельной навеске
по растворении ее в НС1, не выделяя И(ОН)з и титруя, как
указано в п. 57.
61) В муллите и ииркономуллнте определяют комплексометри-
чески, титруя ион Mo^f в растворе после СлН- (см. п. 56) 0,05 н.
раствором трилона-Б так, как описано в п. 58, б.
Методы определения окислов металлов III и IV
аналитических групп (групп сернистого аммония
и сернистого водорода)
Определения двуокиси циркония, Zr02
62) В стеклах типа: Si02—В203—ТЮ?—A1203—Fe203—СаО—
MgO—К20—Na20 — определяют комплексометрическнй
методом прямого титрования иона Zr*+ 0,05 н. раствором
трилона-Б в кислой среде с индикатором хромоген — черным
«ЕТ-00». Опречеленне производят после разложения от тельной
навески стекла сплавлением с KOH + Na2B4Oy в серебряном тигле.
63) В цирконовых концентратах и двуокиси циркония
см. п. 62.
Определение окиси титана, Т102
64) В стопах типа: SiOo—ТЮ2 (от 0 02—10,0%) — А1203—
СаО—MgO—КгО—Na20 — определяют колориметрическим
методом визуально или при помоши фотоколориметра в
336 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
сернокислом растворе. Определение производят в отдельной навеске
после разложения смесью H2F2+H2S04 или в общем ходе анализа
после сплавления прокаленных окислов Ti02+Al203+Fe203 с KHS04
или K2S2O7.
Колориметрирование основано на способности титана в
сернокислой среде присоединять перекись водорода, образуя комплексный
катион [ТЮ(Н202)]2+, окрашенный в желтый цвет.
Фотоколорнметрируют посредством дифференциального
фотоколориметра (например, типа «ФЭК-М» с синим светофильтром).
(X =400 -£- 450 ммк) по «нулевому методу» при помощи
калибровочных кривых, построенных в диапазоне концентраций титана от
0,1—1,0 мг Ti02 и от 1,0—10,0 мг Ti02 в 100 мл раствора.
Определение окиси хрома, Сг2Оз
65) В стеклах типа хромовомедного (зеленого сигнального)
состава (в %): Si02 70.2; А1?03 1,0; Сг203 0,5; CuO 2,2; СаО 5,8;
MgO 3,7; KsO 1,0; Na20 15,60 — определяют
фотоколориметрически. Определение производят в отдельной навеске около 0.1000 г
после разложения смесью H2F2+H2S04 и растворения остатка в
разбавленной HN03.
Метод основан на реакции окисления дифенилкарбазида в
кислой среде шестивалентным хромом, в результате чего
образуется соединение красно-фиолетового цвета. Интенсивность окраски
раствора пропорциональна общему содержанию хрома.
Фотоколориметрируют (например, на приборе «ФЭК-М») по «нулевому методу»,
пользуясь светофильтром с областью пропускания X =530 н- 550 ммк
и калибровочными кривыми, построенными в диапазоне
концентраций для одной кривой от 0,001 до 0,01 и для второй от 0,01 до
0,10 мг Сг203 100 мл раствора. Определив содержание Сг20з в
испытуемом растворе, вычисляют процент Сг20з в навеске
анализируемого стекла обычным способом.
Определение общего количества окислов железа, РегОз
66) а) В стеклах типа: Si02—А12Оэ—Fe203 (от 0.004 до 5%) —
СаО—MgO—К20—Na20 и иных типов, которые не содержат,
кроме железа, других катионов, дающих с сульфосалициловой
кислотой в аммиачном растворе окрашенных комплексных соединений,
определяют фотоэлектроколори метрическим
методом.
Титан, давая окрашенный в желтый цвет комплекс с
сульфосалициловой кислотой, мешает определению только при
содержании в стекле Ti02 в количестве нескольких процентов.
Содержание в стекле В2Оэ, F,— и P2Os не мешает определению.
Метод основан на способности
Рез+
образовывать с
сульфосалициловой кислотой в аммиачной среде при pH=8-s- 11,5 комплексный
аиион Fe(SaL3)3~~ (трисалицилат). При этом раствор окрашивается
в желтый цвет. Fe2^" в щелочной среде чрезвычайно быстро
окисляется, поэтому интенсивность окраски раствора пропорциональна
общему содержанию железа.
Глава XI!. Контроль химического состава стекла 337
Навеску стекла величиной (в зависимости от ожидаемого
содержания Fe203 в стекле) около 0,100 г (при Fe2O3>0,06%) или
~~1,0 г (при Fe203 < 0,06%) разлагают в платиновом тигле
выпариванием со смесью H2F2+H2S04. Колориметрирование производят в
пробе, взятой из общего объема раствора или из раствора аликвот-
ной его части. Колориметрируют посредством дифференциального
колориметра (например, типа «ФЭК-М») с синим светофильтром
(А =450—500 ммк) по нулевому методу, пользуясь калибровочными
кривыми, построенными в диапазоне концентраций 0,01—0,10 мг и
0,10—1,00 мг Fe2O3/100 мл раствора.
б) В цветных стеклах определение общего количества окислов
железа производят в общем ходе анализа, предварительно удаляя
окрашивающий элемент из испытуемого раствора или подбирая
условия, исключающие возможность окрашивания этим элементом
испытуемого раствора.
Примеры. Стекло типа «медный рубин» (состав — см.
схему 2,б). Предварительно выделяют медь внешним
электролизом и определяют железо в аликвотной части сернокислого
раствора сплава ТЮг+АЬОз+РегОз с пиросульфатом калия
фотоколориметрическим сульфосалици латным
методом в аммиачной среде.
Стекло хромово-медное, типа зеленого сигнального (состав —
см. схему 2,с). Испытуемый раствор подготовляют так же, как в
лервом примере. При этом медь удаляется из раствора внешним
электролизом, а влияние хрома, входящего в смешанный остаток
прокаленных окислов ТЮ2+А120з+Сг2Оз+Ре2Оз, устраняют
применением для колориметрировання железа роданидного
метода.
Стекло бутылочное зеленое (сочетание железа со значительным
количеством марганца >0,5%). Предварительно выделяют марганец
надсернокислым аммонием в виде Н2МрОз из сильно сернокислого
раствора остатка от разложения навески стекла с H2F2+H2SO4.
Определяют Fe203, как в п. 66,6 (пример первый), после осаждения
гидроокисей А1 и Fe аммиаком, сплавления прокаленных окислов
(А12Оз+Ре2Оз) с K2S2O7 и растворения плава в HCI.
67) В силикатных сырьевых материалах и керамических
огнеупорах (состав см. пояснение к схеме 1,с, п. б) определяют фото-
колориметрически (см. п. 66, а).
68) В железном крокусе определяют комплексометрическим
методом, прямым титрованием трилоном-Б ионов Fe2~*"+Fe3"^ при
рН=1-М,5 с индикатором — сульфосалициловой кислотой.
Определение закиси железа, FeO
69) В стеклах типа: Si02—A1203—Fe203—FeO (от 0,025 до
0.50%)—CaO—MgO—K2O—Na20, а также в стеклах, содержащих
дополнительно В203 *и F,—— определяют фотоэлектрбколо-
риметрическим методом. В основе метода лежит
образование красного ферродипири л илового комплексного катиона,
получающегося при действии а-а'-дипиридила иа соль закисного железа
при рН=3.5-н8,5.
Навеску около 0,10 г, стекла свежерастертого в агатовой
ступке, помещенную в толстостенный платиновый тигель специаль-
338 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
ного прибора, разлагают в токе С02 смесью H2F2+H2SO4. В
полученном растворе колориметрнруют содержание Fe2^" посредством
дифференциального фотоколориметра (например, типа «ФЭК-М») с
зеленым светофильтром (X =530-^500 ммк) по «нулевому методу»,
пользуясь калибровочной кривой, построенной в диапазоне
концентраций FeO от 0,01 мг до 0,10 мг/100 мл раствора.
Определение окиси алюминия, А1203
70) В стеклах типа: Si02—F1—В203—ТЮ2(<1,5%)— А12Оэ—
Fe203—BaO—CaO—MgO—K2O—Na20—Li20.
Комплексометрический метод. Определяют из
аликвотной части раствора, полученного растворением в НС1
остатка от разложения стекла с H2F2+H2S04. Титрование производят по
остатку, оттитровывая сначала избыток трилона-Б, не связанного с
Ti+Al + Fe, 0,05 н. раствором Zn(CH3COO)2 при рН=5 с
окислительно-восстановительным индикатором— днметилнафтндином в
присутствии железо- и желез и стосинерод истого калия. Затем
добавляют в раствор избыток NaF, который связывает А1 в осадок
криолита Na3AIF6- Высвободившийся трилон, эквивалентный А1, от-
титровывают снова Zn(CH3COO)2 с теми же индикаторами. Железо
и титан остаются связанными с трилоном-Б.
71) а) В стеклах и других силикатных материалах,
содержащих Si02—Zr02—ТЮ2—А1203—Сг203—Fe203—CaO—Ме£>—K2O—
Na20, если общее количество окислов Zr, Ti, A1, Сг и Fe<5% — в
большинстве случаев определяют по разности
При разложении навески стекло около 0,5000—0,7500 г смесью
H2SO4+H2F2 выделяют гидроокиси Zr, Ti, Сг, А1 и Fe аммиаком
из горячего раствора (содержащего соли аммония) по метиловому
красному. Осадок промывают 2%-ным раствором NH4N03 с
добавкой NH4OH по метиловому красному и прокаливают до получения
окислов Zr02+Ti02+Fe203. За исключением А12Оэ каждый из
компонентов суммы определяют непосредственно (см. пункты
62; 64; 65; 66, а и б). Содержание А1203 определяют по
разности.
б) В стеклах и силикатных материалах, содержащих те же
окислы (см. п. 71, а), но при общем количестве окислов Zr, Ti, AI,
Сг и Fe ^ 5%. Определение производят, как указзно в п. 71, а, но
для гарантии удаления F *~ серную кислоту выпаривают так.
чтобы густые белые пары ее выделялись не менее 20 мин. до
получения почти cvxoro остатка, который снова смачивают несколькими
каплями H2S04 и нагревают до начала выделения паров последней.
Осадок гидроокисей после растворения в НС1 переосаждают в
предотвращение захвата осадком кальция и магния.
в) В сигнальных стеклах хромовомедном и «медном рубине»
определение производят, как указано в п. 71, а, но осаждают
гидроокиси, предварительно удалив медь.
72) В доломите и известняке — по выделении кремневой
кислоты однократным выпагичянием с НС1 и попеушивянни остаток
обрабатывают волги и РС1 и. не отфильтровывая осадка, выделяют
гидроокиси А1 и Fe аммиаком.
Смешанный охапок Н~Я;Оя+РЮН)з, прокаленный до
постоянного веса, выпаривают с H2F2+H3SO4 для удаления Si02l прокали-
Глава XII. Контроль химического состава стекла 339
вают и вычисляют содержание А12Оэ из полученного остатка по
разности после фотоколориметрического определения в остатке Fe203.
73) В сульфате натрия по растворении навески сульфата в
разбавленной НС1, не отфильтровывая нерастворимого остатка,
выделяют гидроокиси А1 и Fe аммиаком. Далее поступают, как указано
в п. 72.
74) В плавленых огнеупорах: муллите и цирконо-муллите —
определяют непосредственно оксихинолиновым методом.
Навеску около 0,2000 г пробы огнеупора, тонко измельченного
в стальной ступке, отмагниченного и просеянного через сито
10 000 отв/см2, спекают в платиновом тигле с 0,4 г Na2C03 (с
добавкой 0,03 — 0,05 г KN03) при f=1200—1250° в течение 2 час.
Обрабатывают спек в тигле 1—2 мл воды и 1 мл крепкой H2S04 при
нагревании. По разрушении спека добавляют 10 мл H2F2 и
выпариванием удаляют Si02, обращая при этом внимание на полноту
удаления фтора. Для извлечения алюминия в виде алюмината
остывший остаток сернокислых солей обрабатывают раствором NaOH
и отфильтровывают от осадка гидроокисей Zr, TL Fe, Mg и CaC03
(осаждающегося за счет примеси Na2C03 в NaOH). Для полноты
отделения А1 осадок промывают раствором NaOH. Фильтрат
вместе с промывными водами собирают в измерительную колбу
емкостью 250 мл; 2/s объема его подкисляют НС1, разбавляют водой
до 200 мл, вводят растворы NH4CH3COO индикатора бромкрезо-
лового пурпурного, разбавленный NH4OH (до перехода цвета из
желтого в пурпурно-фиолетовый), и 25%-ный уксуснокислый раствор
оксихинолина, осаждая таким образом А1 в виде оксихинолята
при нагревании. Осадок отфильтровывают при слабом
отсасывании на стеклянный фильтр, промывают сначала горячей, а затем
холодной водой, высушивают при 135—140° и взвешивают в виде
А1(СоНрОЫ)з- Множитель для пересчета веса осадка на А12Оэ
равен 0,1109.
Определение окиси марганца, Мп203
75) В стеклах типа Si02—A1203—CaO—MgO—K2O—Na2Of
содержащих дополнительно Мп203 от тысячных долей до 20%.
определяют одним из указанных ниже методов.
а) Фотоколориметрический метод применяют во
всех случаях, когда необходимо определить только содержание Мп
или когда количество его не превышает 0,5%. Навеску стекла от
0,1 до 1 г в зависимости от содержания Мп разлагают в платиновом
тигле со смесью H2F2+H2S04. Остаток солей переносят при
нагревании в стакан 20 мл HN03 (1:5) и кипятят до полного
растворения всех солей и удаления окислов азота. Поиливают 2 мл крепкой
Н3РО4+20 мл 0,5%-ного AgNO3+20 мл 20%-ного (NH4)2S208,
кипятят в течение 20 мин., при этом Мп + окисляется до иона пер-
манганата MnOj~ и раствор окрашивается в фиолетовый цвет.
Интенсивность окраски раствора фотоколориметрируют по нулевому
метопу на дифференциальном фотоколориметре, например типа
«ФЭК-М», пользуясь зеленым светофильтром. Предварительно
должны быть построены калибровочные кривые в препелах
концентраций: от 0,10 до 1,0 мг Мл 100 мл и от 0,01 до 0,10 мг Мп «100 мл.
340 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
б) Объемный или весовой метод — применяют в
ходе полного анализа стекла, если содержание марганца не
менее 0.5%.
Выделив марганец в виде Н2МпОз, как описано в п. 66, б при
анализе бутылочного стекла, осадок прокаливают при /=950—1000°
и взвешивают в виде Мп304 или осадок Н2Мп03 растворяют в
титрованном растворе НгСг04, избыток которой определяют перман-
ганатометрическим методом.
Определение окиси лаитана, Ьа2Оз
76) В силикатном электродном стекле (состав см. п. 46) и
стеклах подобного типа с содержанием Ьа2Оз от 0,2 до 40%
0,5000 г стекла разлагают смесью H2F2+HCI04+HN03f остаток
солей обрабатывают разбавленной HCI, создают среду с рН^5 и
выделяют титан в осадок гидролизом посредством кипячения.
Переносят испытуемый раствор вместе с осадком Ti(OH)4 в
измерительную колбу емкостью 250 мл, а затем в аликвотной части фильтрата
(100 мл) определяют La^ комплексометрическим методом прямого
титрования трилоном-Б при рН»7 с индикатором хромоген —
черным «ЕТ-00».
Определение окиси циика, ZnO
77) В термометрическом стекле типа 16 (состав см. п. 5) и
подобных стеклах окись цинка определяют объемным гексоферрат-
ным методом.
Определение окиси никеля, NiO
78) В силикатных стеклах, содержащих NiO, определяют
Ni(NH3)f~*~ полярографически, после разложения навески стекла
смесью H2F2+H2SO4 и растворения остатка солей в НС1. Поляро-
графируют с внешним анодом методом добавок, фон: I н. NH4OH+
+0,2 н. NH4CI, Ev2=—1,02 в., нас. к. э.
Определение окиси кобальта СоО
79) В силикатных стеклах, содержащих СоО, определяют Сс +
полярографически после разложения навески стекла смесью H2F2+
+ H2S04 и растворения остатка солей в HC1. Полярографируют с
внешним анодом методом добавок, фон: 1 н. NH4OH+0,2 н. NH4C1,
Е% =—1,3 в., нас. к. э.
Определение окиси свинца, РЬО
80) В стеклах типа: Si02 — В2Оз — А1203 — РЬО — СаО —
Мг;0—КгО—Na20 (например, стеклах 3C-4 и 17, применяемых в
электровакуумной промышленности) — определяют одним из
указанных ниже методов.
э) Из отдельной навески, когда необходимо определить только
содержание в стекле РЬО.
Глава XI/. Контроль химического состава стекла 341
Весовой хроматный метод — при содержании РЬО от
0,5 до 80% и при общем количестве окислов Ti02+AI203+Fe203
<5°/о. Навеску стекла от 0,1 до 1 г (в зависимости от содержания
РЬО) разлагают смесью H2F2+HNO3, причем обработку HNO3
производят трижды до полного удаления Fl~~. Сухой остаток
азотнокислых солей растворяют при нагревании разбавленной HNO3 и
нейтрализуют NH4OH. Разбавляют раствор водой до 40 мл,
подкисляют 2 мл 2 н. HNO3, нагревают до кипения и медленно (в
течение ~ 5 мин.) прибавляют по каплям при размешивании 20 мл 0,025
молярного раствора К2СГ2О7. Раствор с осадком выдерживают 1 ч.
15 м. при обыкновенной температуре, фильтруют под уменьшенным
давлением на стеклянный фильтр № 3. Высушивают при /=110° в
течение 20 мин. и взвешивают в виде PbCrOj. Множитель для
пересчета РЪСЮ* на РЬО равен 0,6906.
Электролитический метод (при содержании РЬО до
6—7%). Свинец выделяют на аноде в виде РЪ02 из сильно
азотнокислой среды при силе тока 2 а, напряжении 2—3 в, при f=50—60°
и при перемешивании раствора механической мешалкой. В качестве
электродов применяют платиновые сетчатые электроды Фишера.
б) В ходе полного анализа стекла
Комплексометрический метод. Навеску стекла от
0,2 до 1 г (в зависимости от содержания РЬО) разлагают смесью
H2F2+H2SO4. Остаток солей обрабатывают разбавленной НС1 по
возможности до полного растворения PbS04 и переносят раствор
иногда (вместе с частью нерастворившегося PbSO* в коническую
колбу емкостью 250 мл. Выделяют РЬ2+ сероводородом в виде PbvS.
По отфильтровывании осадка PbS и промывании сероводородной
водой его растворяют на фильтре горячей разбавленной HN03 и
выпаривают раствор на водяной бане досуха. Заканчивают
определение трилонометрически по остатку, оттитровывая избыток трило-
на-Б титрованным раствором ZnS04-
Фильтрат от PbS может быть использован для последующих
определений R2O3, СаО и MgO.
Весовой сульфатный метод. Выделяют РЬ2+ в виде
PbS, как для комплексометрического определения, и преврашают
PbS в PbS04, сжигая фильтр и обрабатывая осадок в тигле HN03+
+ H2SO4. Прокаливают лри f=525—550° и взвешивают в виде
PbS04-
81) В стеклах типа, указанного в п. 80 и в сложных стеклах,
содержащих дополнительно Sb, Mn, Ni, Co, Zn, Cd и Си (при
содержании РЬО до 20%), определяют полярографическим
методом.
После разложения навески стекла смесью H2F2+H2SO4 и
растворения остатка солей в крепкой НС1 разбавляют раствор водой
в измерительной колбе и полярографируют РЪ2+в аликвотнои части
раствора I н. по HCI при потенциале Е1 г=—0,43 в., нас. к. э.
82) В свинцовом сурике — РЬз04 — определяют комплексометри-
чески. 0,2000 г РЬ304 растворяют при нагревании до кипения
в 25 мл HN03 (1 :30) с добавкой 2—3 капель глицерина и в
полученном таким образом растворе после предварительной подготовки
титруют РЬ2+ трилонометрически.
342 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Определение окиси меди, СиО
83) В стеклах типа: Si02—В203—Sb203 (до 3%) — SnO (до
3%)—А1203 (до 5%)—Ре2Оз (в десятых долях процента)—СиО
(0,1—25%)—СаО (до (12%)—MgO (до 5%) — КгО — Na20~
определяют в отдельной навеске фотоколориметрическим методом
в виде синего аммиачного комплекса.
После разложения навески стекла (от 0,1 до 1 г в зависимости
от содержания СиО) смесью H2F2+H2S04 остаток солей
растворяют в разбавленной H2S04, раствор частично нейтрализуют
NHjOH, прибавляют сегнетовой соли1 и снова NH4OH в таком
количестве, чтобы в колориметрируемом объеме концентрация
NH4OH=3—5 н. Возникшую синюю окраску аммиачного комплекса
меди фотоколориметрируют по нулевому методу с желтым
светофильтром, характеризующимся максимумом пропускания при 'max—
— 640 ммк. Предварительно строят калибровочную кривую от 1 мг
Си в 100 мл.
84) В стекле хромово-медном типа зеленого сигнального
(состав см. схему 2,а) для дробного определения мед-и пользуются
методом внутреннего электролиза, в ходе же полного
анализа медь выделяют методом внешнего электролиза.
При применении метода внутреннего электролиза
(когда электролиз проходит без использования какого-либо
внешнего источника постоянного тока, например, аккумулятора, как
внутри гальванического элемента) навеску стекла после разложения
со смесью H2F2+H2S04 растворяют в разбавленной HC1, затем
создают слабо солянокислую среду и опускают в раствор замкнутые
электроды: цинковый анод и платиновый катод— сетчатый электрод
Фишера (предварительно взвешенный). Выдерживают электроды в
растворе, пока не прекратится выделение меди на катоде, после
чего последний обмывают водой и спиртом, высушивают при /=
= 100—105° и взвешивают. По разности в весе катода до и после
электролиза вычисляют содержание меди в стекле в процентах.
Множитель для пересчета Си на СиО равен 1,2517.
При применении метода внутреннего электролиза
(когда источником тока служит, например, свинцовый аккумулятор
на 4 в) медь выделяют из нагретого до 70—80° сернокислого
раствора, полученного разложением навески стекла смесью H2F2+H2S04f
при этом пользуются сетчатыми платиновыми электродами Фишера.
Электролиз проводят при силе тока ~ 2,5 а и напряжении ~ 2,4 в.
Фильтрат после выделения меди может быть использован для
дальнейших определений.
85) В стекле типа красного сигнального (состав см. схему 2, б)
определяют Си методом внешнего электролиза в фильтрате после
выделения Ва в виде Ba2S04.
86) В стекле типа Si02 — В203 — А1203 — СиО (от сотых
долей до 20%) — СаО — MgO — К2О — Na2Of а также в стеклах,
дополнительно содержащих Cd, Ni, Co, Zn и Мп — определяют п о -
лярографическим методом в отдельной навеске. После
1 Раствор сегнетовой соли вводят для того, чтобы в аммиачной среде
удержать в растворе в виде виннокислых комплексов ионы Sb, Sn, Al. Fe.
Ca. Mg и таким образом избежать необходимости их выделения.
Глава XII. Контроль химического состава стекла 343
разложения навески стекла (от 0,1 до 1 г в зависимости от
содержания СиО) смесью H2F2—H2S04 остаток солей растворяют в
разбавленной НО. В полярографируемом растворе создают фон 1 н.
NH4OH+l н. NH4C1 и при соответствующей чувствительности
гальванометра полярографируют исследуемый раствор. Так как медь в
этом фоне дает 2 волны: £i2=—0,24 и Е^ =—0,50 в. нас. к. э., то
расчет производят по величине второй волны, причем при
определении методом расчетного коэффициента учитывают влияние фона.
Определение окиси сурьмы, Sb203
87) В стеклах типа: Si02—Sb203 (до 5—10°/о)—В203—А1203—
СаО—MgO— K2O—Na20. а также в стеклах, дополнительно
содержащих Мп, Zn, Cd, N1, Со и Си, определяют
полярографическим методом в отдельной навеске.
После разложения навески стекла смесью H2F2+H2S04
полученный остаток солей высушивают на воздушной бане до полного
удаления избытка H2S04. Сухой остаток растворяют в
разбавленной HCI, прибавляют раствор солянокислого гидроксиламина,
пропускают Н2, прибавляют раствор желатина и полярографируют
в растворе I н. по НС1 при соответствующей чувствительности
гальванометра, £i/=—0,15 в., нас. к. э.
88) В трехокиси сурьмы, Sb203 определяют перманга-
натометрическим методом. Около 0,5000 г Sb203
растворяют в НС1, прибавляют H2S04, сильно разбавляют водой,
кипятят и переносят в колбу емкостью 259 мл. К 50 мл раствора
прибавляют значительные количества MnS04 и титруют 0,05 н. КМп04.
Титр 0,05 н. КМп04 по Sb203 равен 0,0036 г.
Определение двуокиси олова, Sn02, и элементарного олова, Sn
89) В -стеклах составов, указанных в п. 87. Разлагают навеску
стекла и подготовляют раствор для полярографирования так же,
как в п. 87. Ei, ——0,4 в., нас. к. э. Фон—1 н. НС1. Результаты
определения выражают в пересчете на Sn02.
90) В стекле типа «медный рубин» (состав см. схему 2,6)
определяют в общем ходе анализа весовым методом. Выделяют Sn
путем гидролиза в процессе кипячения азотнокислого раствора в
виде H2Sn03- Фильтруют и осадок прокаливают до Sn02.
Результаты анализа выражают в пересчете на Sn.
Определение потерь при высушивании и прокаливании
Методы определения потери при высушивании (воды —
механической, гигроскопической, кристаллогидратной) и потери при
прокаливании (воды — общего количества, органических примесей и
С02) указаны в табл. на стр. 344.
344 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
Материалы
Определяемые компоненты
Температура, при
которой прои водится
определите в С
91) Определение потери при высушивании (в %)
Каолин, глина
И вестняк
Доломит
Плавиковый шпат
Натрий кремне фтористый
Сульфат натрия
природный
Сульфат натрия
искусственный
Влага гигроскопическая1
Общее количество воды
(механической и
гигроскопической)
Общее количество воды (ме-
хаии еской, гигроскопической
и крнсталлоги,ратной)
Общее коли (ество воды
(механической, гигроскопической,
кристаллопиратной и
химически-связанной—из бисульфата)!
105—110
105—110
250
250
92) Определение потери при прокаливании (в %)
(Потеря при прокаливании минус влага гигроскопическая)
Песок
Каолин, глина
Полевой шпат и
пегматит
Доломит, известняк
Стекло
Вода гигроскопическая, гид-
ратная и хими !ески-сви: аниап,
СО, из примесей карбонатов и
органические примеси
Вода пмратиая и химически-
связанная, COt нз примесей
карбонатов и органические
примеси
Вода гигроскопическая, гид-
ратная и хими 1ескн-свя: энная,
СОя из примесей карбонатов
и органические примеси
Н8О>110°, СО, и
органические примеси
Вода и С02. поглощенные
порошком стекла из воjдуха
при растирании пробы2
1000-1200
1000—1200
1000—1200
1000—1100
400—450
'Результаты определения гигроскопической влаги не вводят в сумму
анализа, а указывают отдельно. Результаты же аиалига вещества по всем другим
определениям выражают иа воыушно-сухую навеску (в %).
а Результаты опре деления потери при прокаливании не вводят в сумму
анализа стекла и не указывают. Результаты же анализа стекла по всем другим
определениям выражают на прокаленную навеску (в %).
3. СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКТИВЫ
И НЕОБХОДИМЫЕ РЕАКТИВНЫЕ РАСТВОРЫ1
Объемное определение S03 (см. п. 26)
1. Родизоновокислый натрий — индикаторный раствор. 15—
20 мг реактива растворяют в 5 мл НгО, раствор должен быть
свежеприготовленным.
2. Хлористый барий, ВаС12 — 0,1 н. титрованный раствор.
1 Общеупотребительные химические реактивы: кислоты, щелочи, соли,
индикаторы и их обычные растворы здесь не приведены.
Глава XII. Контроль химического состава стекла 345
Ацидиметрическое определение Р205 (см. п. 27)
1. NaOH — 18 н. раствор. Растворяют в воде 720 г NaOH и
разбавляют до объема, равного 1 л. Хранят в облитой изнутри
парафином бутыли с резиновой пробкой (пересыщенный раствор по
отношению к №2СОз).
2. NaOH — 0,1 н. раствор (не содержащий углекислых солей)
приготовляют разбавлением 18 н. NaOH водой, не содержащей С02.
Титр раствора устанавливают по 0,1 н. титрованному раствору НС1.
3. Буферный раствор с рН = 4,63. Смешивают 17 мл 1,3 молярного
раствора СН3 COONa • ЗН20, 25 мл 1,0 м СН3СООН и 360 мл воды
в склянке с притертой или резиновой пробкой.
4. Буферный раствор с рН=8,98. Смешивают 130 мл 0,1 я
буры, 40 мл 0,1 м НС1 и 230 мл воды в склянке с притертой или
резиновой пробкой.
5 Метиловый красный (метилрот) —0,1%-ный спиртовой
индикаторный раствор.
6. Смешанный спиртовой индикаторный раствор: 1,0 г
фенолфталеина + 0,08 г диметилового желтого растворяют в 100 мл
спирта.
7. Дистиллированная вода, не содержащая С02 (свежепроки-
пяченная).
Колориметрическое определение F1— (см. п. 29)
1) NaF х. ч. или ч. д. а. твердая соль.
2) Хинализарин — индикатор, твердый препарат.
3) Цирконий азотнокислый, кристаллический х. ч. или ч. д. а.
Объемное определение В2Оа (см. п. 32)
1) Паранитрофенол — 1 г индикатора растворяют в 75 мл
перегнанного этилового спирта и разбавляют водой до 100 мл.
2) NaOH — 0,1 н. раствор, не содержащий углекислых солей
(с добавкой ВаС12). Установка титра: 0.5000 г свежеперекристалли-
зованной буры растворяют в 40—50 мл прокипяченной воды,
прибавляют 4—5 капель фенолфталеина, 2—3 г маннита и титруют 0,1 н.
NaOH до получения ясно-розовой окраски, не исчезающей от
последующего прибавления маннита. Вычисляют коэффициент
нормальности 0,1 н. NaOH из соотношения: Na2B407 • 10Н2О—2NaOH
381,43 г —80,02 г.
3) Маннит или глицерин.
Оксихинолиновый метод определения Li20+№20+КгО (см. п. 38)
1) Оксихинолин — 2,5%-ный уксуснокислый раствор: 12,5 г
оксихинолина обрабатывают 25 мл ледяной уксусной кислоты при
слабом нагревании до растворения. Полученный раствор вливают
в 450 мл нагретой до 60° воды. Охлаждают, фильтруют (если
требуется) и разбавляют водой до 500 мл;
2) 0,02%-ный спиртовой раствор ортокрезолфталеина.
Определение Na20 уранилацетатным методом (см. п. 44)
1) Раствор магний-уранилацетата приготовляют из следующих
реактивов:
346 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
уксуснокислый уранил [иОг(СН3СОО)2-2Н201 ... 34 г
уксуснокислый магний [Mg(CH3GOO)2l 10) г
уксусная кислота 100% (СНаСООН) ". 20 мл
спирт этиловый £0% (С2Н5ОН) . . • 500 мл
дистиллированная вода до 1000 мл
Ацетаты уранила и магния вместе с уксусной кислотой,
спиртом и 300 мл воды нагревают на водяной бане до 70° в конической
колбе, прикрытой часовым стеклом, до получения прозрачного
раствора.
После охлаждения раствор разбавляют дистиллированной
водой до объема в 1000 мл и через несколько часов отфильтровывают.
Комплексометрический метод определения СаО (см. п. 50—56),
MgO (см. п. 57—61), Fe203 (см. п. 68), А1203 (см. п. 70), La203
(см. п. 76), РЬО (см. п. 80).
\ Приготовление раство-
1. Трилон-Б I ров см. „Инструкцию по
Сернокислый магний (MgOS4« I определению жесткости
• 7Н20)—фиксанал, индикатор кис- | воды комплекснометричес-
лотный хромотемно-сииий I ким методом", прнлагае-
J мую к набору реактивов
2) Сульфосалициловая кислота (для определения Fe203).
3) Триэтаноламин (для лабораторных работ) — 1 м раствор
(для определения MgO и La203).
4. Диметилнафтидин — индикаторный 1%-ный раствор в
ледяной уксусной кислоте (для определения А1203).
Фотоколориметрическое определение ТЮ2 (см. п. 64)
1) Двуокись титана, х. ч. или ч. д. а.
2) Пергидроль (30%-ный раствор Н202) или перекись
водорода (3%-ный раствор) х. ч. или ч. д. а.
Фотоколориметрическое определение Сг202 (см. п. 65)
I) Хромовокислый калий, КгСг04 х. ч. или ч. д. а.
2) Азотнокислое серебро, AgN03.
3) Надсериокислый аммоний. (NH4)2S2Oe.
4) Дифенилкарбазид: 0,15 г твердого препарата + 15 мл
С2Н5ОН слабо подогревают до растворения. Раствор должен быть
свежеприготовленным.
Фотоколориметрическое определение Fe20$ (общего количества
окислов железа) (см. п. 66 и 67)
1) Железоаммониевые квасцы, (NH4)2S04. Fe2(S04)3. 24H20,
х.ч. или ч.д.а.
2) Сульфосалициловая кислота, х.ч. или ч.д.а.
Фотоколориметрическое определение FeO (см. п. 69)
1) Соль Мора. (NH4)2S04.FeS04.6H20. х.ч. или ч.д.а.
2) о—а'— дипиридил.
- Глава XII. Контроль химического состава стекла 347
3) Тимолбляу (тимоловый синий)—тимолсульфофталеии.
4) Бура, Na2B407 • lUH2Of х.ч. или ч.д.а.
Весовое определение Al2Oz оксихинолиновым методом (см, п. 74)
1) Оксихинолин — 2,5%-ный уксуснокислый раствор.
2) Бромкрезоловый пурпурный индикаторный раствор.
Объемное определение ZnO (см. п. 77)
1. Сернокислый цинк, ZnSO* — стандартный раствор: 2,0000 г
гранулированного х.ч. или ч.д.а. металлического Zn заливают в
измерительной колбе емкостью 1000 мл 17,5 мл НгО и 2,5 мл H2SO4
(удельный вес 1,83—1,84), неплотно закрывают пробкой, оставляют
на 4—5 дней, разбавляют водой до метки и перемешивают.
2) Сернофосфорная смесь: 150 мл х.ч. H2S04 (удельный вес
1,£3—1,84) приливают к 700 мл воды, по охлаждении добавляют
151) мл х.ч. Н3Р04 (удельный вес ~~1,7) и перемешивают.
3) (NH4)2S04— 25 г соли растворяют в 100 мл воды.
4) Дифениламин—1 г индикатора растворяют в 100 мл х.ч.
H2S04 (удельный вес 1,83—1,84).
5) KsFe(CN)6 — твердая соль.
6) K.4Fe(CN)6 — титрованный раствор.
Растворяют 21,1 г х.ч. K4Fe(CN)6 и 0,3 г х.ч. K3Fe(CN)6 в воде
и разбавляют раствор до 1 л. Выдерживают 3—4 дня и хранят в
темной склянке. Титр устанавливают следующим образом. К 25 мл
стандартного раствора ZnS04 в стакане емкостью 200—250 мл
приливают 20 мл сернофосфорной смеси (реактив 2) и 10 мл 25%-ного
(NFUhSOi (реактив 3). Смесь нагревают до кипения и, добавив по
стенке стакана 5 капель дифениламина (реактив 4), титруют (см.
п. 77) раствором K4Fe(CN)6 до устойчивой зеленовато-голубой
окраски раствора.
__ 25-0,0024894 0,0622
где 25 — число мл стандартного раствора ZnSO*;
0,0024894 — титр стандартного раствора ZnS04 no ZnO;
v — число мл раствора K4Fe(CN)6, пошедшее на
титрование.
Полярографические определения СиО (см. п. S3), Sb2Os
(см. п. 87), SnO (см. п. 89).
В качестве исходных веществ для приготовления стандартных
растворов необходимы соответствующие .металлы высших марок.
Разложение силикатов. Фтористоводородная кислота, H2FW
~40%-ная х.ч.
4. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОСНАЩЕНИИ ХИМИЧЕСКОЙ
ЛАБОРАТОРИИ В СТЕКОЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Помимо обычно входящих в лабораторию комнат (весовая,
физико-химическая, аналитический зал и т. д.), в составе лаборатории
должна быть особая комната для работы с плавиковой (фтористо-
348 Раздел первый. Физико-химические свойства стекла
водородной) кислотой. Она должна быть оборудована усиленной
вентиляцией и тягой из вытяжных шкафов ввиду сильной ядовитости
фтористого водорода. Желательна герметизация комнаты или какие-
либо другие приспособления во избежание попадания паров
фтористоводородной кислоты в соседние помещения. Комната должна
быть расположена вдали от других аналитических комнат (ближе
к выходу из помещения), с удлинением вытяжной трубы иад крышей.
При оборудовании комнаты может быть применено органическое
стекло.
Специфическое оборудование
1) Платиновые изделия (ГОСТ 6563—58):
Тигли высокие
N 100—6, емкостью 18 мл (вес с крышкой — 20 г)
N 100—7, » 25 » ( » » » — 28 »)
N 100—8. > 32 » ( » » > —32 г)
Чашки круглодонные:
N 115—3, емкостью 63 мл (вес —28 г)
N 115—4, » 100 » ( » —43 »)
N 115—5, » 160 » ( » —61 »)
Шпатели 209—12 (вес —4,7 г).
Наконечники для тигельных щипцов № 506 (вес 1 пары 5,7 г).
Воронка коническая № 122—2 (вес ~ 35 г).
2) Перегонный аппарат с холодильником для плавиковой
кислоты из палладия, № 412 (вес — 380 г).
3) Ступки агатовые с пестиком, внешний диаметр 8, 10, 12
и 14 см.
4) Ступки из природного кварца с пестиком, внешний диаметр
8, 10, 12 и 14 см.
5) Печи муфельные и тигельные с максимальной температурой
нагрева, равной 1350° (с металлическим нагревателем или сили-
товые).
6) Горелки газовые паяльные лабораторного типа.
ЛИТЕРАТУРА К ПЕРВОМУ РАЗДЕЛУ
К главе I
1. А п п е н А. А., Расчет свойств силикатных стекол,
Инструкция, М., Промстройиздат, 1956.
2. Б о к и и Г. Б., Введение в кристаллохимию, М., Изд.
Московского университета, 1954.
3. Белов Н. В., Некоторые применения теории
минерализаторов, Известия АН СССР (серия геологическая), №6, 1951, 44—48.
4. Барзаковский В. П., Добротин Р. Б., Труды
Д. И. Менделеева в области химии силикатов и стеклообразного
состояния, Изд. АН СССР, 1960.
5. Евстропьев К- С. и Торопов Н. А. Химия кремния
и физическая химия силикатов, Промстройиздат, 1956.
6. М а з у р и н О. В., Электрические свойства стекла. Труды
ЛТИ имени Ленсовета, Л., 1962.
7. Строение стекла. Труды совещания по строению стекла, Изд.
АН СССР, 1955.
8. Стеклообразное состояние. Труды III совещания по
строению стекла. Изд. АН СССР, 1960.
9. Kuan-Han Sun, Fundamental condition of glass formation,
Jour. Amer. Ceram. Soc, 30, (9), 277, 1947.
10. S t e v e 1 s J. M., Progress in the Theory of the Physical
Properties of Glass, New York, Amsterdam, London, Brussel, 1948.
M. Z a ch а г i a s e n W. H.f The atomic arrangement in glass
Jour. Amer. Chem. Soc, 54, 1932, 3841—3851.
12. W а г г е п В. E. Summary of work on atomic arrangement
in glass, Jour. Amer. Ceram. Soc, 24, (8), 1941, 256—261.
13. Modern Aspects of the Vitreous State, Editor J. D.
Mackenzie, London, Butterworths, 1960.
14. Eitel W., The Pysical Chemistry of the Silicates Chicago,
Illinois, 1954.
il5. Prod'Homme L., Certains espects de revolution thermicfue
et de la stabilisation des properietes du verre, Paris, 1957.
К главе II
1. Белянкин Д. С, Лапин В. В., Торопов Н. А.,
Физико-химические системы силикатной технологии, Промстройиздат,
1954.
2. Евстропьев К- С. и Торопов Н. А., Химия кремния и
физическая химия силикатов, Промстройиздат, 1956.
350
Литература
К главе III
1. А п пен А. А., Шишов К- А., Каялова С. С,
Зависимость поверхностного натяжения сложных силикатных расплавов
от их состава, Журн. физич. химии, 26 (8), 1952, 1131—1138.
2. А п п е н А. А., Опыт классификации компонентов по их
влиянию на поверхностное натяжение силикатных расплавов, Журн.
физич. химии, 26 (Ю). 1952, 1399—1404.
3. А з а р о в К- П., Роль кислотности и основности в процессе
смачивания твердых веществ силикатными расплавами. Сборник
трудов Новочеркасского политехнического института, вып. 24 (38),
9—19, 1953.
4. Е в с т р о п ь е в К- С, П а с п е л о в Б. А., Вязкость стекол
системы Na2Si20s — PbSi03 в области температур размягчения,
Журнал физ. хим., т. 15, № 1, 1941.
5. Каялова С. С, Смачивание молибдена различными
силикатными расплавами, Журнал прикладной химии, т. XXX, IV, № 6,
1961, 1357—1359.
6. М а р и н и н а В. Т., Б о т в и н к и н О. К-, Изучение явлений
смачивания и прилипания силикатных расплавов на твердых
поверхностях. Труды ВНИИС, вып. 33, 1953, 3—11.
7. О х о т и н М- В., Приближенное вычисление вязкости стекол
по заданному составу, «Стекольная и керамическая
промышленность» № 3, 1947.
8. Охотин М. В7и Бажбеу к-М е л и к о в а И. Г., К
вопросу о температурной зависимости поверхностного натяжения
силикатных стекол, Журн. физич. химии, 26, 1952, 1824.
9. П е р м и н о в А. А., П о п е л ь С. И., Смирнов Н. С,
Смачивание железа и его окислов расплавленными силикатами.
Изв. высших учебных заведений. «Черная металлургия» № 12,
1958, 35—39.
10. Пресно в В. А., Новодворский Ю. Б., Я кубе-
н я М. П., Основы техники и физики спая, Томск, Изд. Томского
университета, 1961.
11. Ребиндер П. А. и др., Физико-химия флотационных
процессов, Металлургиздат, 1933.
12. С л а в я н с к и й В. Т., Автоматический вискозиметр ГОИ.
Издание «Передовой научно-технический и производственный опыт»,
М., изд-во филиала Всесоюзного ин-та научной и технической
информации, 1958.
13. Славянский В. Т., Новикова М. П., Исаева Л. В..
Крестникова Е. Н., Вязкость силикатных стекол в зависимости
от их химического состава. Оптические флинты. Журнал ОПМ Л° 1,
1958, стр. 53.
14. Скорняков М. М., Вязкость стекол системы ЫагБЮз—
PbSi03—Si02 в области высоких температур. В сборнике «Физико-
химические свойства тройной системы окись натрия, окись свинца,
кремнезем». Изд. АН СССР, 1949.
Литература
351
15. Сл а вя некий В. Т., Крести и ков а Е. Н., Вязкость
силикатных стекол в зависимости от их химического состава.
Тяжелые кроны, «Оптико-механическая промышленность» № 10,
1958, стр. 35.
16. Славянский В. Т., О температурной зависимости
вязкости жидкостей и расплавленных стекол. Журн. физ. хим., т. 27,
6. 12, 1953, стр. 1776—83.
17. Черняк М. Г. и Н а й д у с Г. Г., Исследование
смачиваемости расплавленным стеклом некоторых "Материалов, Журнал
технической физики, т. XXVII, вып. 10, 1957, 22С8.
18. Ким Ы н-с а н, Вязкость натрий — калий — магний алюмо-
силикатных стекол в области температур отжига. Диссертация,
Ленинградский технологический институт имени Ленсоаета, 1952.
19. W а с h b u г u G. W., S h e 11 о n G. R., WibmanE. E..
University of Illinois, Bull. № 140, 1924. ЛонгБ, Физические
свойства и варка стекла, Гизлегпром, 1938, стр. 18.
20. К а р n i с к у J. A., F a i г b a n к s Н. V. and К о е h 1 е г W. А.,
Study of Adherence of Molten Glass to Heated Metals, J. Am. Cer.
Soc. 32, 305, 1949.
21. Kingery W. D., Surface Tension of Some Liquid Oxydes
and Their Temperature Coefficients, Jour. Amer. Ceram. Soc, 42, (l,j»
6—40, 1959.
22. P а г i к h N. M., Effect of Atmosphere on Surface Tension of
Glass, Jour. Amer. Ceram. Soc, 41, 18, 1958.
23. G e 1 h о f f G., Thomas M., Физические свойстза стекол в
зависимости от состава III. Вязкость стекол Zschr f. Techn. Phys.
1926, т. 7, № 6, стр. 260—78.
24. Come f ого J. E. and Hursh R. K., Wetting of A1203 —
SiC>2 refractories by Molten Glass (1) Measurement of Wettings, (II)
Effect of Wetting on Penetration of Glass into Refractory, J. Am. Cer.
Soc. 35, 130, 142, 1952.
25. Z а с k а у V. F., Mitchell D. W., Mitoff S. P. and
Pask J. A., Fundamentals of Glass-to-Metal, Bonding: 1, Wettability
of Some, Group I a Group VIII, Metals by Sodium Silicate Glass,
J. Am. Cer. Soc 36, Na 3, 84, 1953.
К главе IV
1. Курлянкин Ф. А. и др., Влияние газовой среды на
кристаллизацию кварцевого стекла, Сборник «Акад. Д. С. Белянкину к
семидесятилетию со дня рождения и сорокапятилетию научной
деятельности», Изд-во АН СССР, 1946, 536—543.
2. Б о т в и н к и н О. К., К а м ц е в а Л., Влияние степени
химической неоднородности стекломассы на кристаллизационные
свойства стекла, Научно-техн. инф. бюлл. ВНИИС, 1955, № I—2,
19—35; Труды ВНИИС, вып 38, 3—17, 18—37, М., 1957.
3. Бережной А. И., Светочувствительные стекла и стекло-
кристаллические материалы типа «пирокерам», М., ВИНИТИ, 196Э.
4. В и н ч е л л А. Н., Оптика и микроскопия искусственных
минералов, Л., Госхимиздат, 1933.
352
Литература
5. Г о л ь д е н б е р г Л. Г., Полляк В. В., О выборе
оптимального состава оконного стекла, «Стекло и керамика», 1955, 12,
11—16.
6. 3 а к А. П., И о ф е С. И., Кристаллизация промышленных
стекол. Приложение: С. Д. Четвериков, Н. С. Мануйлова. К
вопросу о кристаллических фазах в промышленных стеклах системы
Si02—СаО—MgO—А1203—Na2Of M. — Л., Гизлегпром, 1937.
7. 3 а к А. П., Г у р е в и ч А. А., Р а д и н а А., Влияние окиси
стронция иа кристаллизацию стекла. Сборник «Новейшие работы
по физико-химии стекла», М. — Л., Гизлегпром, 1936, 118—122.
8. К У м а н и н К- Г., Мухин Е. Я., Об управлении
кристаллизационной способностью промышленных стекол,
«Оптико-механическая промышленность», № it 1947, 21—25.
9. К и н д Н. Е., Кристаллизационная способность плавленого
кварца. Труды, посвященные памяти акад. И. В. Гребенщикова,
М., 1956, 278—284.
10. К а й н а р с к и и И. С, Дегтярева Э. В.,
Кристаллизация кварцевого стекла, ДАН СССР, 1953, 91, 2, 355—358.
П. Китайгородский И. И., Стекло и стекловарение, М.,
Промстройиздат, 1950.
12. D i e t z e 1 А., Скорость роста кристаллов в технических
стеклах системы Na20—СаО—Si02, Sprechsaal, 1929, 62, № 28—
36, стр. 506—509, 524—525, 543—544, 562—568, 584—585, 603—604,
619—621, 638—639, 657—660; Glass lnd, 1930, 11, № 5—8.
13. К и т а и г о р о д с к и й И. И., Влияние окиси алюминия и
окиси магния на кристаллизацию стекла, М., ИНХ, 1928.
14. К и т а й г о р о д с к и й И. И., Кристаллизационная
способность доломитовых стекол, М., ИНХ, 1930.
15. К и та й город с к и й И. И., Кешишян Т. Н., Вар-
шал Б. Г., Зависимость кристаллизационных свойств оконного
стекла от величины алюмомагнезиального коэффициента, «Стекло
и керамика» № 2, 1955, 4—5.
16. Кешишян Т. Н., Варшал Б. Г., Файнберг Е. А.,
Изменение кристаллизационных свойств алюмомагнезиальных
стекломасс в зависимости от соотношения СаО : MgO: А120з. Труды
МХТИ имени Д. И. Менделеева, М., Промстройиздат, 1957,
237—246.
17. Кнапп О,. Кристаллизационные свойства
электровакуумных стекол, «Хим. и технол. силикатов», № 1, 1956, 96—101.
18. Китайгородский А. И. Рентгеноструктурный анализ
мелкокристаллических и аморфных тел, М.—Л., Гостехтеоретиздат,
1952.
19. Леонтьева А. А., Зависимость линейной скорости
кристаллизации от вязкости для стекол из системы Na20—Si02,
Журн. физ. химии, 15, 1, 1941, 134—141.
20. М у х и н Е, Я., Г у т к и н а Н. Г., Кристаллизация стекол
и методы ее предупреждения, М., Оборонгиз, 1960.
21. Михеев В. И., Рентгенометрический определитель минет
•ралов, Мм Госгеолтехиздат, 1957.
22. О х о т и н М. В., К вопросу о влиянии вязкости на
скорость кристаллизации силикатных стекол, Жури. физ. химии. 1954,
28» 2, 254—257.
Литература
353
23. О х о т и н М. В., Левина Р. С, Влияние повышенного
содержания MgO на кристаллизацию стекол, «Стекло и
керамика» № 11, 1954, 6—9.
24. О х о т и н М. В., Левина Р. С, Исследование линейной
скорости и температуры верхнего предела кристаллизации
силикатных стекол, содержащих В20з. Труды ВНИИС, вып. 36, 20—
26, М., Промстройиздат, 1956.
25. Педдль К. И., Пороки стекла. Л., 1931.
26. П р я н иш н и ков В. П., Кварцевое стекло, М.,
Промстройиздат, 1956.
27. Справочник химика, т. 3, 764 (Кристаллизация
непрозрачного кварцевого стекла), Л. — М., Госхимиздат, 1952.
28. Сильвестрович С. И., Рабинович Э. М.,
Стекловидно-кристаллические материалы, Журн. ВХО имени Д. И.
Менделеева, 5, 2, 1960, 186—191.
29. Т а м м а н Г., Стеклообразное состояние, М. — Л., ОНТИ,
1935.
30. Swift H. R., Влияние окиси магния и окиси алюминия на
скорость кристаллизации некоторых стекол в системе Na20—СаО—
Si02, J. Amer. Ceram. Soc., 1947, 30, 6, 170—174.
31. Preston E., Кристаллизационные соотношения в
натрий — кальций — магний — силикатном плоском стекле, J. Soc.
Glass Techn., 1940, 24, 104, 139—158 (Т).
32. D i e t z e 1 A., W i с k e г t H., Стеклообразование в системе
окись натрия — кремнезем. Glastechn. Вег., 1956, 29, 1, 1—4.
33. В г о w n S. D., К i s 11 е г S. S., Кристаллизация
высококремнеземистых стекол в системе А120з—Si02, J. Amer. Ceram.
Soc., 1959, 42t 6, 263—270; Экспресс-инф. «Силикатные
материалы», 1959, вып. 44.
34. D i e t z e 1 А., Идентификация продуктов расстекловыва-
ния в технических натрий — кальций — силикатных стеклах.
Glastechn. Ben, 1931, 9, 5, 307—309.
35. М о г е у G. W., Влияние окиси магния на расстекловыва-
ние стекол системы Si02—Na20—СаО, J. Amer. Ceram. Soc, 1930,
13, 10, 714—717.
36. D i e t z e 1 А., Влияние окиси магния на расстекловывание
стекол системы Na20—СаО—Si02. Glashutte. 1937, 67, 2f 23;
Glass, 1937, 14, 2, 60.
37. Влияние замещения СаО на MgO на свойства типичных
натрий — кальциевых стекол, J. Amer. Ceram. Soc, 1944, 27, 8,
221—225.
38. М о г е у G. W., Влияние глинозема на расстекловывание
стекол в системе Na20-—CaO—Si02, J. Amer. Ceram. Soc, 1930, 13,
10, 718—724.
39. M и 11 e n s i e f e n W., Zschimmer E., Влияние окиси
алюминия на расстекловывание стекол системы Na20—СаО—Si02.
Glastechn. Вег., 1931, 9, 5, 280—307.
40. Hoirak W., Sharp D. E., Влияние глинозема иа
расстекловывание некоторых стекол в системе Si02—Na20—СаО. Glass
Ind., 1936, 17, 5, 162—164.
354
Литература
41. Silverman W. В., Влияние АЬОз на расстекловывание
стекол в системе Na20—СаО—Si02, J. Amer. Ceram. Soc, 1939,
22, 11, 378—384.
42. S i 1 v e г m a n W. В., Влияние глинозема на
расстекловывание натрий — доломит — кремнеземистых стекол, J. Amer. Ceram.
Soc, 1940, 23, 9, 274—281.
43. Z e s h i m m е г E., D i e t z e 1 А., Кривые расстекловывания
плоского стекла, Sprechsaal, 1927, 60, № 7—12, стр. 110—112, 129—
131, 145—151, 165—169, 186—190, 204-209.
44. К е р р е 1 е г G., К 6 г n e г F., О некоторых важнейших
свойствах бутылочных стекол III b. Расстекловывание.
Sprechsaal, 1934, 67, № 41, стр. 623—624.
45. Zschimmer E., Правило свинцовых стекол для
промышленности хрустальных и оптических стекол, Sprechsaal, 1925,
58, 36, 576—578.
46. Н i r s с h W., Зависимость скорости кристаллизации
свинцового хрусталя от содержания в нем окиси калия. Glastechn.
Вег., 1932, 10, 12, 625—634.
47. G с р р е г t R., D i e t z e 1 А., Расстекловывание калий-
свинцово-силикатных стекол, лежащих на линии свинцовых стекол.
Sprechsaal, 1934, 67, 39, 591—593.
48. М о г е у G. W., Влияние борного ангидрида на
расстекловывание натрий-кальций-силикатных стекол, J. Amer. Ceram.
Soc, 1932, 15, 9, 457.
49. К n a p p О., Расстекловывание некоторых боросиликатных
стекол. Acta Technica, 1960, 28, № 1—2, 111—120.
50. Stookey S. D., Патент ФРГ № 962110, 8.4.57.
51. Cumulative Alphabetical and Grouped Numerical Index of
x-Ray Diffraction Data, Ph., ASTM.
К главе V
1. Аппен А. А., Расчег свойств силикатных стекол.
Инструкция, Промстройиздат, 1956.
2. К u a n-H an Sun, H. W. Safford and A. Silvermann
Review of Relation of Density and Refractive Index to Composition of
Glass. Jour. Amer. Ceram. Soc, 23, (11), 315—326, 1940; 23, (-12),
343—354, 1940.
3. M. L. H u g g i n s and К u a n-H an Sun, Calculation of
Density and Optical Constants of a Glass from its Composition in
Weight Percentage. Journ. Amer. Ceram. Soc, 26, (1), 4—11, 1943,
4. A. Johnson, S. S с h о 1 e s, and H. Simpson, Volume
Expansion of Glass at High Temperatures. Jour. Amer. Ceram. Soc,
33, (4), 144—147, 1950.
К главе V/
1. Алейников Ф. К-, Влияние некоторых
физико-механических свойств хрупких материалов ка процесс их шлифовки, Журн.
техн. физики 27 (12), 1957, 2725—2737.
Литература
355
2. Бартенев Г. М., Механические свойства и тепловая
обработка стекла, М., Госстройиздат, 1960.
3. Бартенев Г. М, О временной и температурной
зависимости прочности твердых тел, Изв. АН СССР, Отд. техн. наук
№ 9, 1955, 53.
4. Бартенев Г. М., Об оптической постоянной упругости
стекла при больших напряжениях, ДАН СССР, 91, 3, 1953, 523.
5. Гогоберидзе Д. Б., Твердость и методы ее
измерения, М., Машгиз, 1952.
6. Беляев Н. М., Сопротивление материалов, М., 1951.
7. Бережной А. И., Светочувствительные стекла и стекло-
кристаллические материалы типа «пирокерам», ВИНИТИ АН
СССР, 1960.
8. Д е р т е в Н. К-, Некоторые механические свойства
поверхностного слоя стекла. Автореферат докторской диссертации,
ЛТИ имени Ленсовета, Л. 1952.
9. Давиденков Н. Н., Динамические испытания
металлов, ОНТИ, 1936.
10. Демишев Г. К., Прибор для определения упругих
постоянных стекла и керамики, «Стекло и керамика» № 5, «1959, 31.
11. Журков С. Н., Томашевский Э. Е., Исследование
прочности твердых тел, ЖТФ, 25, 1, 1955, 66.
12. Зак А. Ф., Манько Ю. П., О прочности стеклянной
нити, Журн. легкой промышленности, № 1, 1952, 32.
13. Китайгородский И. И., Бережной А. И., «Стекло и
керамика» № 6, 1956.
14. К и т а й г о р о д с к и й И. И., С и л ь в е с т р о в и ч С. И.,
Эллерн Г. А., Стекла с повышенной микротвердостью, Труды
МХТИ им. Менделеева, вып. 27, М., Госстройиздат, 1959.
15. Л и о з я н с к а я С. Г., Тюремнова Н. А., «Стекло и
керамика», № 11, 1951.
16. М а т в е е в М. А., Семенов И. Н., Влияние химической
устойчивости стекла на его микротвердость, «Стекло и керамика»
№ 5, 1962, 8—10
17. Матвеев М. А., Клейменов Б. А., Расчеты по
технологии стекла, М. Гизлегпром, 1938.
18. Павлу шкин Н. М., Сентюрин Г. Г., Практикум
по технологии стекла, Промстройиздат, 1957.
19. Сборник статей. Стекло в строительстве, М.,
Госстройиздат, 1961.
20. С и л ъ в е с т р о в и ч С. И., Богуславский И. А., ДАН,
т. 129, № 6. 1959.
21. Технология стекла под ред. д-ра техн. наук И. И.
Китайгородского, М., Госстройиздат, 1961.
22. Ф р и д м а н Я. Б., Ударная вязкость и другие ударные
испытания, М, Машгиз, 1949.
23. X р у щ о в М. М., Б е р к о в и ч Е. С, Микротвердость,
определяемая методом вдавливания. Изд. АН СССР, 1949.
24 Ц е п к о в Л. П., К вопросу о влиянии масштабного
фактора на прочность стекла, «Стекло», Бюллетень ГИС, 3 (103),
1961.
25. Ц е п к о в Л. П., Бартенев Г. М., Экспериментальное
356
Литература
исследование усталости стекла, «Стекло», Бюллетень ГИС, 2,
1961.
26. Цеп ков Л. П., Влияние масштабного фактора на
прочность стекла, Диссертация, M.f 1960.
27. Ш р е и н е р Л. А.э Твердость хрупких тел. Изд. АН СССР,
1949.
28. Р о 1 а п у i M., О природе процесса разрыва, Zeitsch. f.
Phys.
29. Griffith А., Теория разрушения, Ргос. First Intern, congr.,
Appl., Mechanics Deljt, 63, 1924.
30. S h a n d E., Экспериментальное изучение разрушения
стекла, Journ. Amer. Ceram. Soc, 37, 12, 559, 1954.
31. Bakeir J., Preston F.t Влияние воды на прочность
стекла, Journ. Appl. Phys., 1, 170, 1946.
32. Preston F., Механические свойства стекла, Journ. Appl.
Phys., 13, 10, 623, 1942.
33. Westbrook J. H.t Hardness-temperature characteristics
of some simple glasses. Phys and chem of Glasses, I (№1), 32—
36, 'I960.
34. P e t z о 1 d A., W i h s m a n n F. und К a m p t z H., Die
Microeindruckharbte einiger Silikatglaser und ihre atomistishe Den-
tung. Glastechn. Ber.. 34 (2), 56—71, 1961.
35. Foppl A., Die Sprodigkeit von Glas (Хрупкость стекла),
Glastechn. Ber., 5, 111, -1923.
36. Rufi A., Einflufi der Glas-Herstellung und Verarbeitung auf
seine Sprodigkeit. (Влияние изготовления и обработки стекла на
его хрупкость), Glastechn. Ber., № 9—10, 1931.
37. Н a w а г d R., The Behaviour of Glass under Impact and
Static. Loading. (Поведение стекла при ударных и статических
нагрузках), Journ. Soc. Glass Techn., 125, 5, 1944.
К главе VIf
1. Ботвинкин О. Км Физическая химия силикатов, Пром-
стройиздат, 1955.
2. Бартенев Г. М., Механические свойства и тепловая
обработка стекла, Госстрой из дат, 1960.
3. Бартенев Г. М. и Лиознянская С. Г.,
Сравнительная оценка различных методов испытания термостойкости,
«Заводская лаборатория», № II, 1951.
4. В е с е л о в с к и и С. Ф., Стеклодувное дело, Издательство
АН СССР, 1952.
5. Д е в я т к о в а Е. Д., Петров А. В., Смирнов И. Л.,
М о й ш е с Б. Я., Плавленый кварц как образцовый материал при
измерении теплопроводности, ФТТ, I960, 2 (4), 735—740.
6. Инденбом В. Л., О сравнительной оценке различных
способов испытания термостойкости стекла, «Заводская
лаборатория, №11, 1956.
7. Любимов М. Л., Спаи металла со стеклом, Госэнергоиз-
дат, 1957.
8. Оптика в военном деле, под редакцией Вавилова С. И. и
Севастьяновой М. В., том I, Изд-во АН СССР, 1945.
Литература
357
9. D a 11 о п R. H., Solder Glass Sealing, J. А. С. S., 39, № 3,
1956, 109—«112.
10. Sharp D. E., G i n t h e г L. В., Effect of Composition and
temperature on the Specific heat of glass. J. A. C. S., 34, 1951, 260.
11. More у G. W., The properties of glass, New York, 1957.
Глава VIII
1. Аппен А. А., Брескер Р. И., Зависимость
диэлектрической проницаемости и угла потерь силикатных стекол от их состава,
ЖТФ, 22, 946, 1952.
2. Богородицкий Н. П., Фридберг И Д.,
Высокочастотные неорганические диэлектрики, Сов. радио, М., 1918.
3. Варгин В. В., Антонова Е А, Электропроводность
закристаллизованных силикатных стекся, ЖПХ, 29, 1956, 1749.
4. ВержховскаяЭ С, Электропроводность расплавленных
стекол промышленного состава и методика ее определения.
Кандидатская диссертация, М., 1953.
5. Г у т к и н а Н. Г., Е в с т р о п ь е в К- С, Кузнецов А. Я.,
Поверхностная электропроводность стекол во влажной атмосфере,
ЖТФ, 22, 1952, 1318.
6. Е в с т р о п ь е в К. С, Электропроводность стекол системы
Na2Si03—PbSi03—SiCfe при высоких температурах Сборник
«Физико-химические свойства тройной системы», изд. АН СССР, М.—Л.,
1949, стр. 83.
7. К о л о м и е ц Б. Т., Стеклообразные полупроводники, Журн.
ВХО имени Д. И. Менделеева, 5, I960, 553.
8. Кузнецов А. Я., Круглова А. В., Крьгжановский
Е. П., Пленки полупроводниковой окиси олова с повышенной
проводимостью, ЖПХ, 32, 1959, 1161.
9. К а п л а н И. М., Ч и ж о в В. А., Электросварка колб для
электроннолучевых трубок, «Стекло и керамика» № 11, 1958, 21.
10. Л ю б и м о ь М. Л., Спаи металла со стеклом, Госэнерго-
издат, М.—Л., 1957.
11. М а з у р и н О. В., Электрические свойства стекла. Труды
ЛТИ имени Ленсовета, вып. 62, Л., 1962.
12. Оделевский В. И., Веребейчик Н. М.,
Релаксационные диэлектрические потери в некоторых силикатных стеклах, Изв.
Томского политехнического ин-та, 91, 1956, 247.
13. С к а н а в и Г. И., Диэлектрическая поляризация и потери
в стеклах и керамических материалах с высокой диэлектрической
проницаемостью, Госэнергояздат, М.—Л., 1952.
14. С т е в е л с Д ж., Электрические свойства стекла, ИЛ, М.,
196L
15. Хиппель А. Р., Диэлектрики и их применение, Госэнерго-
издат, М.—Л., 1959.
16. Шел уд яков Н. А., Исследования в области
электротермической варки стекла. Докторская диссертация, Л., 1959.
17. More у G-. The Properties of glass. 2 ed.. N. Y.. «1954.
358
Литература
18. N a v i a s L., Green R. L., Диэлектрические свойства
стекол при ультравысоких частотах и их связь с составом J. Am. Сег.
Soc. 29, 1946, 267.
«19. Sutton P. M.f Электрические свойства стекла, Progr. in
Dielectrics, vol. 2, p. 113, London, 1960.
20. V e г m e e г J., Электрическая прочность стекол с различным
содержанием натрия; электропроводность стекол в сильных
электрических полях, Physica, 22, 1956, 1247, 1257.
К главе IX
1. Аппен А. А., Расчет свойств силикатных стекол, Промстрой-
издат, М., 1956.
2. Амосов Н. И., Номограмма для решения задач, связанных
со светопропусканием стекол, Бюллетень Института стекла № 6,
1959.
3. Амосов Н. И., Трехслойное стекло, Промстройиздат, 1948.
4. В а р г и н В. В., Производство цветного стекла, Оборонгиз,
1940.
5. Гуревич М. М., Цвет и его измерение, Изд. АН СССР,
1950.
6. ГОСТ № 7601-55.
7. ГОСТ № 3514-57. Стекло оптическое бесцветное. Технические
условия, М., 1957.
8. Д е м к и н а Л. И., Исследование зависимости свойств стекол
от их состава, Оборонгиз, М., 1958.
9. Егоров Б. Д., Расчет пропускания многослойных стекол.
Бюллетень Института стекла № 4, 1952.
10. Крылова Т. Н., Многослойные диэлектрические покрытия
с высоким коэффициентом аберрации на поверхности стекла,
«Оптика и спектроскопия», т. IV, вып. 2, 1958.
11. Крылова Т. Н., Интерференционные светофильтры из
многослойных диэлектриков, «Оптика и спектроскопия», т. VI,
вып. 6, 1959.
12. М а й з е л ь с С. О. и Р е т н е р Е. С, Цветовые расчеты и
измерения, Госэнергоиздат, 1942.
'13. Тудоровский А. И., Теория оптических приборов, М.—
Л., Изд-во АН СССР, 1948.
14. Справочная книга по светотехнике, Изд-во АН СССР, глава
III, 1958.
15. Фабри, Общее введение в фотометрию, ОНТИ, ГТТИ, 1934.
16. Vonghan, The glass Industry, June, 1944.
17. Hyggins M. L., K-H. Sun, Расчет плотности и
оптических постоянных стекол по их составу в весовых процентах, Journ.
Am. Сег. Soc. 26, 11, 1943, 4—11.
К главе X
1. ВНИИ МИИО, «Материалы по обмену опытом и научными
достижениями» № 1.
2. Голба Т. Е., Выветривание стекла, Гизлегпром, М, 1938.
Литература
359
3. Гребенщиков И. В. и др., Просветление оптики, Гостех-
издат, М., 1945.
4. М а т в е е в М. А., Клейменов Б. А., Расчеты по
технологии стекла, Гизлегпром, М., 1938.
5. Педдль К., Пороки стекла. ОГИЗ. М.—Л., 1931.
6. Zschacke R, Glas, Verlag Steinkopf, Dresden, 1930.
7. Volf M. В., Sklarske tabulky a vypocty, Prurnyslove vvda-
vatelstir, Praha, 1952.
8. ThieneH., Glas, Bd. 2, Verlag Fischer, Jena, 1939.
К главе Х/
1. Авдеев Б. А., Техника определения механических свойств
материалов, Машгиз, 1958.
2. А вер бух М. А., Опыг применения пламенной фотометрии
для контроля электровакуумного производства, «Заводская лабо
ратория» № 10, 1958.
3. Бартенев Г. М., Механические свойства и тепловая
обработка стекла, Госстройиздат, 1960.
4. Бартенев Г. М., Цел ко в Л. П., Об испытаниях стекла
на прочность, Инж.-физ. журнал № 7, 1959, стр. 20.
5. Берман Л., Ультразвук и его применение в науке и тех
пике, Изд. ин. лит-ры, 1957.
6. Баранов С. С, Поляроидные полярископы в исследовании
напряжений, Гостехиздат, 1946
7. Бокий Г. Б., Иммерсионный метод, изд. МГУ, 1948.
8. Брумберг Е. М., Свердлов 3. М., Тимор ев а Т. В.,
Люминесцентный контроль стекла, Изв. АН СССР, сер. физ., том 13,
№ 2, 1949, стр. 242.
9. Б о т в и н к и н О. К- и др., Кинетика твердения стекла,
Гизлегпром, 1941.
10. Г е г е ч к о р и Н. М., Спектральный анализ стекол,
«Заводская лаборатория» № 4, 1954, стр. 444.
11. Витман Ф. Ф., Бартенев Г. М., Пух В. П., Цеп-
ков Л. П., Методика измерения прочности листового стекла,
«Стекло и керамика» № 8, 1962.
12. Дертев Н. К.. Некоторые механические свойства поверх
ностного слоя стекла. Диссертация, Л., 1951.
13. Инденбом В. Л., Поляризационно-оптическое
исследование внутренних напряжений в стеклоизделиях. Диссертация, МХТИ
имени Менделеева, 1955.
14. Инденбом В. Л., Количественный контроль качества ot
жига стекла в полярископе с помощью эталона разности хода,
Информ.-техн. сборн. ЦНИЛЭС, вып. 3, 1955.
15. Инденбом В. Л., Определение коэффициента расширения
стекла методом двойной нити, «Стекло и керамика» № 4, 1955,
стр. 9.
360
Литература
16. И н д е н б о м В. Л., Ш е л ю б с к и й В. И., Контроль
температуры размягчения стекла по методу вытягивания
горизонтальной нити, Журн. прикл. химии, т. 31, №4, 1958.
стр. 635.
17. И н д е и б о м В. Л., К а р ч м а р Ц. А. и др.. Экспрессный
метод количественного определения содержания окиси калия в
стекле по радиоактивности стекла. «Заводская лаборатория» № 11, 1956,
стр. 1293.
18. К у р т ц Л. Ю., Метод измерения объемной
электропроводности силикатных стекол при комнатной температуре, Изв. АН СССР,
сер. химич. № 5, 1940, стр. 811.
19. Качалов Н. Н., Основы процессов шлифовки и полировки
стекла, Изд. АН СССР, 1958.
20. К е ш и ш я н Г. Н., Об исследовании силикатов в
переменных температурных условиях. Докл. АН СССР, т. 83, 1952,
стр. 601.
21. Китайгородский И. И. и Кешишян Т. R,
Массовый метод определения общей склонности стекол к кристаллизации.
Журн. прикл. химии, т. 12, № 9, 1939, стр. 1309.
22. Китайгородский И. И., Инденбом В. Л., О
градиентном методе изучения кристаллизации стекла, Бюллетень Гос.
НИИСтекла, № 2, 1958, стр. 15.
23. Китайгородский А. И., Рентгеноструктурный анализ
мелкокристаллических и аморфных тел, Гостехиздат, 1952.
24. Л о м о н о с о в а А. С, Ф а л ь к о в а О. Б., Спектральный
анализ, Металлургиздат, 1958.
25. Н е с м е я н о в А. Н. и др., Практическое руководство по
радиохимии, Госхимиздат, 1956.
26. О р л о в а М. П., Б о т в и н к и н О. К., Инструкция по
определению неоднородности стекла, Промстройиздат, 1954.
27. О х о т и н М. В., А н д р ю х и н а Т. Д., Применение метода
закручивания стержня для определения вязкости силикатных
стекол, Науч.-техн. бюллетень ВНИИС, № 6, 1956, стр. 2.
28. Охотин М. В. иБажбеук-Меликова И. Г.,
Поверхностное натяжение стекла в высоковязком состоянии, «Стекло и
керамика» № 4, 1952, стр. 12.
29. П а в л у ш к и н Н. М., С е н т ю р и н Г. Г., Практикум по
технологии стекла, Промстройиздат, 1957.
30. П о л у э к т о в Н. С, Атомно-абсорбционная фотометрия
пламени, «Заводская лаборатория» № 7, 1961.
31. Стрелков П. Г., Косоуров Г. И., Самойлов Б. Н.,
Дилатометр для образцов малых размеров. Известия АН СССР,
сер. физич., № 3, т. 17, 1953, стр. 383.
32. Славянский В. Т., Автоматический вискозиметр ГОИ.
Сборник «Труды, посвященные памяти акад. И. В.
Гребенщикова», Оборонгиз, 1956, стр. 246.
33. Славянский В. Т., Крестникова Е. Н., О точности
измерения вязкости расплавленных стекол, Журн. физ. химии
т. 28, № 8, 1954, стр. 1497.
34. С т р о н г Д., Техника физического эксперимента, Лениз-
дат, 1942.
Литература
361
35. С к а н а в и Г. И., Диэлектрическая поляризация и потери
в стеклах и керамических материалах с высокой диэлектрической
проницаемостью, Госэнергоиздат, 1952.
36. С к а н а в и Г. И., Физика диэлектриков (область
сильных полей), Физматиздат, 1958.
37. С е м е н о в Н. Н., Способы введения порошков в дуговой
разряд при спектральном анализе, «Заводская лаборатория» № 4,
1956, стр. 457.
38. С о к о л о в В. С, Дефектоскопия материалов,
Госэнергоиздат, 1957.
39. Физический практикум. Под ред. Ивероновой В. И., Гоо-
техиздат, 1953.
40. Фрохт М. М., Фотоупругость, Гостехиздат, т. 1, 1948;
т. 2, 1950.
41. Шел ю беки й В. И., Новые приборы для исследования
физических свойств стекла, «Стекло и керамика» № ill, 1959,
стр. 27.
42. Ш е л ю б с к и й В. И., Установка для испытания иа
термическую устойчивость, «Заводская лаборатория» № 10, 1958,
стр. 24.
43. Ш е л ю б с к и и В. И., Автоматический вискозиметр для
измерения вязкости расплавленного стекла, Науч.-техн. сбор.
НИИЭС, вып. 10, 1958, стр. 53.
44. Ш е л ю б с к и й В. И., Гусаров В. В.,
Высокотемпературная силитовая печь, «Приборы и техника эксперимента» № 1,
1958, стр. 138.
45. Ш е л ю б с к и и В. И., Измерение электропроводности
стекла в твердом состоянии, Стекло и керамика № 9, 1953, стр. 13.
46. Ш е л ю б с к и й В. И.. Балабанов А. Е.,
Автоматический прибор для измерения Тк-100 стекла. Научно-технический
сборник НИИЭС, вып. 13, 1958.
47. Ш е л ю б с к и й В. И. и Инденбом В. Л., Применение
куметра для измерения емкости, диэлектрической проницаемости
и диэлектрических потерь на высоких частотах, «Заводская
лаборатория», т. 20, № 6, 1954, стр. 713.
48. Ш е л ю б с к и й В. И., Новый метод определения
однородности стекла. Докл. АН СССР, т. 133, № 3, 1960,
стр. 572.
49. Ш е л ю б с к и и В. И., Новый метод определения и
контроля неоднородности стекла, Стекло и керамика № 8, 1960, стр. 17.
50. Ше любе кий В. И., Гефен А. Г., Автоматический
прибор для контроля неоднородности стекла, «Стекло и керамика»
№11, 1962.
51. Шелюбский В. И., Карчмар Ц. А.,
Усовершенствованная методика контроля однородности шихты, «Стекло и
керамика» № 9, 1961, стр. 16.
52. Яковлев К- П., Математическая обработка результатов
измерений Гостехиздат, 1953.
53. Knight Т. А., Определение плотности стекла методом
осаждения, Journ. Amer. Ceram. Soc, 28, № 11, 297 (1945).
24—1637
Литература
54. D i e t z e 1 А. и др., Конструкция абсолютного
высокотемпературного вискозиметра и определение вязкости В2О3. Glas-
techn. Ber. m 28, К« 12, 1955, стр. 455.
55. Falter A. Н., Определение точки размягчения стекла
методом вытягивания (вертикальной) нити, Journ. Amer. Cer. Soc.,
m 28, № \t 1945, стр. 5.
56. M e t s п е г R. и др., Экспрессный метод определения
содержания бора в стекле по поглощению нейтронов. Glastechn.
Вег. т. 31, № 7, 1958, стр. 34.
57. Т о i 1 е у Н. V., Справочник по технологии стекла, т. I—
1957; т. II, 1960, New York.
К главе XII
1. Бильтюкова Э. П., ЕсечкоА. М., Метод
химического определения лития и цезия в силикатном стекле, Журн.
Бюллетень Института стекла, «Стекло» № 2, М., 1961,
стр. 45.
2. Бильтюкова Э. П., П р о к о п е ц В. Ф., Методика
быстрого определения А1203, Fe203, CaO и MgO в силикатных
стеклах простого состава, Журн. Бюллетень Института стекла
«Стекло» № 4, 1962.
3. Башкирцева А. А., Якимец Е. М., О трилонометриче-
ском определении железа, Журн. «Заводская лаборатория»,
т. XXV, № 5, 1959, стр. 540.
4. Бильтюкова Э. П., Е с е ч к о А. М., Комплексометриче-
ское определение А1203 в силикатных стеклах, Журн. Бюллетень
Института стекла, «Стекло» № 4, 1961, стр. 27.
5. Бильтюкова Э. П., Есечко А. М., Комплексометриче-
ское определение лантана в силикатном стекле, Журн. Бюллетень
Института стекла, «Стекло» № 3, I960, стр. 33.
6. Бильтюкова Э. П., Есечко А. М., Быстрый метод
комплексометрического определения общего количества свинца в
свинцовом сурике, Журн. Бюллетень Института стекла, «Стекло»
№ 6, М., 1959, стр. 30.
7. Григорьев П. Н., Муравлев Л. Н., Испытания
эмалей, вып. 2, Изд. Института силикатов, М., 1927, стр. 15.
8. К р а с н о в с к и й О. В., Методы ускоренного анализа крем-
не-алюмо-известково-магнезиально-натриевого стекла и силикаг-
ных сырьевых материалов (макрометоды), Промстройиздат, М.,
1955.
9. Красновский О. В., Бильтюкова Э. П., Методы
химического анализа технических стекол, Промстройиздат, М.,
1955.
10. Красновский О. В., Гастева Е. В.,
Герасимова Г. И., Ускоренные мегоды определения двуокиси кремния в
стекле и силикатных сырьевых материалах, Журн. Бюллетень
Института стекла, «Стекло» № 4, 1962.
11. К р у п к и н А. И., Ж е ч к о в а Л. А., Ускоренный
фотометрический метод определения кремния в оптическом стекле,
Журн. «Оптико-механическая промышленность» № 2, 1960,
стр. 24.
Литература
363
12. Красновский О. В., БильтюковаЭ. П., Есеч-
к о А. М., Метод химического анализа доломита и известняка,
Журн. Бюллетень Института стекла, «Стекло» № 4, М., Госстрой-
издат, 1959, стр. 17.
13. Красновский О. В., Бюльтюкова Э. П., Гасте-
в а Е. В., Е с е ч к о А. М., Метод химического анализа
природного сульфата натрия для стекловарения, Журн. Бюллетень
Института стекла, «Стекло» № 4, М., Госстройиздат, 1959,
стр. 26.
14. Красновский О. В., Клунникова А. И., Метод
химического анализа кремнефтористого натрия для стекловарения,
Журн. Бюллетень Института стекла, «Стекло» N° 5, М.,
Госстройиздат, 1959, стр. 14.
15. Клунникова А. И., Метод химического анализа
плавикового шпата для стекловарения, Журн. Бюллетень Института
стекла, «Стекло» № 3, М., 1960, стр. 39.
16. Красновский О. В., БильтюковаЭ. П., Есеч-
к о А. М., Методы анализа новых типов промышленных
фосфатных стекол. Технический отчет ГИС за 1958 г. (тема М° 29-11-а).
17. К л у н н и к о в а А. И., Ускоренный метод определения
фтора в стекле, Промстройиздат, М., 1955.
18. Красновский О. В., Огородникова А. И.,
Ускоренный метод определения борного ангидрида в стекле типа
«16 1И». Технический отчет ГИС за 1941 г. (тема № 35/131/п).
19. К р а с н о в с к и й О. В., Г а с т е в а Е. В., Определение
обшего количества щелочных окислов в литиево-магнезиальных
стеклах. Отчет Института стекла за 1959—60 гг.
20. К р а с н о в с к и й О. В., Шапиро К. Э., Контроль
качества смешения стекольной шихты радиометрическим методом,
Журн. Бюллетень Института стекла, «Стекло» № 2, 1962.
21. Красновский О. В., Г а с т е в а Е. В., Ускоренный
хроматографический метод разделения щелочных элементов при
анализе стекла, Журн. Бюллетень Института стекла, «Стекло»
№ 3, 1962.
22. К р а с н о в с к и й О. В., Б и л ь т ю к о в а Э. П., Е с е ч-
ко А. М., Комплексометрическое определение окиси кальция и
окиси магния в стекле вертикального вытягивания, «Стекло и
керамика» № 4, 1959, стр. 22.
23. Красновский О. В., Бильтюкова Э. П., Гасте-
ва Е. В., Есечко А. М., Методы анализа плавленых
огнеупоров. Технический отчет ГИС за 1957 г. (тема
№ 24-11).
24. Красновский О В., Бильтюкова Э. П.,
Применение фотоколориметрического ме10да к химическому анализу
стекол сложного состава (определение марганца и меди).
Технический отчет ВНИИСтекла за 1951 (тема № 35).
25. Кр а с н о в с к и й О. В., Г а с т е в а Е. В., Весовой метод
определения марганца в виде марганцеватнстой кислоты.
Технический отчет ГИС за 1938 г., стр. 41 (тема № 25).
26. К р а с н о в с к и и О. В., Г о м б а р г Е. Д.,
Полярографический анализ в контроле производства стекла, Промстройиздат,
М., 1953.
24* _
364
Литературй
27. К р а с н о в с к и и О. В., Б и л ь т ю к о в а Э. П., Хромат-
ный метод определения окиси свинца. Технический отчет ГИС за
1938 г., стр. 20 (тема № 25).
28. П а н а с ю к В. И., М и р о е в с к а я Н. А., Упрощение ком-
плексометрического определения циркония в циркониевых стеклах
и концентратах, Журн. «Заводская лаборатория», т. XXV, № 2,
1959, стр. 147.
29. П а н а с ю к В. И., Химический контроль производства
стекла, Гизлегпром, М, 1952, стр. 119 (Определение содержания
ZnO).
30. П о н о м а р е в а А. П., Научно-технический сборник
НИИЭС, вып. 9, 1958.
Раздел второй
СТРОИТЕЛЬНОЕ СТЕКЛО*
Стекло, как никакой другой строительный материал, обладает
рядом ценных качеств.
Наиболее замечательным свойством стекла является
прозрачность, что делает его незаменимым в устройствах, пропускающих
в помещения свет. Кроме того, стекло обладает повышенной
механической прочностью, которая позволяет выполнять из стекла
конструктивные элементы зданий. Сочетание прочности и прозрачности
дают возможность применять стекло для всевозможных сооружений.
Стекло можно окрашивать ъ любые цветовые тона, оно бывает
вполне прозрачным или получается в любой степени заглушения
совершенно непрозрачным, как камень. Эти свойства используют
при изготовлении строительных деталей, в отделке зданий и
помещений, облицовке, изготовлении декоративных деталей и
украшений, витражей и т. д.
Благодаря разнообразию свойств один и тот же вид стекла
используют для самых разнообразных целей. Например, листовое
стекло служит для остекления окон, устройства внутренних прозрачных
перегородок; обработанное механическими и химическими способами
по художественному рисунку оно может служить витражом или
декоративной ширмой, а нанесение цветной эмали превращает его в
облицовочный материал.
Ниже приведена классификация различных изделий из
строительного стекла.
Классификация строительного стекла
Стекла и
изделия из них
Конструктивно- строи-
1 тельные
элементы
Ассортимент
Стеклянные пустотелые
блоки
Стеклянные детали для
стекло-желе обетона, линзы, ;
призмы, монолитные плитки
Стеклянная черепица
Области применения
Кладка стеи. внутренних
перегородок, заполнение
световых проемов, а также в
качестве элементов стекло-желе-
зобе гонных панелей и
перекрытий
Заполнение ячеек проемов
в стекло-железобе гонных
перекрытиях и стеновых панелях
Кровельный материал 1
1 Автор-составитель вводной части канд техн. иаук М. А. Царицын
366
Раздел второй. Строительное стекло
Продолжение
Стекла и
изделия из них
Ассортимент
Области применения
Листовсе
строительное и
декоративнее
Лнстовсе со
специальными
свойствами
Витражное
цве.ное
листовсе
Металлизированное
Профилированное стекло
(армированное й иеармиро-
ванное). ^ Волнистое л ктовое
стекло
Панели из листового стекла
в сочетании с утеплителем
Стеклопакеты hi про~рачно-
го светорассеивающого, у ор-
чатого и армированного
листового стекла
Стеклянные
двери
закаленные
Стеклянные подоконники и
дождеотлнвиикн
Стекло оконное и витринное
(неполированное)
Стекло витринное
полированное, зеркальное
Стекло у?орчатое
(бесцветное и цветное)
Стекло армированное
металл'легкой сегкой (цветисе и
бе .цветное)
Цветное стекло,
изготовленное методом вьгяг вання,
окрашенное и накладной
Стекло, пропускающее
ультрафиолетовые лучн
Стекло, поглощающее
ультрафиолетовые лучи
Стекло, поглощающее
тепловые лучн
Цветное стекло, окрашенное
в массе, тянутое и
прокатанное, накладное цветное стекло
Бесцветнее, плосксе и фа-
соннсе стекло,
металлизированное цвешыми металлами
Цветное стекло
металлизированное алюминием
Устройство кровли,
фонарей, водостоков, сливов,
внутренних ге. еорошк, стен
холодных помещений
Кладка наружных стен,
устройство внутренних пеже-
городок
Остекление окон, фонаге*.
световых проемов, наружных
двеж ел
Оборудование фасадных
вчо ов и ин^е перов
общественных зданий
Оооручование оконных про-
елов в жилых и общественных
Остеклечие "окон н две^е!,
фоиэреД верхнего iBera,
витрин
Для остеслення Твитрин,
окон и леере 1. изготовления
зеркал и мечети
Для остекления оконных и
дверных пе, erneгов.
внутренних* пе;егоро о<, фонаре! серх-
иего СЕега, отдетки ве тибю-
ля и лестнгиах клегок,
производства спекюпакегов н
мебели
Остекление крыш,
потолков, фонаред верхгео свега,
огнеоп.» ; тых помещений
Остеклвдие школ, больниц,
парников др.
Остекление книгохранилищ,
архивов и других помещений
Остекленче окон
в жарких районах
Изготовление цветных
витражей
Остекление шпилей, крыш,
облицовка, отделка карнизов,
пилястр и др.
Раздел второй. Строительное стекло
367
Продолжение
I Стекла и
изделия из ннх
Ассортимент
Области применения
Архитектурное и
художественное
Облнцовоч-
Тепло- и
звукоизоляционное
строительное
Для сани-
тарно-техниче-
ских устройств
Осветительная арматура
Для
оборудования
внутренних
помещений и
инвентарь
Стекло с электрообогрева-
емой поверхностью
Стеклянные архитектурные
летали, розетки, филенки, иа-
личн 1ки. перила, плинтуса,
карнизы, фризы, балясины,
дверные и оконные ручки
Стеклянная мозаика
Стеклянная скульптура
объемная и баречьериая
Витражи из стекла
цветного и бе?ЦЕетного с рисунками,
нанесенными пескоструйным
аппаратом и травлением и
художественной росписью
Стекло для интерьера
(ширмы художественные, пе его-
родкн, полки, отгелка мебели,
художественные вазы)
Марблит. Пессовзиные
облицовочные плитки, окранген-
иые в массе. Эмалированные
облицовочные плитки
Облицовочные плитки из
накладного стекла
Коврово-облицовочиые
плитки
Пеностекло в виде блоков,
плит, скорлуп и крошки. Стек-
ловолокиистые
материалы—вата, плиты, скорлупы, ткани,
шнур и пр.
Отопительные приборы
(радиаторы), элементы
санитарных узлов (раковины, ванные,
трубы и пр.)
Детали осветительной
арматуры, световые панели,
люстры, торшеры, бра, абажуры
и пр.
Мебель с отдельными
элементами нз стекла, стечные н
кухонные шкафы, ширмы,
стеклянная электроарматура
(щитки, трубы, ролики, розетки
и др.)
Устройство внтрин, неза-
мерзающчх окон,
отопительных элементов, обогревгеиых
полов
Наружная н внутренняя
отделка . данин
Устройство художественных
панно и картин
Украшение фасадов и
интерьеров зданий
Художественное
оформление светопроемов
Украшение помещений
Облицовка внутренних
помещений, лечебных
учреждений, торговых предприятий,
кухонь, санитарных узлов н др.
Облицовка фасадов и
внутренних помешелий
Тепло- и звукоизоляция
стеи, перекрытий,
перегородок, использование в ка1егтге
легких заполнителей в
строительных панелях и
конструкциях
Саиитарно-техническое
оборудование помещений
Устройство искусственного
освещения в зданиях
Внутреннее оборудование
жилиш и помещений
Г лава I
ЛИСТОВОЕ СТЕКЛО
Листовым стеклом называются изделия из стекла,
вырабатываемые в виде плоских листов, толщина которых
сравнительно невелика по отношению -к длине и ширине.
1. КЛАССИФИКАЦИЯ И АССОРТИМЕНТ
Листовое стекло можно классифицировать по способам
выработки (см. схему на стр. 370):
Оконным листовым стеклом называются прозрачные
неполированные листы стекла, предназначенные преимущественно
для остекления окон жилых, промышленных и общественных
зданий, а также средств транспорта.
Витринным стеклом называются крупногабаритные
прозрачные листы стекла, предназначенные для остекления
витрин.
Фотостеклом называют тонкое тянутое листовое стекло,
используемое в фотопромышленности.
Цветным сплошным листовым стеклом называют
листовое стекло, закрашенное по всей массе. Используют
преимущественно на транспорте для сигнализации.
Цветным накладным листовым стеклом
называют листовое стекло, состоящее по толщине из двух разноцветных
слоев — основного и накладного. Это стекло обладает
высоким декоративно-художественным эффектом при снятии одного
из слоев по определенному рисунку. Используют для
архитектурно-художественного оформления или для целей
сигнализации.
Узорчатым называют листовое стекло, на поверхности
которого в процессе вытягивания или прокатки нанесены узоры для
полного или частичного рассеяния света и создания декоративного
эффекта. Применяют для устройства внутренних перегородок в
производственных и общественных зданиях, для остекления дверей
и т. д. (рис. 1).
Армированные называют листовое стекло, имеющее
внутри листа параллельно его поверхностям металлическую сетку. При-
Глава /. Листовое стекло
369
Рис. 1. Образцы узорчатого прокатного стекла
1
"few"'
«£
г"-
«м»
«ww^
^
SL^;
1* '"
jfcM.N
|*«j
l
i—*
м-~«
>
,..!
к-.—«^
и*—
Ь».|
> -
ь -
^..—~
h—.
и—
и
■
ь.
Рис. 2. Образцы армированных стекол
з — зеркальное с квадратной сеткой арматуры; б — то же, с шестигранной
сеткой арматуры; в — светорассенвашщее с шестигранной сеткой арматуры
370
Раздел второй. Строительное стекло
екла
С
гового
и
ЩИЯ Л1
сифика
Клас
Полированно*
Прокатное
Тянутое
-»-1
-►
-*•
-!
-*•
-
-*■
Техническое
Зеркальное
Витринное
Марблит
Сырое
прокатное
Армированное
Узорчатое
t
-♦
1
-♦-
г*
-
1~*
Цветное
-*•
Цветное
Бесцветное
Накладное
Сплошное
Фотостекло
Витринное
неполированное
Оконное
меняют в строительстве, прей*
мущественно для остекления
верхних световых проемов
(рис. 2).
Сырым прокатным
стеклом называют листовое
стекло, прокатанное между
двумя валами или одним валом
на литейном столе; имеет
«кованую» или мелко рифленую
поверхность. Используют
преимущественно как
полуфабрикат для получения
полированного стекла и частично как
узорчатое светорассеивающее
строительное стекло.
Марблитом называют
глушеное белое, черное или
цветное листовое стекло с
огненно-полированной лицевой и
мелко рифленой тыльной
поверхностями для лучшего
сцепления стекла с вяжущим
материалом. Применяют
преимущественно в качестве
облицовочного материала при
строительстве общественных зданий.
Полированным
стеклом называется листовое
стекло, обе поверхности которого в
целях устранения оптических
искажений подвергаются
механической обработке —
шлифовке и полировке. Применяют
для остекления витрин и
оконных проемов в первоклассных
общественных зданиях, для
.производства зеркал,
остекления средств транспорта
(вагоны, автомобили, самолеты,
суда) и т. д.
В последнее время в
Европе (фирма Пилькингтон)
ведутся работы по получению
листового стекла с
огненно-полированными поверхностями
путем обработки ленты стекла
непосредственно после
прокатки в ванне с расплавленным
металлом.
Ассортимент
вырабатываемого листового стекла
приведен в табл. 1.
Таблица 1
Ассортимент вырабатываемого листового стекла
Стекла
Условное
оСозн че
ние
Толщина
стекла
в мм
Допускаемое
отклонение по
толщине
Ширина и длина лисюв в мм
наименьшие
наибольшие
Допускаемое
отклонение по
длине
Светопро-
пускание
в %
№
ГОСТа
Оконное:
двухмиллиметровое .
трехмиллиметровое .
четырехмиллиметровое
пятимиллиметровое .
ше с ллиметровое
Витринное неполированное
Фотостекло
Цветное:
сплошное . ....
накладное
Узорчатое . . . .....
Армированное
Сырое прокатное:
периодического
проката
непрерывного проката
Марблит
Полированы ....
.2'
.3-
•4-
.5'
.6'
2
3
4
5
6
6—10
0.8-2.0
3—4 I
3-5 )
3—6.5
5,5
7-G0
3,5-15
5-12
От 4 до 7
+0,3
±0.2
±0,3
±0,3
±0,4
±0,5
±0,1
±0,3
±0.7
+0.4—0.5
250X250
300X500
300X500
300X500
300x500
1700X2 300
89X119
650X1200
1000x1800
I 200X2 200
1600X2 200
1 600X2 200
3 000X4 500
498X598
±1
±1
±1
±1
±5
±0,25
±0.5
(см. главу II этого раздела)
400x400
300x500
1200x1800
1400x1800
6 000X9 000
Ширина ленты до 4 600
75x150
250X300
По
спецификации заказчика
1400X2 200*
±3
±3
±2
>87
>85
>85
>84
>84
>84
>60
>84
111—54
7380—55
683-52
5533—50
7481—55
7132-54
* По особым заказам вырабатывают стекла и больших размеров.
2. СОСТАВЫ И СВОЙСТВА (табл. 2 и 3)
Составы листовых стекол
Таблица 2
Iй*
Стекла
Способ
производства
Завод-изготовитель
Содержание в вес. %
SIO, А1,0, FetO, CaO MgO Na20 K20 SO, В,0,|ТЮ8 AsjO,
Оконное,
[ витринное
неполированное,
фотостекло
ВВС-лодочный
Борский, имени Горького
Имени Держниского
Автостекло (Константииов-
ский)
„Пролетарий*
Бытошевский
Лисичанский . . . .
Ярваканди
Состав,, рекомендованный
ГИСом .
ВВС-безлодоч-
ный
Львовский ....
Фирма „Питтсбург"
(США) ......
71,2
71,92
72,24
71,68
72,15
72,06
71,42
72,1
1,36
1,38
1,58
1,33
1,78
1,89
0,91
0,12
0,13
0,1
0,08
0,22
0,11
0,13
7,76
7.89
7,16
7.37
6,71
6,62
8,25
1,8
72,37
71,9
71,5
Горизонтальное
вытягивание
Сырое
прокатное,
I узорчатое
армированное
Непрерывный
прокат
США . •
Фирма „Главер* (Бельгия)
72,0
73,36
1,69
0,55
1.9
0,6
1,26
0,13
7,83
9,8
9,7
0,1
0,09
10,1
9,16
4,0
3,15
3,59
3,72
3,61
3,94
3,46
4,0
3,63
3,05
2,8
15,14
14.9
14,9
15,22
15,02
14,97
14,82
15,14
13,82
14,3
14,8
0,38
0,5
0,52
0,54
0,48
0,48
0,39
0,38' -
4,2
3,01
Гусевской имени
Дзержинского
Фирма „Сен-Гобен"
(Франция) • .
Фирма ,Сен-Гобен"
(Бельгия)
Фирма „Пилькингтон"
(Англия) "... . _..
72,0
71.0
69,1
73,15
1. )
0,7
0.41
1 0.86
0,08
0,1
0,13
9,1
11,1
11,59
8,98
3,0
3.0
3,29
3,28
13,0
12,4
13,8
13,5
13,35
13,34
Периодический прокат
Автостекло (Константинов-
ский):
Стекло К-3
Зеркальное
Зарубежные (США) . . .
71,38
71,5
72,68
0,3
0,3
0,5
0,08
0,07
0,07
1,34
14,0Э
12,95
0,44
0,1
—
9,62
3,4
13,17
0,49
0,6
0,45
0,41
— 0.04
0,5
0.62
0,31
0,05
0,09
9,2
7,82
0,63
Примечание. Составы цветных сплошных и накладных листовых стекол и стекла марблит приведены в главе II этого раздела.
Глава /. Листовое стекло
373
Таблица 3
Некоторые физические свойства листовых стекол
Стекла
Вертикального
вытягивания:
Константине вский
завод .Автостек-
Гусевской завод
имени Дзержин-
Прокатиое:
Констаитиновский
завод .Автостек-
1 Гусевской завод
1 имени Дзержин-
<у
ю
2
Ов |
2,5
2.48
2,5
2.485
Прочность при
сжатии в кПсм* 1
х 6000—7000
6000
Прочность при
изгибе в кГ1см-
700
809
400-500
Модуль Юнга
6 800
6 755
6 880
6 800
Коэффициент
Пуассона
0,221
0,217
0,225
0,223
Теплопроводность
ккал!м ч град
0,76
0.77
0,79
Теплоемкость
в ккал\кг град
0,205
0,204
0,200
0,201
Коэффициент линей- 1
иого расширения
а-10 1/град |
89,0
85.0
88.0
85,0
70—90
3. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА
Принципиальные технологические схемы производства
различных видов листовых стекол приведены на сводной схеме (стр. 374).
Современное производство основных видов листовых стекол
характеризуется высоким уровнем механизации и автоматизации
технологических процессов. Ценным вкладом в технику производства
листового стекла способом вертикального вытягивания за последние
годы явилось применение автоматов Колесникова для отломки и
переноски листов стекла к транспортирующим конвейерам.
На рис. 3—5 представлены типовые технологические поточные
линии производства основных видов листовых стекол.
Варка стекла
Печи для варки листовых стекол. Для варки листовых стекол,
вырабатываемых способами ВВС, горизонтального вытягивания и
непрерывной прокатки применяют преимущественно крупные
регенеративные ванные печи непрерывного действия с разделением
между варочной и выработочной частями по стекломассе —
заградительными лодками, по газовой среде — динасовыми экранами,
основанием которых служат сниженные арки. Направление пламени —
Сводная технологическая схема производства листовых стекол
Цех приготовления шихты
I
Ваиная печь непрерывного действия для варки стекла
I
Схема I | J Схема 2 |
Схема 3
Схема 4 |
1Стеклоформую| ш/и е машины!
Машины ВВС
(лодочный
способ)
I
Машины ВВС
(безлодочный
способ)
Машины
горизонтального
вытягивания
Машниы
непрерывного
проката
I
Ваииая или горшковая печь
периодического действия
для варки стекла
Схема 5
Прокатные машины
периодического действия
Горизонтальные леры для отжига стекла
*
Столы для резки
Примечание. По схеме 1 вырабатываются: оконное, витринное неполированное,
фотостекло, цветиое и узорчатое стекла; по схеме 2 — оконное и витринное; по схеме
3 — оконное, витринное, фотостекло; по схеме 4 — сырое для конвейерной шлифовки и
полировки, узорчатое н армированное; по схеме 5 — сырое крупногабаритное для обработки на
периодических шлифовально-полировальных аппаратах, цветное узорчатое, марблит.
Шлифовальио- полировальные
установки
I
Столы для резки
п/
ш
—™ч
'^^f^^rf^^tf^Kj
8 9
/ Сорт ирод«о ,
.JFin,nnMPripiriq£
щ
D=L
IZ
ю
Рис. 3. Технологическая поточная линия вертикального вытягивания листового стекла
/ — бункер для шнхты; 2 —механический загрузчик шихты; Я —ваиная стекловаренная печь;
4 — выработочный канал; 5 — подмашииная камера; 6 — машина ВВС; 7 — автомат для отломки
листов стекла; 8 — конвейер для транспортирования листов стекла; 9 — стол для резки стекла;
10 — пирамиды для группировки стекла; // — упаковка; /2 — погрузка упакованного стекла в вагон
ч
f-p
IE
.f^?tfrfftff^rt^r.
tt
Рис. 4. Технологическая поточная линия горизонтального вытягивания листового стекла
/ — бункер для шихты; 2 — механический загрузчик шихты; 3 ~ ванная стекловаренная лечь; 4 — выработочиый канал;
5 — подмашинная камера; 6 — машина горизонтального вытягивания стекла; 7 — лер для отжига стекла; 8 — вакуум-
присосное устройство для отломки и транспортирования листов стекла; 9 — стол для резки стекла; 10 - пирамиды для
группировки стекла; 11 — упаковка стекла; 12 — погрузка упакованного стекла в вагоны
X
lUUUUOOPUUUUUBqBUHOB^POUUUUUBOUOUuljOoH^
"S s Д Д к—z—в—a—a-
Рис. 5. Технологическая поточная линия прокатки листового стекла
/ — бункер для шихты; 2 — механический загрузчик шихты; 5'— ванная стекловаренная печь; 4 — выработочный
канал; 5 — машина для прокатки; 6 — лер для огжлга; 7— вакуум-присосное устройство для отломки и
транспортирования стекла; 8 — стол для резки стекла; 9 — пирамиды для группировки стекла; 10 — упаковка стекла; // — погрузка
упакованного ^стеклаi в вагон
Таблица 4
Тни стекла
и способ
формования
Оконное,
способ ВВС
Непрерывного проката
Марблит,
периодического про-
! ката
При*
Конструктивные
Тин печи
Ванная печь
непрерывного действия с
поперечным пламенем:
на 3 машины ВВС . .
. 6 машин ВВС . . .
. 9 машин ВВС . . .
Ванная печь
непрерывного действия, с
электрическим обогревом на 3 ма-
Ванная печь
непрерывного действия:)
завод имени Дзержин-
Саратовский завод . .
Ванная печь
периодического действия ....
« е ч а н и е. Площадь студо1
характеристики печей для
о £ ~
О. i V t
5 ч Б «
т « О
2 *- е «
Суто
извол
ность
лома<
76
ПО
200-260
40
90
210
10
шо-выраб
си
Число па
горелок
4
5
7-8
"*"
7
9
1
оточногс
выработки листового стекла
Размеры варочного
бассейна в мм
глубн-
а
1500
1 500
1 500
1200
1 500
1500
800
шири-
н
6000
6 000
8 000—
9000
5 000
6 800
9000
2,6
длина
17 000
20 000
30-
32 000
14 000
—
5,0
\
Площадь
108
120
240—260
«70
207
350
13
Студочио-вырабо-
точиый бассейн
глубина в мм
1 200
1 200
1 200
1200
1200
—
) бассейна исчислена до мостов машин.
площадь
в м*
61
100
240-280
45
210
—
6*
в Н
я -
ОбЩ£
щадь
на в
1 169
220
480-500
~~
252
560
13
„^ESg
£SS.« = £
(У rj m 2*
Я я 7 * 3 О
Отно
площ
дочно
точно
к пло
рочн
0,7
0 ,8
|От1 ,0до1,1
0,22
0,6
— 1
£3
00
Глава I. Листовое стекло
379
поперечное, число пар горелок — от 3 до 9, ширина бассейна — от 6
!до 10 м. Суточная производительность таких печей достигает 250 г,
| емкость бассейна — до 1500 т стекломассы. Печи оборудованы ме-<
ханическими загрузчиками и системами автоматического контроля
и регулирования.
Наряду с пламенными печами начинают находить применение
также печи с электрическим нагревом и так называемые
газоэлектрические. В последнем случае сочетается верхний пламенный нагрев
с глубинным электронагревом стекломассы, причем сама стекломас-1
са служит электрическим проводником и сопротивлением.
Для варки стекол, вырабатываемых способами периодической
прокатки, применяют ванные печи периодического действия или
горшковые с емкостью горшков до 1,5 т. Конструктивные
характеристики некоторых действующих печей для выработки листового
стекла приведены в табл. 4.
Режим варки. Оптимальные режимы варки (температурный и
газовый) листовых стекол устанавливают в каждом конкретном
случае практическим путем в зависимости от состава шихты и
стекла, способа выработки, размеров печи, ее производительности, вида
топлива, качества огнеупоров и ряда других факторов.
Практически максимальная температура варки оконного стекла
и стекла, вырабатываемого методом непрерывного проката,
находится в пределах от 1450 до 1550°С. На рис. 6 приведен температурный
режим ванной печи для варки оконного стекла (на 9 машин ВВС).
Выработка стекла
Характеристика основных способов формования листовых
стекол дана в табл. 5.
Выработочные каналы систем ВВС. Конфигурации выработочных
каналов ВВС, зависящие от количества и системы расположения
машин, весьма разнообразны. Основной принцип, которым
руководствуются при выборе системы расположения машин и
конфигурации выработочного канала, заключается в том, чтобы обеспечить
поступление свежей стекломассы из центральной части канала к
каждой машине с одинаковой температурой, не прибегая к
дополнительному ее подогреву или искусственному охлаждению с
помощью холодильников. В табл. 6 приведен ряд распространенных схем
выработочных каналов.
Устройство подмашинных камер систем ВВС. Подмашинные
камеры для лодочного способа формования листового
стекла -по своей конструкции сравнительно однотипны. Устройство
и основные размеры такой камеры представлены на рис. 7—9.
Оборудование подмашинных камер. Форма лодочки и ее
размеры, за!висящие от ширины вытягиваемой ленты стекла, представлены
на рис. 10 и в табл. 7.
Щель лодочки имеет плавный переход по ширине от концов к
середине. Конфигурация щели лодочки для машины с шириной
ленты 1600 мм представлена на рис. 11 (размеры даны в сухом
необожженном виде).
Рис. 6. Температурный режим по длине ванной печи для варки оконного стекла
Глава I. Листовое стекло
381
Таблица 5
Способы формования листовых стекол
Способ
формования
Схема формования
Характерные особенности способа
Вертикальное
вытягивание стекла
(ВВС)—
лодочный способ
Лента стекла формуется из
расплава стекломассы, охлажденной
до определенной температуры,
двигаясь кверху с помощью
валиков машины ВВС. Участок
поверхности стекломассы,
поступающей на формование ленты, окон-
туривается щелью шамотной
.лодочки*, погруженной в
стекломассу, при наличии некоторого
гидростатического напора. Для
интенсификации процесса твердения
стекломассы при формовании
ленты применяются водяные
холодильники. Камера формования
(подмашинная камера) отделена
от выработочной части печи по
газовой среде глухим „мостом",
погруженным в стекломассул на
50—150 мм. Недостаток способа:
вертикально направленная полос-
ность стекла, во многом
зависящая от наличия щели шамотной
лодочки
Вертикальное
вытягивание —
безлодочный способ
Лента стекла формуется,
двигаясь вертикально кверху, как н
прн лодочном способе, однако
формование идет со свободной
поверхности стекломассы.
Необходимый вязкостный контур перед
формованием ленты создается
экранированием зеркала стекла с
помощью подвесных .мостов" и
холодильников. Способ
обеспечивает получение ленты стекла с
более качественной поверхностью,
чем при лодочном способе, однако
требует более строгого
выдерживания технологического режима в
печи и канале
Горизонтальное
вытягивание
Cvcmew Гольёерно-
* Лийбей - ормео
Лента стекла формуется как и
при безлодочном способе,
сначала вертикально, затем, будучи
еще в пластическом состоянии,
меняет направление, огибая вал, на
горизонтальное и отжигается в ле-
ре. Особенности: малая глубина
выработочной камеры (200 мм)
и горизонтальная направленность
процесса; возможность выработки
тонких стекол (0,6 мм). Качество
стекла — высокое
382
Раздел второй. Строительное стекло
Продолжение табл. 5
Способ
формования
Схема формования
Характерные особенности способа
Непрерывная
прокатка
Лента стекла формуется путем
прокатки между двумя
металлическими валками, охлаждаемыми
водой, и отжигается в
горизонтальном лере. Стекло имеет
.кованую" поверхность, непрозрачно,
рассеивает свет. В основной
массе используется в качестве
полуфабриката для производства
полированного стекла. При нанесении
узора на верхний вал получают
узорчатое стекло; при закатке в
массу стекла металлической
сетки — армированное. Способ прост
и высокопроизводителен
Периодическая прокатка
а) Лист стекла формуется
путем прокатки на неподвижном
столе металлическим валом,
охлаждаемом водой стекломассы,
выливаемой из горшка. Способ
периодический, мало
производительный. Применяют для
прокатки крупногабаритных стекол н
при выпуске специальных стекол
б) Лист стекла формуется
путем прокатки между двумя
металлическими валами, охлаждаемыми
водой, стекломассы, выливаемой
из горшка или ковша, причем
формуемая лента воспринимается
движущимся столом при
постоянном положении осей прокатных
валов
Прокатка с
последующей
обработкой
поверхности в
ванке с
расплавленным
металлам
Лента стекла формуется
способом непрерывной прокатки
между двумя валами и затем
пропускается через ванну с
расплавленным металлом с целью
улучшения качества поверхности. Способ
находится в стадии
производственного эксперимента
Глава I. Листовое стекло
383
Схемы выработочных каналов
Таблица 6
Канал
Схема
расположения машин
Характерные особенности
Лодочный способ
На 3
машины ВВС
Машины расположены симметрично
относительно центра канала. Передняя
машина получает стекломассу с более
высокой температурой в связи с
наличием мощного конвекционного потока по
оси печи, поэтому целесообразно ее
несколько удалить от центра
На 4
машины ВВС
На 6 машнн
ВВС
На 9 машин
ВВС
Все каналы, указанные на схемах,
отличаются симметричным расположением
машин относительно Центра канала
Безлодочный способ
На 4
машины ВВС
Канал имеет глубину 1,5 м, машинные
отростки—минимальную длину с целью
лучшего конвективного обмена
стекломассы. Каждая машина получает свежую
стекломассу из емкого выработочного
бассейна
На 6 машии
ВВС
Передние машины получают
стекломассу с относительно более высокой
температурой, однако подмашинные каналы
нх имеют и большую длину, что частично
компенсирует температурную разность.
Каждая машина питается свежей
стекломассой непосредственно из центральной
части выработочного бассейна
384
Раздел второй. Строительное стекло
Продолжение табл. 6
Канал
На 6 машин
ВВС
Схема
расположения машнн
—^
:^$
Характерные особенности
Передние машины получают
стекломассу с относительно более высокой
температурой, однако подмашиниые каналы
их имеют и большую длину, что частично
компенсирует температурную разность.
Каждая машина питается свежей
стекломассой непосредственно из центральной
части выработочного бассейна
Таблица 7
Размеры лодочек для ВВС
Полезная
ширина
вытягиваемой
ленты (без
бортов) в мм
1200
1600
2000
2500
3000
Размеры в сухом необожженном состоянии в мм
тело
длина
It
1900—1950
2 300—2 400
2800
3300
3800
ширина
Ъг
400—420
высота
h
220—240
220—240
240
250
250
щель
длина 1
I 550—1 580
1 950—1 960
2 350—2 380
2 850—2 880
3 300
ширина
в
середине Ь
\ 00—70
ширина
в
концах Ьх
28—32
Устройство холодильника дано на рис. 12. Фартуки
холодильников изготовляют из листовой стали толщиной 2 мм. Длина
фартука равна длине щели лодочки. Расход воды на одну пару
холодильников при разности температур входящей и выходящей воды
в 15—20° составляет 5—8 м3/час.
Для удержания бортов формующейся ленты стекла применяют
специальный бортодержатель (рис. 13).
Между шахтой машины и верхом подмашиниой камеры имеется
соединительное звено (рис. 14).
Для отражения в сторону осколков стекла в соединительном
звеие установлен угольник (рис. 15). Для защиты борта
формующейся ленты стекла от падающих осколков в соединительном звене
установлен «аэропланчик» (рис. 16).
На рис. 17, а, б, в представлена конструкция подмашииной
камеры установки Львовского стекольного завода для
безлодочного вытягивания ленты стекла, а на рис. 18— одна из
конструкций установок, применяемых за рубежом.
Глава I. Листовое стекло 3£5
2 Площадка
<
ШШвШгШ
Рис. 7. Подмашинная камера и машина ВВС
(поперечный разрез)
/ — подмашинная камера; 2 — камера обогрева торцовой
стены; 3 — лодочка- 4 — холодильники: 5 — нажимные штанги;
6 — шахта машины; 7 — валнкн; в — скаты; 9 — угольники;
10 — отломочная площадка
388
Раздел второй. Строительное стекло
f
1TJ—1=
-so
Рис. 12. Холодильник
<-t-4 ^F
см
фф=
Рис. 13. Бортодержатель
Отверстия для штанг нажимного механизма
_L
"5Г
=+
Рис. 14. Соединительное звеио
,* 4 /3^>^+^+^ + ,>*^
» ^
•-J/50
Рис. 15. Угольник
-/«?Ч
[Г |—т*
U—220—4г— 210—Н *
ц иЪ0 А
Р i I |!*ГГ[>,!»,+,^.+, + Д
Рис. 16. «Аэропланчик»
Глава /. Листовое стекло
389
Удержание бортов ленты стекла при безлодочиом вертикальном
и горизонтальном способах вытягивания осуществляется бортофор-
мующими роликами (рис. 19).
Устройство выработочной камеры для горизонтального
вытягивания ленты стекла со свободной поверхности стекломассы дано
иа рис. 20.
Устройство и характеристика машин ВВС
Машина ВВС представляет собой чугунную шахту
четырехугольного сечения, по высоте которой расположены 13 или более
пар валиков для транспортировки кверху ленты стекла. Валики
состоят из плотно спрессованных между собой асбестовых колец,
насаженных на квадратную ось. Каждый валик в одном из двух
вертикальных рядов может отодвигаться в горизонтальном
направлении и прижиматься к ленте стекла с помощью рычагов с балансами.
Это обеспечивает возможность выработки на одной и той же
машине стекол различной толщины и пропуска через валики
утолщений без нарушения целостности ленты. Шахта машины служит
и для отжига стекла.
В связи с повышением за последние годы скоростей
вытягивания листового стекла последние модели машины ВВС отличаются и
большей высотой. Устройство машины ВВС показано на рис. 21.
Техническая характеристика отечественных машин ВВС
представлена в табл. 8.
Таблица 8
Техническая характеристика машин ВВС
Шнфр машины
ВВС0.5
ВВС2
ВВС2А
ВВС2Б
ВВС2В
ВВС2Г
ВВС2.5
ВВС2.5В
ввез
ВВСЗГ
МФ-160
ВЛ-1800
Ширина
ленты
(без бортов)
в мм
500
2000
2000
2000
2000
2000
2500
2500
3 000
3 000
I 600
1 800
Количество пар
валков
13
13
19
13
19
15
13
19
13
15
13
13
Диаметр
валка
в мм
132
150
150
150
15С
150
180
180
180
180 1
136
132
Высота
машины
(с нижней
коробкой)
в мм
5 450
5 450
7850
5450
7 850
6 050
5 450
7 850
5 450
6 050
5 375
5440
Вес
машины в кг
7 450
16 000
23 230
15000
21300 1
17 000
21 700
27500
20 600
24 000
7 250
14 600
390
Раздел второй. Строительное стекло
a -XJL1Ф
3 г
Эй
sn
/=.
Гти
■2fii aJ
3
€0
—h-
У/ /
§.. 'I
м
Ь»7<Ь
y^'l
Ц50
1/5 \?пШ\
}<шжш
14
fff
:-/"-.-v*\l'.:^^.'rr
г -а,- лл.^У^У
ЧЧ*^***-^
тгг
Глава Л Листовое стекло 391
Рис. 17. Безлодочная установка Львовского стекольного завода
а — поперечный разрез; б — продольный разрез; в — план; / —
горизонтальный мост, расположенный над уровнем стекломассы; 2 — шамотное тело,
погруженное в стекломассу для ориентирования потока; 3 — холодильники;
4 — валики машины ВВС для подъема стекла; 5 — протнвосвнльный мост;
6 — бортоформующие ролики
Рис. \Ъ. Остановка для
безлодочного
вытягивания стекла
1 — подвесная L-образная
стенка камеры с
регулируемой высотой установки; 2
холодильники, образующие
верх подыашннной камеры:
3 — шамотное тело для
ориентации потоков
стекломассы, поступающих на
формование ленты; 4 —
холодильники; 5--валики машины
ВВС; С — протнвосвильный
мост, регулируемый по
глубине
Рис. 19. Бортоформующие ролики с принудительным
вращением
Рис. 20. Установка горизонтального вытягивания ленты стеклз
(продольный разрез)
/ — выработочныА бассейн; 2 — промежуточная камера; 3 — ванная
печь; 4 — горелки для обогрева; 5, С — боковые керамические элементы
гюдмашиннон камеры; 7 — перегибный вал; 8 — тяп>льные
приспособления
№ШШГШШ7/,
Глава L Листовое стекло
393
/7 18 19 20
/7 W
Рис. 21. Машина для вертикального вытягивания стекла
9 —
секции; 5 — валик асбестовый; б — крышки; 7 — задвижки; 8 — скаты для боя;
заслонки шибера; 10 — корпус: // — двуплечие рычаги; 12— груз: 13 —
цилиндрические шестерни; 14, 15, 20 — конические шестерни; 16 — вал; 17 — электродвигатель
типа ПН-45; 18 — муфта; 19 — редуктор; 21 — кронштейны чугунные: 22 — болты;
2. — штанги полые; 24 — рычаги, 25 — кронштейны; 26 — стержни; 27 — привод ручной;
28 — маховички; 29 — коробка чугунная; 30 — скобы; 31
дмльники
«аэропланчики»: 32 — холо-
394
Раздел второй. Строительное стекло
Механизм для надрезки ленты стекла
Механизм для надрезки ленты стекля, вытягиваемой машиной
ВВС представлен на рис. 22.
Рис. 22. Механизм для надрезки ленты стекла
/ — стойка: 2— каретка; 3 — направляющая для каретки: 4 —
электродвигатель': 5 — противовес: 6 — трос; 7 — подвижной упор; 8 — поддерживающие
ролики; 9 — опорный валик; 10 — направляющий ролик; // — балка для
крепления поддерживающих роликов, 12 — лента стекла; 13 — цилиндрические
шестерни; 14 — блок для троса; /5 —стойка для установки подвижного упора
Механизм для отломки ленты стекла системы В. С. Колесникова
ПКБ ГИС разработан ряд модификаций автомата системы
В. С. Колесникова, применение которых зависит от взаимного
расположения машин ВВС как между собой, так и по отношению к
цехам резки.
На рис. 23 представлена одна из модификаций механизма для
отломки ленты стекла системы В С. Колесникова, разработанная
ПКБ ГИС,—1-ММ2 (автомат прямого действия).
На рис. 24 приведены схемы различного взаимного
расположения машин ВВС, механизма отломки системы В. С. Колесникова и
транспортирующего механизма.
Схема I — ось транспортера расположена параллельно
плоскости ленты стекла на расстоянии до 1550 мм от нее.
Схема II — планочный конвейер расположен по линии
движения листов стекла на расстоянии до 1550 мм от плоскости ленты
стекла.
Схема III — ось транспортера расположена параллельно
плоскости ленты стекла на расстоянии, превышающем 1550 мм от этой
плоскости.
Схема IV — планочный конвейер расположен по линии
движения стекла на расстоянии, превышающем 1550 мм от плоскости
леиты стекла.
Глава I. Ластовое стекло
395
Рис. 23. Механизм для отломки ленты стекла
системы ВВС
/ — каретка; 2 — захват; 3 — муфта; 4 — открывающее
устройство; 5 — направляющее устройство
396
Раздел второй. Строительное стекло
Схема V — ленточный транспортер расположен под прямым
углом к плоскости ленты стекла.
Схема VI — планочный конвейер расположен под прямчм
углом к первоначальной линии движения отломанного листа
стекла.
Схема I
Схема Ш
Схема Ш
Iffifft
Схема V Схема Ш Схема Ш
г.
Схема Ш
Схема Л Схема! Схема Л
Рис. 24. Схема расположения машин ВВС, механизмов отломки
системы В. С. Колесникова и механизмов транспортирования
Схема VII — ленточный транспортер расположен под углом к
плоскости ленты стекла.
Схема VIII — планочный конвейер расположен под углом к
первоначальной линии движения отломанного листа стекла.
Схема IX — аналогична схеме I, но по местным условиям
применен отломщик прямого действия с двумя ходами каретки.
Глава /. Листовое стекло
397
Схема X — аналогична схеме II, но по местным условиям
применен отломщик прямого действия с двумя рядами каретки.
Схема XI ■— ленточный транспортер расположен под углом к
плоскости ленты стекла и на значительном удалении от нее.
Машина для непрерывной прокатки листового стекла
На рис. 25 и 26 представлены машины ПЛ-1-160 и НП-1001 для
непрерывной прокатки ленты стекла, работающие на наших заводах.
В табл. 9 приводится техническая характеристика прокатных
машин непрерывного действия.
Таблица 9
Техническая характеристика прокатных машин непрерывного
действия
Элементы характеристики
Ширина прокатываемой ленты в мм . . .
Толщина прокатываемой ленты в мм . . .
Максимальная скорость прокатки (в завн-
Угол смещения оси валов к вертикальной
Максимальная величина зазора между ва-
Измененне величины зазора между
валами за 1 оборот вннта регулирующего меха-
Мощность электродвигателя постоянного
Ш1-Ы60
1600—1800
5—15
225
2000
350
20
25
0,37
6,5
НП-1001
3 000—3 200
5-15
180
3000
370
20
25
0,75
Температурные режимы формования стекла. Температура
стекломассы, поступающей на формование ленты стекла, зависит от
состава стекла и способа формования. Очень важно, чтобы
стекломасса при длительном пребывании ее в выработочном канале не
могла закристаллизоваться. С этой точки зрения желательно
поддерживать повышенные температуры, однако такое повышение
приводит к снижению вязкости и, следовательно, снижению скорости
процесса формования. Поэтому температурные режимы формрва-
398 Раздел второй. Строительное стекло
ния устанавливаются в каждом случае практическим путем. В
табл. 10 приведены некоторые практические данные, огносяшиеся к
режимам формования листовых стекол.
Скорости формования стекол. Скорости формования листовых
стекол зависят от температуры стекломассы, поступающей в район
формования (с повышением ее понижаются), от интенсивности
охлаждения поверхности стекломассы и «луковицы* в районе
формования, от теплопрозрачности стекломассы (с понижением
повышаются) от вязкостных свойств стекломассы и ряда других
факторов.
В табл. 11 приведены некоторые практические величины
скоростей формования. -• • , • ..-.--
Глава I. Листовое стекло
399
Рис. 25. Установка для непрерывного проката листового стекла
ПЛ-1-160
а — прокатная машина; б— выработочная часть ваннпй печи; /, 2 — прокатные
валы 3 — станина: 4 — стойкя 5 — рег\лирующее приспособление: 6 —
регулировочный винт: 7 — приемный лоток; 8 — стекломасса: 9 — сливной брус; /0 —
приемная чугунная плита: // — приемные валики; 12 - носнк приемной плиты;
13—асбестовый валик: /-/—тележка: /5 —рельсы: 16 — винты; /7 —
наклонная торцовая стена бассейна; 18 — подъемный шибер; 19 — горелки
Таблица 10
Температурные режимы формования листовых стекол
Способ формования
ВВС-безлоючный
Непрерывный прокат
* №-выходе из прокатных валов.
Темпер тура пере i
МОСТОМ ВЬфдбОТПЧ-
ной камеры в °С
1 030-1 070
1 050-1 100
1 100
1200—1250
Температура
луковицы в °С
930—980
980-1 030
1 030—1 040
I 850-950*
400
Раздел второй. Строительное стекло
Рис. 26. Общий вид прокатной машины НП-1001
/ — тележка; 2 — станций; 3 — механизм перемещения машины: 4 — валнкн;
5 — нижннй валнк; 6 — верхний валик; 7 — механизм для подачи
металлической сетки в случае выработки армированного стекла; в — приемный лоток:
9 — система смазки; 10 — система охлаждения
Глава /. Ластовое стекло
401
Таблица 11
Скорости формования листовых стекол
Способ формования
В В С-лодочный
ВВС-безлодочный
Горизонтальнее
вытягивание
Непрерывный прокат
Вид стекла
Оконное:
двухмнллиметровое
трехмиллиметровое
четырехмиллиметровое
пятимиллиметровое
двухмиллиметровое
трехмиллиметровое
шестимнллиметровое
двухмнллиметровое
Сырое:
шестимиллиметровое
восьми-девятимиллиметровое
Узорчатое четырех-шестимнллн-
метровое
Армированное пяти-шестнмиллн-
метровое
Скорость
вытягивания нли
прокатки в пог. м'яас
75—120
55—70
37—50
23—30
100—120
60—80
27-35
120—130
120—240 .
100—120
170-300
100—240
Отжиг стекла
Стекла, вырабатываемые способами ВВС (лодочным и
безлодочным), отжигаются непосредственно в шахтах машин ВВС, а
стекла, вырабатываемые способами горизонтального вытягивания и
прокатные, — в горизонтальных лерах с электрическим или
газовым обогревом.
На рис. 27 представлены в качестве примера практические и
расчетные кривые охлаждения и отжига стекол, вырабатываемых
по лодочному способу ВВС.
Устройство лера с электрическим обогревом для отжига ленты
стекла шириной 1600 мм при непрерывном прокате (завод имени
Дзержинского) представлено на рис, 28. Температурная кривая по
длине этого лера дана на рис. 29.
402
Раздел второй. Строительное стекло
" тР~
м
L*tf
у
л
У
И
//
#"
/
т/1
7
j|
Щ
//
?
^
1
А
г
А
г
Рис. 27. Кривые
охлаждения ленты стекла в
подмашинной камере и
шахте машины ВВС
/ — по практическим
измерениям при скорости 65 м}час;
2 —то же, пои скорости 120
м/час, 3 — расчетная для
скорости 60 м1час\ 4 — то же.
для скорости 125 м,'час
800 600 400 200
Температура леытыч *С
Техническая характеристика электрических леров для отжига
листового стекла дана в табл. 12.
Таблица 12
Техническая характеристика электрических леров для отжига
прокатного стекла
Элементы характеристики
Общая максимальная мощность электрона-
1 Мощность электродвигателя приводной стан-
Максималыо возможное .опережение*
скорости лр а иен in валков л ера по отношению
Печи
ЭП-160 1
106
2 200x880
470
276
21
25
НП 1003
160
3 500x600
2300
235
43
30
фт
щ
ш
га
ги
сШз
тз
<нга#
Щ
\L±
V,
$
Ш
44
ад
Tti —*
S. аае
(1
о
S
5
ски
о.
Ё
CU
а
жига ле
н
о
5
57
с;
8
и
S
а
Л 7
ф a 41
s * *
5 5 ??
*5«
О Ш ж
1 f- X
..1 х
3«&
a= I
2 1 Я
2 ■ н я
? 2 ч
«J .-2 а
с W «
1 ш1
w « 5
«91
«1.2
&1е
eg»
2x5
зт?
&-i
1 eg 3
a s н
N
И1Ч ' А
/f РЩ
Г "КЗ-
Г А>6 Л
'^..:
щ§
мш,>
Ш "
ИЗ
iM
I;
Глава I. Листовое стекло
403
700,
600'
500
Sj
\зоо
1
& 200
100
L
/
[[зона
ill зона
Нзона
Ч
Kjtf/rtf \fcJ?//<7,
i . i S
л?
20 30
40 50 60 70
Длина лера в м
90 100
Рис. 29. Температурный режим по длине лера для отжига
ленты стекла при непрерывном прокате
4. КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА
Контроль качества сырьевых материалов и шихты в
производстве листового стекла приведен в табл. 13, а приближенные
удельные нормы расхода сырьевых материалов — в табл. !4.
Таблица 13
Контроль качества сырьевых материалов, шихты и режимов
варки и выработки в производстве листовых стекол
Объект контроля
Качество
I. Содержание влаги и
основного вещества в
соде, сульфате,
доломите, меле, известняке
2- Состав и влажность
песка
3. Влажность и зольность
восстановителя
4. Качество размола и
просеивания сырьевых
материалов
5. Соответствие состава
шихты заданному
рецепту
6. Однородность шихты
Методика
сырьевых материалов и
Титрование
Просеивание проб через
контрольные сита
Последовательное
растворение пробы в воде
и с л иной кислоте с
последую цим титрованием
Определение
щелочности -Ы£СТНЫХ Проб
Периодичность
шихты
По мере поступления
нгвых партий сырья (it-
бор проб в соответствии
с ТУ)
То же
2—3 раза в смену
1 раз в смену
4 раза в смену
404
Раздел второй. Строительное стекло
Продолжение табл. 13
Объект контроля
Методика
Периодичность
Контроль варки и выработки стекла
7. Температура в
пламенном пространстве печи:
у сыпочной стены,
между каждой парой
горелок по длине печи,
перед экраном, в цент-
ре выработочного
канала
8. Температура
стекломассы в каждом
машинном отростке и
температура луковиц
9. Качество провара и
осветления стекломассы
по длине печи
10. Состав продуктов
сгорания по горелкам и
в дымовых каналах
11. Температура воздуха,
газа и продуктов
сгорания вверху и внизу
иасадочных решеток,
на входе в подиаса-
дочиые каналы, перед
дымовой трубой
12. Давление в
газопроводе, печиом
пространстве, за регенераторами
\ и перед шибером
дымовой трубы
13. Постоянство уровня
стекломассы в бассейне
14. Скорость вытягивания
или прокатки ленты
стекла и ее толщина в
середине и у бортов
15. Температурный режим
охлаждения и отжига
леит стекла в шахтах
машин ВВС и лерах
16. Качество ленты стекла
по инородным
включениям и волнистости
Стационарные
ардометры, пирометры с нитью
накаливания i
Пирометры с иитью
накаливания
Отбор проб
стекломассы металлической
штангой
Газоанализаторы с
поглощающими жидкостями
и устройствами для
дожигания горючих
компонентов, магнитные
газоанализаторы
Термопары с
самопишущими устройствами
Тягомеры, напороме-
ры, микролифмаиометры
(последние для измерения
давления в печном
пространстве)
Поплавковые уравио-
меры, сблокированные с
механическими
загрузками шихты
Измерители скорости
.ИСК-
Термопары с
самопишущими устройствами
Визуально и с помощью
полосностемеров
1—2 раза в час, в
случае установки
ардометров—иепрер ывно
1—2 раза в час
2—3 раза в час
При нормальной
работе 1—2 раза в сутки, при
установке магнитных
зоанализаторов—непрерывно
Непрерывно
Непрерывно,
автоматически
То же
1—2 раза в час, при
наличии измерителей
скорости—непрерывно
Непрерывно
Глава I. Листовое стекло
405
Таблица 14
Приближенные удельные нормы расхода сырьевых материалов
на производство листовых стекол (в кг на 1 т продукции)
Наименование
материала
| Сода кальцинирован-
Сульфат аральский . .
Песок кварцевый . . .
Доломит
1 VHJ"!
ИЛИ
ТУ
5100—49
■ '
. ТУ
Тяиутое
оконное
стекло
170
175—182
760—920
14,8—25,0
218—238
54—108
Тяиутое
техническое
стекло
215
40-65
740—790
29—65
190—209
87.5
Прокатное стекло
сырое для
полировки
225
43,0
825
137
180
47
армированное 1
275
50,6
825
137
180
47
Глава II
СТРОИТЕЛЬНО-АРХИТЕКТУРНОЕ СТЕКЛО
1. КОНСТРУКТИВНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
ИЗ СТЕКЛА
Стеклянные пустотелые строительные блоки
Стеклянные строительные блоки (рис. 30) представляют собой
изделия с герметически закрытой полостью, образованной в
результате сварки двух отпрессованных коробок с гладкими наружными
и рифлеными или гладкими внутренними поверхностями.
Световой tfOTOK, поступающий в помещение, перераспределяется
призмами, отпрессованными на внутренних поверхностях
полублоков.
Стеклянные блоки бывают квадратные, прямо
угольны еиугловы е.
По конструктивному выполнению разделяются на
однокамерные склеенные и сварные и двухкамерные
сварные.
Двухкамерный блок (рис. 31) отличается от обычного
однокамерного тем, что при сварке полублоков между ними помещают
пластинку из стеклянного волокна или тонкую стеклянную пленку.
Наличие в блоке двух полостей улучшает его теплоизоляционные
свойства примерно на 30%.
По свето- и теплотехническим свойствам блоки выпускаются
рассеивающие, нерассеивающие и отражающие
свет и теплопоглощающие.
Блоки изготовляются бесцветные и цветные, по
термической обработке — отожженные и закаленные.
Глава II. Строительно-архитектурное стекло
407
- IRWWR Я ЦЧ Я iiI
IniiiiHHHiii
■nil §1H H п Л 1 11
Вив! I) il tJ 1111 •
и IBM li И НИ ill
1!11и111(мН 1 III
If II Б St !И И H ^ 1 1 >ш 11
шКЗжШннн 111 И J
HE) mm pi M fl III
Во Ш Ж J 11 Ум 1
■PRHHnrtl ■
m\i III l J U U ■■ ш шЪшшШ
Г1
1
1
к
Рис. 30. Стеклянный строительный блок
408
Раздел второй. Строительное стекло
|— № \
Рис. 31. Двухкамерный блок
/ — полублок; 2 — прокладка
Общая характеристика блоков
Различные виды блоков и их основные технические показатели
приведены в табл. 15.
Химический состав стекла и свойства блоков. Бесцветные
строительные блоки изготовляют из стекол обычного состава
(табл. 16). Содержание окислов железа в стекле блоков не
должно превышать 0,1%, что необходимо для хорошего
пропускания света.
Химический состав стекол цветных блоков приведен
в табл. 17.
Светотехнические свойства блоков зависят от оптической
системы внутренних поверхностей блока. Для этой цели иа внутренних
поверхностях блоков отпрессовывают систему продольных линз.
При сварке полублоков их располагают так, чтобы продольные
линзы образовывали между собой угол 90°.
В настоящее время изготовляют блоки общим светопропускани-
ем (в %)
рассеивающие не менее 65
нерассеивающие 75
рассеивающие (двухкамерные) . 55
рассеивающие:
розовые .-..♦... 54
зеленые 34
желтые 35
Физико - механические свойства. Теплопроводность
0,36 ккал/м ч град. Предел прочности при сжатии в торец —не
менее 40 кГ/см2. Сопротивление ударному воздействию — не менее
8 кГ/см.
♦ Данные относятся к опытным партиям блоков.
Глава II. Строительно-архитектурное стекло 4С9
Таблица 15
Различные виды блока (ГОСТ 9272—59)
Вид
блока
Марка
Схема
Высота,
ширина и
толщина
Допускаемые откло-1
иения ог
размеров
в мм
Вес
одного
блока
вне
Квадратные
БК-98
4-
ш
194X194х
Х98
Е^
1
-W-
±2
2.7±0.1:
То же
БК-60
|(—
1
1
1
\\
1
1
1!
194XI94X
Х60
U—№ 1
±2
2.1±0,1
Прямоугольные
I полублоки
Угловые
БП-98
I
l
I
I I
И
-96-
~9Ь-
194х94х
Х98
±2
1.6±0.1
БУ-98
-209-
Ш
96
I94X209X
Х98
По высоте
и толщине
±2, по
ширине ±3
2.2±0.
Примечание. Выпущена опытная партия блоков размером ЗООхЗООх
Х98 мм, а также цветных и двухкамерных.
410
Раздел второй. Строительное стекло
Таблица 16
Химический состав стекол для производства бесцветных блоков
Страна и ?авод-изготови-
тель
СССР:
! Скопинский
.Красный Май" ....
США:
из обычных стекол . .
термостойкий из стек-
Si02
74.5
75,0
72,42
72.0
81,0
В202
1,0
12.0
SOB
0,47
0.55
TiO,
1.2
AltO
0.82
1.02
1.5
2,0
Fc20,
0.11
0.06
CaO
5,34
6,0
5,86
9,0
MgO
3.34
2,0
3,89
2.5
NaaO
15,42
17.0
15.0
H.O
5.0
Таблица 17
Химический состав стекол для цветных блоков
Блоки
Темно-зеленые
Светло-зеленые
1 Темно-розовые
Светло-розовые
Si02
74,5
74.5
74,5
74,5
74,5
CaO
7,0
7.0
7,0
7,0
7,0
MgO
2.0
2.0
2.0
2,0
2,0
к*о
3,0
3,0
з.о
3,0
3.0
NajO
13,5
13,5
13,5
13.5
13,5
Se
_
-
—
0.04
0.012
Уголь
0,6
-
—
—
К»Сг207
0,056
0.022
Технология производства блоков
На стр. 411 приведена общая схема производства стеклянных
блоков.
Оборудование для изготовления блоков. На рис. 32 дана
принципиальная схема размещения оборудования в машинно-ванном
цехе по производству блоков на стекольном заводе.
Глава II. Строительно-архитектурное стекло 411
Схема производства стеклянных блоков
Двухкамерные
блоки бесцветные
и цветные
Однокамерные блоки
(бесцветные, цветные,
теплопоглощающие)
Однокамерные цветные
блоки с тонкими цветными
пленками на внутренних
поверхностях
\
Изготовление
бесцветной или
["цветной пленки
Подготовка сырьевых
материалов
Составление шихты
Подготовка растворов
Варка стекла в ванной
печи
Разогрев пленки
Формование-полу
блоков на прессе*
автомате
Покрытие внутренних по-
верчносгей блоков тонкими
цветными пленками
пульверизацией растворов
аэрозолей
I
"•"I Сварка полублоков
\
Отжиг блоков
Контроль качества
блоков
I
Покрытие торцов
блоков экранмрукшей
обмазкой
Сушка обмазки
Склад
Ванные печи. Для варки стекол, применяемых в
производстве блоков, используют ванные печи с протоком. В табл. 18
приведены некоторые сравнительные данные о печах, установленных
на отечественных и зарубежных стекольных заводах.
412
Раздел второй. Строительное стекло
Таблица 18
Основные технические данные о ванных печах
Параметры
СССР (Скопии-
ский стекольный
завод)
Чехословакия
Площадь в м*:
варочной части
выработочиой части
Глубина бассейна в м:
в варочной части .....
. выработочиой части
Общий съем стекломассы в сутки в т . . .
Съем стекломассы с I м* печи в сутки в кг
Температура в °С:
варки стекла
в выработочиой части . .
Размеры фидера в мм:
длина
ширина средней части
. передней „
Высота стекломассы в фидере в мм:
у ванной печи
. чаши
53
11
—0.900
0.9
38
703
1450
1220
3272
420
370
250
165
47.4
11.5
1.2
0.7
22—30
350
1420
1260
4200
660
—
204
254
Таблица 19
Характеристика прессов-автоматов
Страна и завод
СССР:
Скопниский....
.Красный Май". .
Чехословакия . . .
Марка
пресса
АС-1
РВМ
Фирмы
Слоаи
о
Количест
столов
2
1
1
лнче-
с-
Общее ко
ство прес
форм
12 по 6
на столе
6
12
X
Производ
тельность
каплях в
12
6
12
О 1
ш ж s
Диаметр
суюшего
линдра в
350
350
304
воз-
сссу-
лин-
Давление
духа в пр
ющем ци
дре в am
4
3.5
3.8
Глава Л. Строительно-архитектурное стекло 413
3 4 5 6
Рис. 32. Схема размещения оборудования в машинно-ванном цехе
/ — ванная печь; 2 — фидер; 3 — автоматический пресс; 4 — транспортер; 5 —
стол для сварки блоков; 6 — печь для отжига блоков; 7 — стол для обмазки
торцов блоков; 8 — люлечиый транспортер; 9 — прибор для контроля отжига.
10 — дымовая труба
Пресс-автоматы. В табл. 19 приведены характеристики
пресс-автоматов, применяемых для прессования полублоков, а в
табл. 20—продолжительность прессования этих полублоков.
Таблица 20
Продолжительность прессования иа различных прессах в сек.
Операции
Пресс
РВМ Фирмы Слоаи
Падение капли в форму
Время нахождения капли в форме
Прессование
Время охлаждения изделия от прессования до
подхода к съему кольца
Съем:
кольца формы
полублока
1.0
3,0
4.5
28,4
4.4
2.7
1.0
2.5
2.5
33.5
4.0
2.5
Сварка блоков. Автоматически действующие и ручные сварочные
машины сваривают полублоки в блок по схеме (рис. 33). Полублок
верхний / закрепляется в неподвижном держателе, а нижний / — в
414 Раздел второй. Строительное стекло
подвижном. После размягчения торцов полублоков горелку
отодвигают в сторону, включают цилиндр подъема держателя нижнего
блока и размягченные торцы нижнего полублока соприкасаются с
размягченными торцами верхнего полублока — происходит
сваривание половинок блока с образованием герметически замкнутой
внутренней полости. В этой полости при охлаждении блока
возникает разрежение.
*У/р ул > \j <^x^f^
иг
1 ^
D 600т
~ 500
1 g 300
% 200
P/7V/.V.У//.У ЛWVrffit" - 1
Рис. 33.
Расположение полублоков в
процессе сварки
/ — полублоки; 2 —
горелка
О 20 45 65 85 110 170 240 250
Продолжительность отжига 6 мин
Рис. 34. Кривая теплового режима
отжигательной печи (лера)
Для сварки блоков применяют: высококалорийный газ,
карбюрированный бензин и пропанбутан.
Продолжительность операций на различных этапах сварки
блоков на автоматическом сварочном аппарате приведена ниже (в сек.):
укрепление пол у блоков в зажиме 3
нагревание кромок полублоков 33,5
сближение половинок (трехступенчатое):
выдержка после I ступени 1.5
то же, после II ступени 2,4
сжатие полублоков 8
съем блоков 4
Отжиг блоков. Блоки отжигаются в лерах, с непрерывной
конвейерной сеткой.
Техническая характеристика лера
длина в м:
общая 32
отапливаемой части ... 13,5
открытой части 4,25
ширина сетки If8
продолжительность отжига в час 4,5
Кривая отжига блоков в лере представлена на рис. 34.
Полублоки от пресса до сварочной машины и блоков от
сварочной машины до лера перемещаются конвейерами.
Окрашивание блоков. Цветные блоки получают тремя
способами:
1) окрашиванием всей стекломассы (см. табл. 17);
2) запаиванием между половинками блока цветной стеклянной
пластинки или пленки;
Глава II. Строительно-архитектурное стекло 415
3) нанесением пульверизацией на внутренние поверхности
горячих полублоков (перед сваркой) водных или водоспиртовых
растворов аэрозолей пленкообразующих веществ.
Цвет пленки зависит от применяемого красителя.
ацетат кобальта серый
хлорное железо от желтого до красного
смесь хлорных олова и сурьмы от бледно-голубого що
интенсивно синего
хромилы (например, хлористый
хромил) . « от бледно-зеленого до
травянисто-зеленого
Концентрация красителя в растворе колеблется от 3 до 20%.
Нанесение на торцы блоков экранирующей мастики. Для
лучшего сцепления с цементным раствором и улучшения светопропускания
блоков торцы их покрывают белой экранирующей обмазкой, которая
состоит из песка и мела, затворенных на жидком стекле. Состав
мастики, применяемой на Скопинском стекольном заводе,
следующий (в 7о)- песка — 28, мела — 24, жидкого стекла — 48.
После высушивания мастики блоки осматривают и направляют
в упаковку.
Качество блоков регламентируется ГОСТ 9272—59;
предусматриваются следующие методы контроля:
Свойства
Размеры
Кривизна лицевых поверхностей
Внешний вид и пороки
Светопропускаиие
Испытание иа сжатие
Сопротивление ударному
воздействию
Качество отжига
Термостойкость
Водоустойчивость
Метод испытания
Измерение металлическими
измерительными инструментами и шаблонами
Измерение щупом наибольшего просвета,
образующегося при наложении поверошой
линейки на поверхность блока
Осмотром блока
На светомерном шаре с помощью
селенового фотоэлемента по ГОСТ 111—54 „Стекло
оконное листовое"
На прессе в вертикальном положении с
торцами, выровненными цементным раствором
Шдением стального шара весом 0,12—
0,1S кг на блок, уложенный горизонтально
в су\ой песок
Полярископом с применением клииа
Нагреванием блока в термостате в
течение 20 мин. и опусканием в воду с
температурой 20 С
Порошковым методом ГИСа
Применение блоков
Стеклянные блоки применяют для заполнения светопроемов
кладки светопрозрачных стен, перекрытий, перегородок и т. д.
416
Раздел второй. Строительное стекло
Тип блоков
Квадратные
1 Прямоугольные
Угловые
1 Цветные
1 Двухкамерные
Теплопоглощающие
Области применения 1
Создание сплошных световых поясов в зданиях 1
цехов разного назначения 1
Остекление цехов предприятий химической, 1
текстильной и других отраслей, где выделяются
пары и газы, разрушающие рамы, а также ломе- 1
шеиий с сильным увлажнением 1
Остекление цехов с повышенными
требованиями освещенности
Остекление огнеопасных помещений
В строительстве картинных галерей,
спортивных помещений
В жилищном строительстве для остекления
лестничных клеток, светопрозрачиых перегородок
Для кладки панелей в перевязку
Для оформления углов стеи из стеклянных
. блоков
Для декоративного освещения
Для остекления помещений в холодных
районах и при остеклении больших поверхностей
Для остекления помещений в жарких районах
На рис. 35 показана схема монтажа блоков в железобетонной
стене.
-nV
/ *■
V
i?'?vO.'
ШШлер №14
Рис. 35. Кладка блоков в
бетонной стене
1 — кровельная сталь; 2 —
битумная мастика; 3 — битумииизнрован-
иая пакля; 4—гидроизоляционная
мастика; 5 — эластичные
прокладки; б — цементный раствор; 7 — два
слоя рубероида
Глава 1/. Строительно-архитектурное стекло
417
Стеклянные блоки укладывают на чистых цементных растворах
или с добавкой извести (табл. 21).
Таблица 21
Цемент для кладки стеклоблоков
Наименование стандарта
нли инструкции
Инструкция
Государственного института стекла
Американский и
британский
Американский
Марка цемента
300 и 400
Портландцемент
2РХЗ
Кладочный
№ 1116
Кладочный
Л» 2148
Портландцемент
176
Портландцемент
1
3
1
1
1
1
50
1 Известь
1
1
I
60
Песок
3—6
8
3—5
4—6
3
3
Швы между блоками армируют прутьями, диаметр которых
колеблется от 4 до 10 мм. При монтаже наружных перекрытий швы
между блоками на глубину 15—20 мм заполняют
гидроизоляционной мастикой.
Техническая характеристика панелей из стеклянных блоков
Светопропускание (из блоков 194x194x98 мм) в % 52
Прочность на сжатие в торец в кГ,см? 18—30
Ударное разрушающее воздействие в кГ см"1 9
Звукоизолирующие свойства в Об 38—40
Огнестойкость в час 2*5
Коэффициент теплопроводности в ккал\м^ ч град'.
из однокамерных блоков 2»6
• двухкамерных „ 1,9
Воздухопроницаемость Нет
Размер панелей не более 13 м2. Преимущества остекления
блоками следующие: большая механическая прочность; отсутствие рам;
равномерное рассеянное освещение помещений; возможность устрой*
ства верхнего освещения без фонарей; удобство очистки
поверхностей остекления; непродуваемостъ остекления, что важно для
помещений с кондиционированным воздухом; возможность остекления
панелями, изготовленными на заводе или полигоне.
Стеклянные детали для стеклобетона
и стекложелезобетона
Стеклянные детали для стеклобетона или стекложелезобетона
представляют собой отпрессованные изделия в виде массивных плит
разной формы и размеров или изделия с внутренней герметически
418 Раздел второй. Строительное стекло
закрытой полостью, образованной сваркой двух отпрессованных
полых половинок.
В табл. 22 и 23 представлен ассортимент массивных и
пустотелых плиток.
Составы стекол, применяемых для изготовления плиток, см. в
табл. 17.
Способ производства плиток с внутренней герметической
полостью см. на стр. 414.
Плитки прессуют на ручных и автоматических прессах.
Массивные и пустотелые плитки применяют для устройства:
1) прозрачных перекрытий;
2) светопрозрачных полов и потолков (рис. 36);
3) внутренних перегородок и стен холодных помещений;
4) светопрозрачных перекрытий, несущих большие нагрузки от
передвижения транспорта и людей.
Таблица 22
Ассортимент плиток
Глава II. Строительно-архитектурное стекло 419
Продолжение табл. 22
Тип
плиток
Внешний^внд плиток
Размеры в мм
Вес
в кг
Применение
|
Пустотелые
280X280X25
Для
декоративных
внутренних
стен и
перегородок
170X170X24
125X125X50
78X78X60
170X170x64
Для
потолочных
конструкций
Для
внутренних
перегородок и
облицовки
внешних стен
То же
d=\Ab
Л=100
Для
потолочных
конструкций
420
Раздел второй. Строительное стекло
/
\
Рис. 36. Плоское перекрытие из стеклянных плиток
/ — стальная арматура; 2 —бетон; 3 — стеклянная плитка: 4 —
гидроизоляция (картон, пропитанный битумом); 5 — температурный
шоа, заполненный эластичной мастикой; 6 — облицовочная плитка;
7 — стальная опора
Таблица 23
Характеристика массивных плиток
Внешний внд плиток
Длина
сторон
в см
Толщи-]
на в см
Высота
реСер
в см
15.8X15,8
26.2X16,2
16.2X16,2
21,5X12.5
7.5x10
8X105
16Х16 '
16X16
22X22
22X22
£>=10
D=10
ЮхЮ
2,6
2,6
2.5
2,5
2
7.5
2.3
3.3
2.5
2.5
6
7
8
Глава II. Строительно-архитектурное стекло 421
Профилированные строительные детали из стекла1
Профилированные строительные детали из стекла представляют
собой крупногабаритные строительные элементы, разнообразные по
своему профилю в сечении (табл. 24).
Профилированные строительные детали из стекла
вырабатывают методом прокатки. Их применяют для устройства кровли, остек-
а) I 5 lL__J P
Накладка
б) I Ч И II IL
Ряд
6)
г)
JL
irn >ru~ir-|i~ н ц н~7j—)Г~г
~1гя |гл "и "л I6i l_fiT
Двойной ряд
Рис. 37. Схема сборки ограждающих конструкций и покрытий из
профилированных строительных деталей из стекла
ления фонарей промышленных зданий, для заполнения оконных
проемов, прозрачных н непрозрачных стеновых ограждений и
перегородок, для остекления кровли теплиц, в качестве рассеивателей
света при люминесцентном освещении и др.
Профилированные строительные детали из стекла
вырабатывают армированные и неармированные, бесцветные
и цветные. Для армирования профилированных деталей
используют проволоку диаметром 0,4—0,5 мм.
Для расчета на прочность покрытий и ограждающих
конструкций пользуются физическими величинами, приведенными ниже.
Модуль Юнга в кГ'мм2 6755—6880
Коэффициент Пуассона 0,225—0.217
Предел прочности в кг,'мм?:
прн разрыве 4,5
. изгибе 4,5
85—90 Р-10—7
Коэффициент линейного расширения 1 град
Плотность в г см3 2,45—2,5
Теплопроводность в ккал'.м ч град 0,23
Монтаж-сборка прозрачных ограждающих конструкций, к
которым не предъявляются звуко- и теплоизоляционные требования,
осуществляется в накладку или вряд, как это показано на
рис. 37, а и б. Если к ограждающим конструкциям предъявляются
звуко- и теплоизоляционные требования, то монтаж-сборка
осуществляется по типу двойного ряда (рис. 37, в и г).
* Автор-состапитель канд, техн. наук Б. И, Борисов.
Профилированные строительные детали из стекла
Таблица 24
В
Название
детали
Вид детали
Размеры детали в мм
Область'применеиия
Плоский,
полочный
250—300
До 4500
5—7
25
Полки для шкафов,
прозрачные
ограждения
250—300
Z-обраэный
200-300
35
До 4500
5-7
25
40
45
Подоконники и во-
досливники
270-390
Коробчатый ,с
пазом
250—350
35
До 4 500
5-7
25
40
15
28
300-350
Прозрачные
ограждения
^С=Ж13ФСЭВД)ч
Продолжение табл. 24
Название
детали
Вид детали
Размеры детали в мм
h b \ I \ d \ с\г\*\а\е
П. cum m
Область применения
Z-обра^иый
с
продольными рифами
205—250
2,5
До 4500
5-7
25
40
I—h
90
50
255-300
Швеллер
Коробчатый
120, 170,
250,300
120, 170,
250,300
40
40
До 4500
5-7
20-25
До 4500
5-7
20—25
200-380
40
200-380
Подоконники и
доеливники
Применяются как
конструктивные
элементы прозрачных и
непрозрачных
ограждающих конструкций,
перегородок, крыш
здании, теплиц,
фонарей производственных
зданий
Продолжение табл. 24
К
Название
детали
Вид детали
Размеры детали в мм
I
Область применения
Трапецеидальный:
с плоскими
полками
с округлыми
полками
170, 250,
300
160, 250
50
Д 4500
5-7
20—25!
45
270-400
До 35
До 4500
5-7
20—25
40
308—483
Способ соединений
см. рис. 30
Уголок
100
100
До 4500
5-7
20—25
90
200
Корытообразный
105—148
55-75
До 4500
5-6
25
47,5;
71
143—235
Применяется для
водостокоэ,
перегородок, современной
осветительной
арматуры
Продолжение табл. 24
Название
детали
Вид детали
Размеры детали в мм
1 ' | с \ г |
|аеч
ы о-ю m
Область применения
U-образный
100-340
40—140
1000—
1500
5—6
V-образный
Полукруглый
Полукруглый
с
продольным пазом
80-200
L-/?
80—300
160—340
33—200
1000—
1500
40-190
1000-
1500
160—340
1000—
1500
5-6
5-6
25
40
25
25
40
146-501
140. 150
112-462
Применяются как
рассеиватели света в
современной
осветительной арматуре
5-6
25
40, 150
15
28
126-501
126-501
Применяется как
конструктивный
элемент прозрачных
ограждающих
конструкций
426
Разбел второй. Строительное стекло
Места соединений отдельных деталей герметизируют
специальными мастиками, например герметиком УТ-31, УТ-32 (ВТУ
№ УТ-1016—60) или, как это показано на рис. 38, профилированными
i Я Р <i I
Эластичные прокладки
Рис.- 38. Герметизация соединений профилированных
строительных деталей из стекла при помощи эластичных морозостойких
и влагостойких прокладок
Рис. 39. Схема сборки стеклянного
покрытия из трапецеидальных строительных
деталей
Рис. 40. Конек и скат крыши с одинарным (а) и двойным
многократным (б) покрытием
морозостойкими, эластичными прокладками (резиной,
синтетическими материалами). Кровлю и различного вида покрытия собирают
по схеме, показанной на рис 37, о, т. е. в накладку, или как это
показано на рис. 39 и 40.
При наклонном расположении профилированных строительных
деталей из стекла допускается расстояние между опорами до 1,5 м
Глава II. Строительно-архитектурное стекло 427
Стеклопакеты1
Оконный стеклопакет представляет собой два или несколько
плоских стекол, соединенных между собой таким образом, что
между ними образуется замкнутое пространство толщиной 6—18 мм,
заполненное сухим .воздухом
(рис. 41). К ккал/мг.ч.град
Стеклопакеты ширико при- 7-3
меняют в современной архи-
тектуре зданий резличного на- " |
значения вместо обычного .. .
двойного остекления. Они
Ям*лград/ккал
ол
0J5
0,05
О
Рис. 41. Схема конструкции
стеклопакетов
а — с одной воздушной прослойкой;
б —с двумя воздушными прослойками:
/ — стекло; 2 — воздушная прослойки;
3 — рамка; 4 — отверстия для продувки
стеклопакета осушенным воздухом
(заделываются после продувки)
,
/;
1
I
/■
*
А
А
1
О 1 2 3 <*
Толщина воздушной
прослойки в см
Рнс. 42. Зависимость
коэффициента теплопередачи К
и термического
сопротивления R от величины
воздушной прослойки
удобны в эксплуатации, так как не загрязняются и не замерзают
при понижении температуры, являются более прочным и
экономичным видом остекления.
На стр. 428 приведена классификация стеклопакетов,
применяемых в строительстве.
Стеклопакеты паяные и клееные изготовляют размером
до 14—16 м2, а сварные — до 1,5 м2. В соответствии с размером
выбирают и толщину стекла. Стеклопакеты площадью менее 1 м2
изготовляют из стекла толщиной 2 мм. Если же площадь стекло-
пакета более I м2, то необходимо использовать стекло толщиной
3—4 мм. Стеклопакеты площадью более 4 м2 можно изготовлять из
стекла толщиной только 4—8 мм. Расстояние между стеклами, т. е.
толщину воздушной прослойки, целесообразно выбирать равным
15—20 мм (заштрихованная часть) (рис. 42). В южных районах,
где преобладающее значение приобретают не теплоизоляционные,
а звукоизоляционные свойства стеклопакета, принимают воздушную
1 Автор-составитель канд, техн. наук Б. И. Борисов.
Классификация стеклопакетов
Типы стеклопакетов
Осушенный Воздух
Стек/io
СвинцоВпя полос*
, Полуда
Z_ ' Спай
Слой меди
Паяные
Стек/to
Осушенный
воздух
Ластика
Впутреняя
алюминиевая
рачг*
Наружная
алюминиевая
рамка
Мастика
Мастика
Клееные
Осушенный а
Bosdui
I Стек ad к
Сварка k
/tucmoi ■ —\
гтркло па neouwncu
I Сварные
I
Виды
На свинцовой рамке 1
На алюминиевой
рамке
На пластмассовой
рамке
На рамке из
мастики
Герметики и
частики
Клеи
Разновидности паяных
стеклопакетов
Плен
ки
\
Герметики
и мастики
Герметики
и мастики
I
Разное»! ности клееных стеклопакетов
Разновидности сварных
стеклопакетов
Оконное
стекло
рованное
стекло I
Тепло-
погло-
щаю-
щее
стекло
\
Со
свето-
рассеи-
ваюшей
про-
кла 1кой
Оконное
стекло
рованное
стекло
Геиле-
щающее
стекло
Со све-
торас-
сеиваю-
щей ,
про- j
кладкой
Стекло
со
светящейся!
обогревающей
пленкой
Узорчатое
стекло
Уп-
роч-
нен-
иое
стекло!
Оконное
стекло
рованное
стекло
Тепло-
погло-
щаю- |
щее
стекло
Глава П. Строительно-архитектурное стекло 429
прослойку толщиной не менее 6,5 мм. Для средней полосы
Советского Союза толщина воздушной прослойки в стеклопакетах
находится в интервале 15—18 мм. В северных районах применяют сте-
клопакеты с двойной воздушной прослойкой толщиной не менее
12,5 мм каждая.
Данные по теплопередаче для стеклопакетов, отличающихся
друг от друга толщиной стекла и воздушной прослойки
(температура наружного воздуха — 17°, внутреннего +20°, относительная
влажность внутреннего воздуха 35%), приведены в табл. 25.
Таблица 25
Данные по теплопередаче для стеклопакетов
В 1д ограждения
Кнрпмчиая стена толщиной 24 см . ,
Остекление:
одинарное ...
двойное ...
1 Стеклопакеты:
с одной воздушной прослой-
с двумя воздушными прослой-
1
Толщина
одного
стекла
в мм
—
2-4
-
3
3
4
6
6
7
Б
6
7
Толщчиа
одной во
душной
прослойки в мм
15
6,35
12,7
6,35
6,35
12,7
12,7
6,35
12,7
12,7
Коэффициент
теплопередачи
в ккал м- ч
град
1.16
5,5—6.3
2,86
3.10
12.78
3.00
2.95
2.65
2,65
2.08
1*74
1.74
Обобщенная технологическая схема производства
стеклопакетов представлена на стр. 430.
Эффективное использование стеклопакетов в значительной мере
зависит от конструкции оконных переплетов и соблюдения правил
монтажа их.
Оконные переплеты должны удовлетворять следующим
требованиям:
1) быть правильной формы (без перекосов и неровностей);
2) соединяться со стеклопакетом так, чтобы исключалось
какое-либо давление на стекла;
3) обладать способностью сохранять стеклопакет в
определенном положении;
4) выдерживать вес стеклопакета.
Гехнологическая схема производства стеклопакетов строительного назначения
| Склад стекла j
{
Резка стекла по размерам
ые стеклопакеты
Мойка и сушка стекла
Сварные стеклопакеты
Заготовка
свинцовых
полос
Омеднение
краев стекла
*
Облуживание
омедненных
краев
Клееные
стеклопакеты
I
Упрочнение
стекла
Сварка ра.
мок
Пайка пакета
П одготовка
<■ профиля
для
наружного офор-
- мления
Приготовление клея
и мастики
Сборка стеклопакетов
ьыдержк? стеклопакетов
Нанесение иа края стекла
графитовой суспензии
Продувка стеклопакетов осушенным воздухом U
I
одогрев стекла
450-500: С
I
Разогрев краев стекла
до размягчения элек-
ТрОТОоЮМ
\
Сварка стекол по
периметру и
прокалывание отверстий
Заделывание огверстий в стеклопакетах
I
Отжиг стеклопакета
Испытание и контроль
Упаковка
I
Склад
Таблица 26
Крепление стеклопакетов в металлических рамах
Типы
[стеклопакетов
Схема крепления стеклопакетов
Толщины стеклопакета, прокладок и слоя мастик в мм
Паяные
Клееные
2e+2d+a
2e+2tf+a
6,3; 12,5;
15; 18
2-е
6,3; 12,5;
15; 18
3-6
10-12
2-7
3-5
15-20
2—7
3-6
а+<?+(4-б)
с+6+(4_6)!
Л 22
1В}
А 22
Продолжение табл. 26
Схема крепления стеклопакетов
Толщины стеклопакета, прокладок и слоя мастик в мм
2e+2d+a
3 .3; 12.5;
15
4-6
12-15
2-3
3-4
с+Ь+3
А 22
Крепление стеклопакетов в деревянных рамах
Таблица 27
со
Схема крепления стеклопакетов
Толопиы сгеклолзкегз, прэкладок |и слэл масгик в мм
I
с \ d \ e
б а
( —1 V
Злаптичпая попклпдко
А.
^+2rf+a+5 6,3; 12,5;
' 15; 18
В.
2*+2d+fl
4-6
12-20
2-7
3-5
с+с
А.
12
В.
Продолжение табл. 27
Типы стек-
лолакетов
Схема крепления стеклопакетов
Толщины стеклопакета, прокладок и слоя ыасгик в мм
I
Ь
Клееные
Сварные
1/тптцчная прокладка
6
Пластична* прак/юдка
e+2d+
В.
2e+2d
6,3; 12,5;
15; 18
4-6
>+2d+a+g\
В.
2e+2d+a
15-20
2-7
3-6
+(4-6)
6.3; 12,5
15
4-6
12-15
2-3
3-4
+3
12
В.
434
Раздел второй. Строительное стекло
В табл. 26 и 27 приведены схемы крепления стеклопакетов в
металлических и деревянных переплетах и указаны допускаемые
зазоры между стеклопакетами и рамой, а также рациональное
размещение эластичных прокладок (войлока, морозостойкой резины или
пенопласта) (рис. 43).
Рис. 43. Рациональное размещение эластичных прокладок
в стеклопакетах
а — квадратных; б, в — прямоугольных; г — прямоугольных в
открывающейся раые; 1,2 — расположение прокладок ыежду стеклопаке-
том и рамой
Стеклянные двери
Стеклянные двери представляют собой толстые полотна
закаленного стекла, со смонтированными на них металлическими
деталями для крепления и вращения их в дверных проемах; служат для
оформления наружных входов общественных зданий, а также
входов во внутренних помещениях.
Максимальные размеры дверей, вырабатываемых Константи-
новским заводом «Автостекло», составляют: высота 2600 мм,
ширина 1040 мм, толщина от 10 до 20 мм.
Дверн изготовляют из стекла, имеющего следующие свойства:
удельный вес' 2.45—2,47 г/см9
сопротивление:
сжатию 80—90 кПмм*
изгибу 23—27
теплопроиодность 0,0015 кал'.см сек град
светолро рачность на I см толщины изделия не менее 81%
термическая устойчивость .... .... в пределах 80—90°
Технология изготовления стеклянных л верей состоит из следую
щих операций:
1) варки стекла;
2) прокатки листа стекла;
3) резки на определенные размеры; '
4) шлифовки и полировки поверхности и торцов;
5) сверления отверстий;
6) монтажа шарниров и ручек.
Глава IL Строительно-архитектурное стекло 435
2 СТРОИТЕЛЬНОЕ ЛИСТОВОЕ СТЕКЛО С ИЗБИРАТЕЛЬНЫМ
ПОГЛОЩЕНИЕМ СВЕТОВЫХ И ТЕПЛОВЫХ ЛУЧЕЙ
Стекло, пропускающее ультрафиолетовые лучи
(увиолевое)
Стекла, пропускающие биологические ультрафиолетовые лучи
области 280—320 ммк, называются у в и о л е в ы м и.
Увиолевое стекло применяют для остекления школ, детских
садов, больниц и других лечебных учреждений, парников, инкубаторов.
Его также используют для проведения научных исследований.
Таблица 28
Химический состав увиолевых стекол
\Тип стекол J
Силикатные \
Боросиликат-
ные
Фосфатные *
О
72,5
72.0
67,5
—
—
—
—
О
-
21
5
3
3
5
О
-
80
70
70.5
70,0
56
О
<
1.5
2
5.0
5
5
10,5
15
6
О
го
О
7
15
10
—
—
8,5
О
4
—
—
4.0
—
3,5
О
с
N
11
—
10
—
—
6
о
15
15
5.0
—
—
—
—
О
-
—
—
12
12
15
О
-
1.5
—
—
—
—
Уголь
0.1^0.2
0.15—0,25
—
—
—
—
—
По размерным показателям увиолевое стекло должно
соответствовать ГОСТу на обычное оконное стекло.
Вследствие возрастания поглощения с увеличением толщины
стекла его вырабатывают толщиной не более 2,5—3,0 мм.
По химическому составу (табл. 28) увиолевые стекла можно
разделить на три группы: силикатные, боросиликатные, фосфатные.
На рис. 44 приведены кривые пропускания стекол в
ультрафиолетовой области.
Недостатками увиолевого стекла является их способность
снижать пропускание в области биологических лучей под воздействием
солнечного света (соляризация).
Силикатное стекло обычного состава при соляризации
понижает пропускание на 30%, боросиликатное — на 5%. Фосфатное
стекло соляризации не подвергается.
Для производства силикатных увиолевых стекол используют
сырьевые материалы с содержанием окислов железа не выше 0,01%.
с полным отсутствием окислов: Сг203, V205i РЬО, ТЮ2 и сульфидов
тяжелых металлов, так как эти вещества сильно поглощают
ультрафиолетовые лучи.
436 Раздел второй. Строительное стекло
U I I i I ^_J ! 1 1
240 260 280 300 320 340 260 ЗвО
Длина вп/itibi в ммк
Рис. 44. Кривые пропускания увнолевых
стекол
/ — обыкновенное; 2 — силикатное; 3 — фосфатное
Для варки увиолевых стекол применяют чистые сорта молотого
кварца, промытого соляной кислотой. Содержание окислов железа
в таком материале не превышает 0,005%.
В фосфатных увиолевых стеклах содержание окислов железа
допускается до 0,1%.
Обрабатывают сырьевые материалы и составляют шихту на
аппаратах, изготовленных из дерева, пластмасс, алюминия, стекла,
плавленых не содержащих железа масс.
Конструкция печей для варки увиолевого стекла обычная.
Огнеупоры для кладки ванных печей должны содержать минимальные
количества окислов железа (кварцевые брусья изготовляют из осо-
бочистого песка или кварца с содержанием Fe203 не более 0,05%,
электроплавленые брусья — из чистых материалов).
Вследствие того что окисное железо во много раз сильнее
поглощает ультрафиолетовые лучи, чем закисное, в шихту увиолевых
стекол вводят восстановители (крахмал, сахар, чистый углерод,
порошки олова, алюминия).
Варка стекол проводится в восстановительных условиях.
Температура варки фосфатных стекол в значительной степени зависит
от состава стекла и колеблется в пределах 1350—1450°С, а
силикатных и боросиликатных — такая же, как и для оконного стекла.
Стекло, поглощающее ультрафиолетовые лучи
К этому типу относятся стекла, поглощающие ультрафиолетовые
лучи с длиной волны менее 360 ммк или полностью поглощающие
всю ультрафиолетовую область спектра.
Ультрафиолетовые лучи разрушающе действуют на бумагу,
краски, материи и др. Поэтому помещения, в которых хранятся
ценные книги, документы, архивные материалы, должны
освещаться солнечным светом, лишенным ультрафиолетовых лучей. Эта цель
достигается остеклением окон стеклами, поглощающими
ультрафиолетовые лучи.
Глава II. Строительно-архитектурное стекло 437
Различают стекла следующих типов:
1) бесцветные — поглощающие ультрафиолетовые лучи с
длиной волны менее 360 ммк (рис. 45, кривая 3)\
2) светло-желтые — поглощают все ультрафиолетовые лучи,
часть фиолетовых и синих (рис. 45, кривая 2);
3) желтые — поглощают все ультрафиолетовые, синие и
фиолетовые лучи (рис. 45, кривая /).
7% ■ -
90
80
10
60
50
W
30
20
10
!
ч
1
1
/
/
/
/
L£i_
**
/
/
'
/
/
L-
»****
/
2/
/
/
\S
V
'
1—
1
I -L
1 """
1
1 —■"■""
IS
\
. I. _
.--
- -J
, 360 WO 440 ЧЪО 520 560 600 640 680
Длина во/in 6 ммк
Рис. 45. Кривые пропускания стекол, поглощающих
ультрафиолетовые лучи и окрашенных:
/ — углем; 2 — окислами хрома; 3 — окислами ванадия
В соответствии с ГОСТом на оконное стекло (по размерам)
выпускают узорчатое и армированное стекло. Составы стекол,
поглощающих ультрафиолетовые лучи, даны в табл. 29.
Таб л ид а 29
Составы стекол
Цвет стекол и способ
выработки
Бесцветное:
для вытягивания
. прокатки
Слабо-желтое:
для вытягивания
, прокатки
Желтое:
для вытягивания
» прокатки
О
70.5
73.0
70.5
73.5
71.0
73.5
О
<
1.5
0.8
1.5
0.8
1.5
0.8
СаО |
8
9
8
9
8
9
О
3.5
3.2
3.5
3,2
3.5
3.2
О
О
—
-
0,1
0,1
—
—
О
>
0,5
0.5
—
-
—
—
Na20
из соды
12.5
10
12,5
10
15.5
13
ит
сульфата
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
КгО из се- I
литры |
3
3
3
3
—
—
Уголь
—
—
—
—
J 0.3—0.5
438
Раздел второй. Строительное стекло
Стекла варятся в обычных ванных печах при температуре
1450—1480° С. Бесцветное и слабо-желтое стекло варят в
окислительных условиях, желтое — при восстановительных. К стеклу
предъявляют качественные требования по ГОСТу на оконное, узорчатое
или армированное стекла.
Строительное листовое стекло, поглощающее
тепловые лучи
К этому типу относятся стекла, полностью или частично
поглощающие тепловые лучи, оставаясь хорошо прозрачными для ви-
Таблица 30
Типы теплопоглощающих стекол и основные свойства
Тип стекол
Оконное силикатное тянутое
Оконное фосфатное тянутое
У?орчатое силикатное
прокатное
Силикатное, армированное
прокатное
Цвет
стекол
Голубое
Бесцветное
Голубое
•
Пропускание
видимого
света в %
65—75
80—85
65—75
65—75
Поглощение 1
теп.юных
(инфракрасных)
лучей в %
75—85
85—95
75—85
75—85
Г %
100
90
60
10
60
50
40
30
20
Ю
0
\**
\у'
^
"
V
\ '
к
х
А
\
\\
\
'
\ >
\;
'3
^2
-1
^
•>
/
*■*
1^>
*»
V
\
V
>«"""
--^
^
N
Рис. 46.
Кривые
пропускания тепло-
поглощающих стекол
/— силикатное
с окисью цинка;
2 —силикатное;
3— фосфатное
ЦЧ 0,5 0%6 0,7 0,6 0,9 1,0 2 3
Длина Волны в мк
Глава 11. Строительно-архитектурное стекло 439
димого света. Теплопоглощающие
стекла применяют для остекления
помещений в целях уменьшения их
нагревания солнечным излучением. Эти
стекла вырабатывают в ассортименте
оконного, витринного, узорчатого и
армированного стекол (табл. 30).
Кривые пропускания силикатного
и фосфатного стекол даны на рис. 46.
Составы тепло поглощающих стекол
приведены в табл. 31.
Количество красителя — окиси
железа, вводимое в шихту, зависит
от толщины стекла и от желаемого
поглощения тепловых лучей.
Инфракрасные лучи поглощаются
закисью железа. Для сдвига
равновесия в сторону закиси железа в
шихту вводят восстановители —
металлическое олово в порошке и углерод н
варку стекла ведут в
восстановительных условиях.
Силикатное стекло должно иметь
голубое окрашивание, появление
желтоватого тона указывает на избыток
восстановителя и образование
сернистого железа.
Цинковые силикатные стекла
поглощают больше тепловых лучей.
Теплопоглощающие стекла
вырабатывают методами, применяемыми
в производстве оконного прокатного,
узорчатого и армированного стекла.
Варку теплопоглощающих стекол
осуществляют в печах варки обычных
стекол. Только глубина бассейнов в
этом случае уменьшается до 0,9 м
вследствие сильного поглощения
стеклами тепловых лучей.
3. СТРОИТЕЛЬНОЕ
И ВИТРАЖНОЕ ЦВЕТНОЕ
ЛИСТОВОЕ СТЕКЛО
Витражи изготовляют из
цветного стекла разнообразной окраски и
фактуры поверхности. Для этой цели
пригодны стекла цветные,
окрашенные в массе, тянутые, прокатные и
накладные
к
S
S
X
Уголь
СО
о
Z
о
ъ2
о
о
5
о
1 те
и
<
о
со
с
о
со
Тип стекол
С4 СЧ М
о о о »*- 1
111 °*
о о о
о о 1 ^
Ю Ю <D !
7 7 1 3 1
<£> <£> ^
О О О
1 1 5 i
111с,
1 г 1 i
* 1 со" 1
г- 1 о> | 1
о» о»
-Г 1 о w 1
1 1 1 СО
1 1 1 о
ем oj со 1
t>- r- t-
н
а
се «
в> О О
о о с J)
« В * Н «
* « •? та J
s н ч -е-ж
= о »
440
Раздел второй. Строительное стекло
Химический состав некоторых
Цвет стекла
Оранжевый ....
Желтый канарееч-
Зеленый ...
Синий
Фиолетовый • • .
Розовый (розалнн)
Серый
О
67
67
67
71,2
71.2
71,2
71,2
71,2
71,2
71,2
О^
ю
4.0
4
4
-
-
-
-
-
-
-
О
<
-
-
-
1.8
1.8
1.8
1.8
1.8
1.8
1.8
СаО
-
-
-
7.5
7.5
7,5
7.5
7,5
7.5
7.5
-
-
-
3,5
3.5
3,5
3,5
3,5
3.5
3,5
ZnO
13,0
13.0
13,0
-
-
-
-
-
-
-
К,0
поташ
4.0
4.0
4.0
-
-
-
-
-
-
-
Na,0 сода
12.0
12.0
12.0
15.5
14,5
14.5
15.0
15.0
14,7
15
Na,0
сульфат 1
-
-
-
0,5
0,5
0.5
-
0,5
0.3
! 0,5
Примечание. Красители даются сверх 100%, причем указывается минимальное
Глава II. Строительно-архитектурное стекло 441
Таблица 32
цветных стекол
О) I
о
о
и
Режим варки
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
2,5
0.4
0.1—0,5
1.0
0.5
0.2
2.0
2,0
2.0
1—2
0,015
0,015
0,02
1-5
0.3
0,3
0,3 —
0.3—0.5
Нейтральный или
слабо
восстановительный
То же
0,3
0,5—0,1
0.3
0.3
Восстановительный
Окислительный
и максимальное количество их.
442
Раздел второй. Строительное стекло
а)
б)
Г;//;/;;/;—-I \
5-
--W
к
?////////А
I ;
—т* ЩЩ\
■3- СГ-)
7150
Рнс 47. Печь для варки цветных стекол, окрашенных в массе
а — продольный разрез: б — план: / — варочная часть: 2 — стлгдочная
часть: 3 — подмашинная камера: 4 — «кюльдессак»; 5 — горелка
Глава II. Строительно-архитектурное стекло 443
Цветное тянутое листовое стекло
Цветное тянутое листовое стекло представляет собой плоские
листы с гладкими поверхностями, окрашенные в массе, вытянутые
машинным способом из расплавленной стекломассы. Размер листов
должен соответствовать ГОСТу на оконное стекло. В табл. 32
приведены составы некоторых широко применяемых стекол.
Разнообразие расцветок в пределах одного тона при варке
стекла в ванной печи создают постепенным увеличением количества
красителя, вырабатывая вначале слабо окрашенное стекло данного
тона и постепенно переходя к интенсивному окрашиванию.
Для получения стекол чистых тонов содержание окислов
железа не должно превышать 0,1%, а для розалииа количество окислов
железа в стекле не должно быть более 0,5%.
Цветные стекла варят в печах обычных конструкций с
уменьшенной глубиной бассейна. На рис. 47 дано устройство печи для
варки желтых и зеленых сигнальных стекол (Чернятинский стекольный
завод, Брянская обл.). На печи установлена одна машина ВВС.
Температура варки цветных стекол 1450—1480° С, скорость
вытягивания — 30—40 пог. м в час.
Из тянутого стекла, окрашенного в массе, изготовляют витражи
для декоративного остекления окон в помещениях разного назначе-
чения (отдельные комнаты в детских садах, в школах, в домах
отдыха) и террас.
Контроль качества стекла по внешним признакам осуществляют
по нормам ГОСТа на оконное стекло. Цвет стекла контролируют
по утвержденным эталонам.
Цветное накладное листовое стекло
Цветное листовое накладное стекло состоит из двух слоев —
основного бесцветного и тонкого цветного, соединенных в одно целое
при формовании ленты с специальным устройством.
По размерам накладное стекло соответствует нормам ГОСТа
на оконное стекло.
Накладное цветное стекло вырабатывают прозрачным и
заглушённым. В табл. 33 приведены некоторые составы стекол
прозрачных и глушеных.
Коэффициент расширения цветного стекла такой же, как и у
бесцветного. Допускается уменьшение коэффициента расширения
цветного стекла на ЗХЮ~7. В случае превышения коэффициента
расширения цветного стекла над бесцветным на тонком цветном слое
появляется сетка трещин (цек).
Технология производства накладного стекла следующая. В
ванной печи / (рис. 48. а) варится обычное бесцветное стекло (по
составу оконного), в ванной печи 2 — цветное. Из обеих печей цветная
и бесцветная стекломассы поступают в подмашинную камеру 3,
в которую помещают выработочную лодочку 4 (рис. 48,6).
При вытягивании бесцветная стекломасса поступает в лодочку
снизу, а цветная — в боковую шель 5 лодочки. Цветная стекломасса
накладывается на бесцветную, при этом вытягивается двухслойная
лента. Толщина цветного слоя регулируется количеством засыпае-
444
Раздел второй. Строительное стекло
о
1 £
О
с
N
Химияеский
о
с
од
о
°«
о с2-
со
«4
О
О
О
£
Цвет
стекла
О
О
<
Прозрачные
Оранжевый
Желто-канареечный . . .
Желтый . .
Зеленый . .
Синий . .
Фиолетовый
Серый . .
67
67
71.2
71,2
72.5
68.7
71.2
1.8
1,8
1.0
1.0
1.8
-
-
7.5
7.5
6.5
4.0
7.5
-
-
3.5
3.5
3.5
2.5
3.5
13
13
-
-
~
-
—
4
4
-
-
-
-
-
1
1
1.0
1
12
12
15,5
14.5
15
14,8
14.5
Глу-
шеные
Молочный
Оранжевый
Желто-канареечный
Желтый
Коричневый
Салатный .
Синий . . .
Голубой . .
Фиолетовый
65.1
60
60
65.1
65 1
65.1
65.1
65.1
65.1
15.4
12
12
15.4
15.4
15.4
15.4
15.4
15.4
Глава II. Строительно-архитектурное стекло 445
Таблица 33
состав стекол
Na,0 \
сульфат 1
0,5
0,5 |
0.5
0.5
! 0,5
ко.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
CuO
2—4.0
0.2—0.3
0.2-0.6
0.1—0.15
СоО
-
NiO
-
-
О
5 1
in |
1.0
0,2
0.5—0.7
СЛ
•и 1
О |
2.0
2.0
1.2—1.5
CdCO,
0.3
0.3
\<\
1 ел |
-
0.8—1.2
1
< J
о.з
•в " 1
>>
0.1
0.1
0.5—0 7
0.3—0.5
<->
ее 1
2
1
1
J
446
Раздел второй. Строительное стекло
шш
Рис. 48. Установка для выработки цветного накладного стекла
а — продольный разрез; б — подмашинная камера
Глава П. Строительно-архитектурное стекло 447
мой в печь шихты. Чем больше засыпается шихты, тем выше
уровень цветного стекла, тем с большей силой оно выдавливается в
лодочку и образует более толстый цветной слой.
Варку бесцветного стекла осуществляют в ванной печи
обычной конструкции. Для варки цветного прозрачного стекла глубину
ванной печи делают не более 0,6 м. Глубина ванной печи для варки
стекла, заглушённого фтористыми соединениями, находится в
пределах 0,3—0,4 м. Это необходимо для уменьшения времени
пребывания глушеного стекла при высокой температуре. Улетучивание
фтора возрастает с повышением температуры стекломассы и с
увеличением времени выдерживания стекломассы в расплавленном
состоянии. Улетучивание фтора ослабляет степень глушения стекла.
Поэтому варка глушеных стекол производится при температуре
1300—1350° С.
Цветные прозрачные стекла варят при обычных температурах
1450—1480° С.
Скорость вытягивания накладного стекла зависит от толщины
стекла. Стекло толщиной 5—6 мм с молочным накладом толщиной
0,5—1 мм вытягивается со скоростью 18—20 пог. м в час, стекло
толщиной 2,5—3 мм — со скоростью 30—33 пог. м в час.
Толщина накладного слоя витражного стекла не должна
превышать 0,5 мм, иначе потребуется много времени для удаления
цветного слоя при отработке рисунка.
Накладное цветное прозрачное стекло применяют для
декоративного остекления светопроемов в школах, детских садах,
общественных зданиях. Во многих случаях желательно рассеянное
освещение, исключающее видимость через стекло. Для этих целей
пригодно молочное стекло.
Всякое накладное стекло является прекрасным материалом для
изготовления художественных витражей — неразрезных и паяных.
Накладное стекло толщиной 4—-5 мм с молочным или цветным
глушеным слоем может быть использовано как облицовочное стекло.
Качество накладного стекла по внешним признакам
регламентируют нормами ГОСТа на оконное стекло.
Цветное прокатное витражное листовое стекло
Представляет собой листовое цветное стекло разнообразной
окраски с различной фактурой поверхности, полученное прокаткой
расплавленного стекла.
Стекло, применяемое для изготовления витражей на пайке,
имеет небольшие размеры от нескольких сантиметров до размеров
листов оконного стекла.
На стр. 448 дана схема производства прокатного витражного
втекла.
Составы н режимы варкн цветных стекол см. стр. 440 и 441.
Витражные стекла варят ь горшковых и ванных печах периоди-
4еского действия1.
1 Описание периодической ванной печн для варки цветного стекла см. на
стр. 458 и 459.
448 Раздел второй. Строительное стекло
Технологическая схема производства цветного прокатного
витражного листового стекла
Подготовка материалов
Составление шихты
Варка стекла в горшковой
печи
Варка стекла в
периодической ванной печи
Переноска горшка
краном
Переноска стекла ковшом
Прокатка стекла
Отжнг стекла
Резка стекла
Упаковка стекла
Стойло горшковой печи должно быть прямоугольным, чтобы
было удобно брать горшки краном.
Витражное стекло прокатывают на вальцовых машинах
периодического действия, на которых получается тонкое стекло (4—
5 мм). Наиболее совершенной машиной является машина Бишеру.
4. МЕТАЛЛИЗИРОВАННОЕ СТЕКЛО
Бесцветное или цветное стекло, покрытое тонким слоем
металла методом распыления его в расплавленном виде, приобретает
особый декоративный вид, имитирующий цвет золота или серебра, или
представляет собой цветное зеркало.
Металлизированное стекло не является массовым
ассортиментом — его изготовляют по отдельным заказам.
Стекло выпускают следующих видов:
Глава II. Строительно-архитектурное стекло 449
1) металлизированное алюминием бесцветное стекло под цвет
серебра или зеркальное;
2) металлизированное алюминием желтое стекло под цвет
золота; i
3) металлизированные алюминием цветные прозрачные стекла
(получение цветных зеркал или облицовочных плит);
4) металлизированное бесцветное стекло сплавами меди под
цвет золота;
5) металлизированные стекла для электрообогрева.
Схема технологического процесса производства
металлизированного стекла приведена на стр. 450.
В табл. 34 даиа характеристика отдельных видов стекол.
Таблица 34
Характеристика некоторых видов металлизированных стекол
Вид стекла
Плоское жел-
Форма стекла
' 1 1
Размеры
в мм
Металл
Примечание
От 105x105
до 500x800
Алюминий
При
покрытии
шпиля
Московского универси
тета
Бесцветное
прессованное
(накладка)
При
строительстве
павильона на
ВДНХ
Бесцветная
прессованная че
репица (опытная j
партия)
Сплав
меди
Бесцветное или
цветное плоское
для каминов
С А й
До 1000-
1500
Алюминий
Для
высотного здания
Для
обогревания
жилых
помещений
Принцип металлизации основан на том, что расплавленный
металл струей сжатого воздуха направляется на поверхность стекла
и прочно прилипает к ней.
450
Раздел второй. Строительное стекло
Технологическая схема изготовления металлизированного стекла
под цвет золота
Покрытие плоского
желтого стекла
Покрытие прессованного бесцветного стекла сплавом
мели
Вытягивание
плоского желтого
стекла толщиной
6—7 мм
I
Резка стекла по
размерам и га-
шлифовка краев
Мойка и сушка
листов стекла
Разогрев стекла
Металлизация
стекла алюминием
Охлаждение стекла
I
Контроль качества
металлизированного слоя
Покрытие
металлического слоя
грунювой эмалью
138 и сушка
24 часа при
температуре 18-20 °С
*
Покрытие по
грунту эмалью Hi\0
зеленая и сушка
40 мин. при
температуре 18—20 °С
Изготовление
кантарелей
Подогрев
кантарели
I
Металлизация
кантарели
сплавами меди
*
Укладка
кантарели в форму
\
Пэдача на кан-
гарель
расплавленного стекла
Прессование
детали
Отжиг
Контроль
Упаковка
Варка бесцветного стекла
Прессование детали
в металлической форме
Металлизация стеклянной
детали
£Отжиг
I
I
крытие
лаком
Покрытие |
эмалевым
шликером
Обжиг
Отжиг
Контроль
Склад
Покрытие
эмалью
из
пистолета
Контроль
Склад
Упаковка
Глава //. Строительно-архитектурное стекло 451
Аппараты для плавления металла могут быть с газовым
нагревом или электродуговые.
Для расплавления металл подается в аппараты в виде
проволоки, в жидком виде и в порошке. Наиболее удобно использовать
проволоки.
Расход металла при покрытии больших поверхностей с учетом
потерь при металлизации и толщине слоя покрытия 0,1 мм
приведен в табл. 35.
Таблица 35
Расход металла в кг/м2
Распыляемый металл
Распылитель
дуговой
газовый
Свинец . .
Цинк • . .
Алюминий .
Латунь . .
Бронза . .
Сталь
0.84—1,0
0,32
1.2
0,93
1,76
0,84-1,0
0,3
0.8—0,9
0,9—1.0
0.8—0,9
Качество покрытия зависит от Температуры покрываемой
поверхности, состояния поверхности и способа ее подготовки, скорости
подачи проволоки, расстояния сопла от стекла, выбора горючего
газа, регулирования давления, подачи компонентов газовой смеси и
продолжительности металлизации.
На рис. 49 дана схема установки, на которой было изготовлено
металлизированное стекло для остекления шпиля здания
Московского университета.
В окно / вставляют кассету с листом желтого стекла, из окна 2
вынимают готовое стекле. Через окно 3 осуществляется
металлизация листов стекла, подогретых нихромовыми электрообогревателями,
установленными в пространстве между окном / и 2. Для
продвижения кассет служит механизм 4.
Кассеты соединяются между собой при помощи кольца,
прикрепленного к одной кассете, и крюка на другой.
Рабочее пространство печи имеет размеры 600X240x8610 мм.
Для металлизации бесцветного стекла под цвет золота
применяют сплав ЛА-85-0,5 в виде проволоки диаметром 0,51 и имеющий
состав в %: Си 85; Zn 15; Pb 0,03; Fe 0,01; Bi 0,007; Al 0,5—0,7.
Металлизация производится при следующих давлениях
кислорода, ацетилена и воздуха (в ат): ацетилена 1,2; кислорода 4,0;
воздуха — 5,0.
Изделия металлизируют двумя способами:
1) непосредственно после снятия пуансона в пресс-форме;
2) металлизация кантарели, разогретой до температуры 580° С
с последующим запрессовыванием ее в изделие.
29*
452 Раздел второй. Строительное стекло
Рис. 49. Схема установки для металлизации стекла
/ — окно для загрузки стекла; 2 — окно для выгрузки листов; 3 —
окно для металлизации; 4 — механизм для передвижения листов;
5—катушка для намотки проволоки; б — баллсн с кислородом;
7 — баллон с воздухом; 8 — баллон с ацетиленом; 9 — пистолет для
металлизации; 10 — держатель пистолета
Для зашиты металлизированного слоя при первом способе
применяют эмали (табл. 36).
Таблица 36
Состав эмалей
Номера
составов
1
2
3
о
со
45
—
—
О
2
14
15
О
<
2
—
—
О
2
6
—
—
МпзО,
5
—
3
ZnO
—
6
5
Ti02
—
5
7
NaaAlFe
5
—
—
PbO
35
75
70
Температура обжига
в вС |
580
430
440 |
При изготовлении изделий по второму способу слой металла
находится между двумя слоями стекла.
5. ОБЛИЦОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ СТЕКЛА
Облицовочные материалы из стекла можно разделить на
следующие основные виды:
1) марблит прокатный:
а) с полированной поверхностью;
б) одноцветный с огневой полировкой;
в) мраморовидный с огневой полировкой;
2) облицовочные плитки:
Глава П. Строительно-архитектурное стекло 453
х
о
«О
О.
S
25
S
X
Режим варки
1 9S'qs
1 ООЭ
1 »S
1 SPO
1 s
1 OIN
1 *ODW
1 §О^Э
1 0"Э
OeM
Or*N
OUZ
1 o^w
1 ОЮ
л
fo*iv
•o'a
*o;s
Стекло
1
Окислительный
(1% Na20 вводится с
селитрой)
То же
Восстановительный
Окислительный
(1% NazO вводится с
селитрой)
То же
Восстановительный
1 1 1 1 1 I 1 1 1 1 1 - |
0,1
1 | ». 3 | | 1 I 1 1о* | 1
о о
1 1 2 2 I i i i | i"i i
о i
0,4
! I 1 1 I 1 1 ! 1 1 I 1 |
1 °°- 1 1 1 1 11 "VI 1
^ <N ОО
1 1 ! 1 1 ~ 1 1 1 °l\ I
о о |
1 1 1 I 1 S 1 Я | М 1
•—I 1
1 1 °° 1 1 I I ! 1 1 1 1 j
16,45
19,4
8,0
16,45
15.5
16,45
15,45
16,45
16.45
16,45
16,45
16,45
1 | 2 1 f. 1 1 1 1 1 1 1 |
1 1 1 Г I 1 1 1 1 1 1 1 j
7,1
6.9
7,1
3.75
7,1
7.1
7,1
7.1
7,1
7,-1
7.1
7,55
2
5
7,55
7,12
7,55
7,55
7,55
7,55
7,55
7,55
7,55
3,97
2,88
3,97
2,87
3,97
3,97
3,97
3,97
3,97
3,97
3.97
1 1 " 1 1 1 ! 1 1 I 1 1 |
64,93
68,82
66.0
64,93
69.7
64,93
64,93
64,93
64.93
64,93
Ь4,93
64,93
Молочно-белое . . .
Красное ...
Желтое
Синее ....
Голубое
454
Раздел второй. Строительное стекло
а) прессованные;
б) эмалированные;
в) из тянутого -накладного стекла;
3) плитки из закристаллизованного стекла;
4) панели стемалит, окрашенные вжиганием керамических
красок.
Марблит
Марблитом называется утолщенное плоское глушеное
цветное стекло с разнообразной окраской.
Химический состав марблита приведен в табл. 37.
Ниже приведены сведения о свойствах и методах производства
и применении марблита.
Наименование показателей
Размеры
Механические свойства
Цвет
Фактура поверхности
Характеристики
Облицовочные плитки:
50x100; 100x150; 150x150; 200x200;
150x300x200x500
Облицовочные панели размеры до 1x3*
Толщина панелей и плиток 6—7 мм (по
специальному заказу до 15 мм)
Пточность в кГ/cjk2:
на изгиб 380—530
сжатие 7000—10000
удар 1.8
Коэффициент линейного расширения 80 90X
XI О"7 ]
Одноцветный
Молэчно-белый, черный, красный желтый,
зеленый, салатный, синий, голубой,
фиолетовый с переходными тонами разной
интенсивности, серый, шоколаднь.й, розовый
сиреневый и др.
Мраморови-ный
Возможны сочетания основного тона и
мраморовидных узоров из двух или
нескольких вышеуказанных тонов
Лицевая сторона
Полированная механическим способом
О иенни-полнрованная, узорчатая или ше-
рохова гая
Тыльная сторона
Продольные рифления или другие неров-
| иости
Глава II. Строительно-архитектурное стекло 455
Наименование показателей
Способы производства
Применение марблита
Способы крепления марблита
Характеристики 1
Прокатка на литейных столах с последу- 1
ющей шлифовкой и полировкой лицевой по- 1
верхности
Периодический прокат на машинах
особой конструкции с получением в процессе
проката лицевой поверхности, приближаю- 1
щейся к полированной
Облицовка стен внутренних помещений:
приемных, операционных и других лечебных
помещений, лестничных клеток, кухонь
санитарных узлов, магазинов, а также для
облицовки внутренних колонн и стен
производственных помещений с повышенной влажностью
и цехов химических предприятий, отделки
мебели. Изготовление строительных
элементов: углы, желоба, профилированные детали
для полов, уголки и другие, изготовляемые
методом моллирования
Плитки размером до 200x300 мм на
строительных растворах.
портландцемент 300—I объемная часть
песок 3—4 объемные части
порт л пище мент 300—1 объемная часть
возхушная известь — 1 •
песок 4—6 объемных частей
Для крепления берут сухие чистке плитки
Креплгнне блз постукивания по плитке,
только н жимом
Размер швов меж ту плитками 3—5 мм,
швы не должны заполняться строительным
раствором, их га'.ел-вают специальными
растворами и мастиками.
Состав мастики для:
серых швов—2,5- 3 вес. п. мраморной муки
или 1 вес. ч. извести и I вес. ч.
мраморной муки;
белых швов—I вес. ч. белил, 2.5—3 вес. ч.
мраморной муки.
В химических цехах швы заделываются
битумной массой
Плиты
а) на специальных мастиках на стену,
покрытую слоем цементной
штукатурки
б) в металлических или деревянных
рамках, которые крепятся к стене;
в) при помощи угловых розеток,
прикрепляемых к стеие
456 Раздел второй. Строительное стекло
На рис. 50 н 51 показаны схемы крепления н укладки плиток.
Производство марблита с механической шлифовкой и
полировкой весьма дорого, поэтому марблит производят методом
периодического проката, который дает возможность в процессе прокатки
получать лицевую сторону по качеству близкую к полированной.
Схема производства марблита методом периодического проката
Подготовка сырьевых материалов
_
Составление шихты
Варка стекла в ваиной печи периодического или непрерывного
действия
I
Зачерпывание стекла ковшом и перемещение его к литейному
столу
*
Отливка стекла на стол
I
1
Отр
Прокатка расплавленного стекла в лист 1
ыв листа
Заделка
1
от прокатного стола протягиванием между ними 1
тонкого стального ножа 1
1
конца листа в клещи с широкими захватами
1
Перемещение листа в лер |
1
Отжиг стекла в л ере |
*
Отбортовка листов |
1
Резка листов на плитки |
1
Шлифовка края |
1
Мойка, сушка
*
Контроль н подбор по тону
Глава II. Строительно-архитектурное стекло 457
а) 6) д)
Рис. 50. Схема укладки плиток
а — на цементном растворе: / — основание; 2 — цементный
раствор (1:3); 3 — цементный раствор (1:5); 4 — слой битумной
эмульсии; 5 — облицовочная плитка; 6 — шов; б — на
известковом растворе: / — основание; 2 — цементный раствор; 3—
известковый раствор; 4 — стеклянная плитка; 5 — шов; в — на
специальной замазке: / — основание; 2 — цементная штукатурка; 3 —
специальная жидкость; 4 — замазка; 5 — стеклянная плитка;
б — деревянный брусок; 7 — шов
Рис. 51. Схема крепления плитки
а — в рамке: / — основание; 2 — промежуточный слой; 3 — стеклянная плитка;
4 — рамка; б — к потолку: / — потолок; 2 — деревянный штырь; 3
—эластичный слой; 4 — стеклянная плитка; 5 — шуруп; б — розетка: в — при облицовке
стеклянными плитками: i — деревянный штырь; 2 — кирпичная стена: 3 —
штукатурка; 4 — эластичный промежуточный слой; 5 — стеклянная плитка: б —
резиновая прокладка; 7 — шайба; 8 — шуруп
458 Раздел второй. Строительное, стекло
Рис. 52. Печь для варки марблита
(вертикальный разрез)
'' 65
Рис. 53. Печь для варки марблита
(продольный разрез)
Глава II. Строительно-архитектурное стекло 459
Установка с одной периодически действующей печью при работе
стола 9 час. в сутки дает в год 80—90 тыс. м? марблита.
Ниже дается схема и описание технологии производства марб-
лита методом периодического проката.
Стекла варят в ванной печи периодического действия с двумя
бассейнами под одним сводом (рис. 52 и 53). Два бассейна
необходимы для изготовления мраморовидного марблита. Печь
отапливается очищенным генераторным газом.
Варка продолжается 15 час. За это время наваривается
7—8 т стекломассы. Количество обратного боя — до 50% от веса
сваренной стекломассы.
Примерный режим варки молочного стекла следующий (в час):
ра огрев печи до 1400—1420°С . . I
засыпка боя и шихты
провар стекла 4
гасып^а боя и шгхгы . .
провар с:екла .... 3
бурление
осветление стекла 4
студка стекла до температуры 1280°С . . 3
Температура варки не превышает 1450° С.
С одной стороны печи имеются два окна для засыпки шихты и
боя, с другой стороны — два окна для забора стекломассы на
отливку. Стекломассу черпают ковшом поочередно из каждого
окна.
При этом уровень стекломассы в печи снижается на 400 мм.
Ковш для переноса стекломассы из печи на прокатный стол
выполнен из неокисляющейся стали и вмещает около 100 кг
стекломассы. В целях экономии стекломассы остаток ее в ковше после
выливания возвращают в печь через то окно, из которого
произведено зачерпывание.
Для получения мраморовидного марблита основную стекломассу
из первого бассейна зачерпывают одним ковшом, из второго
бассейна цветную стекломассу зачерпывают другим ковшом и выливают
в первый ковш. Для получения мраморовидных узоров стекломассу
в первом ковше перемешивают сухим железным крюком и подают
на отливку.
Стекла прокатывают на машине периодического проката (рис.
54), которая состоит из чугунного стола размером 5X1,8 м%
толщиной 100—130 мм, двух прокатывающих валов, укрепленных в
передвижную каретку и механизма, передвигающего каретку с валами.
Отлитое на стол стекло прокатывают последовательно двумя
валами — большим (диаметр 304 мм) и следующим за ним на
расстоянии 340 мм малым стальным валом (диаметром 140 мм).
Большой полый вал охлаждается водой, малый сплошной вал
не охлаждается. При установившейся работе температура малого
вала колеблется в пределах 170—180°, большого — 70—100°. Малый
вал опущен по сравнению с большим на 0,35 мм.
Гладкая поверхность стекла образуется в результате большой
скорости прокатки, которая равна 0,33—0,4 м/сек, а также двойного
прокатывания листа.
460 Раздел второй. Строительное стекло
Холодная корочка стекла, образующаяся при соприкосновении
с валами, расплавляется за счет теплоты внутренних слоев стекла
и поэтому происходит огневаи полировка поверхности.
Все пороки видны только в отраженном свете под малым углом
наблюдения. Метод контроля только визуальный.
Рис. 54. Машина для периодической прокатки марблита
/ — литейный стол; 2 — большой вал; 3 — малый вал; 4 — механизм для
перемещения; 5 — каретка для крепления валов
Ниже приведена продолжительность различных операций
(в сек.):
зачерпывание стекла и отливка на стол 40—50
прокатка 8—12
от окончания прокатки до отрыва листа 25—30
от стрыва листа до подачи его в лер 11—12
движение листа в лер 7—8
время пребывания листа на столе 38— И
время всех операций для одного листа 330—390
Лер для отжига с шагающим механизмом для передвижения
листов имеет ширину 4,5 м и длину 40 м. Время прохождения листа
через лер 2 часа. Размер листа после прокатки 1,38X4,0 м. Лист в
лере располагается большим размером по ширине лера.
Листы после отжига разрезают на плитки различных форматов.
Края плитки шлифуют на цилиндрических металлических шлифо-
вальииках диаметром 1 м, длиной 1,5 м со скоростью 150 об/мин.
На углах плиток с лицевой стороны делают фацет шириной 0,5—
1 мм с помошью олундовых шлифовальников такого же размера,
как и металлические.
Глава 11. Строительно-архитектурное стекло 461
Облицовочные стеклянные эмалированные
плиты и плитки
Эмалированные плиты и плитки представляют собой в основной
толшине бесцветное стекло (нарезанное по размерам обычно из
отходов оконного и прокатного стекол), покрытое на холоду тонким
слоем эмалевого шликера и обожженное до температуры плавления
эмали.
Ассортимент и свойства эмалированных плиток и плит
Элементы
характеристики
Цвет
Размеры
Механические свойства
Внешний вид
Способ крепления
Применение
Характеристика
|
Молочно-белый, черный, желтый, зеленый,
салатный, синий, голубой, фиолетовый, бежевый, серый,
розовый с различными оттенками между основными
тонами
Толщина от 4 до \0мм
Размеры по периметру в мм:
КЮ х 150
150x150
200x200
200x300
300x300
Близки к свойствам листового оконного стекла
Лицевая поверхность гладкая — огненно-полиро-
ваннам, тыльная — шероховатая от отпе istkob noi-
л^ки. на К(пт)го1 обжигается плитка. Углы плитки
слегка оплавлегы
См. крепление марблита
Облицовка кухонь, сгиитарных узлов, бань,
душевых, магазинов, лечебных учреждений, цехов
химических предприятий и текстильной
промышленности
Химический состав титановых эмалей, используемых для
покрытия плиток, приведен в табл. 38, а количество красителей для
получения цветных эмалей на 100 кг молочно-белой эмали — в табл. 39.
Титановые эмали применяют для покрытия плиток,
потому что по сравнению с другими глушителями двуокись титана
дает полное заглушение эмали в очень тонких слоях 0,1—0,2 мм,
тогда как при других глушителях этот эффект достигается при
толщине 0,5—1 мм.
Химический состав эмалей в %
Таблица 38
Окислы
Эмали
№ 130
№ 174
Т-189
№ 1
№ 2
№ 3
№ 4
№51 № 112
S10,
СаО
Fe20,
А120,
TiOa
Na20
В,0,
3NaFAlF
MgO
PA
MnOe
K20
F сверх 100 %
ZnO
PbO
Лопаритовый концентрат
33.70
0.17
0.04
0,28
16,60
8.87
18,70
17,80
1.02
2,67
0,15
36,65
0,19
0,04
3,12
16.87
13,65
19,25
6,15
1,23
2,85
51,37
21,26
8,24
16,8
3,26
5,20
62,39
1,92
7,36
6.14
21,23
0.96
61.03
1,92
6,93
6.01
1.92
21,23
0,96
61.40
7,52
5,57
2,03
22,46
1,02
51,59
6,32
4,67
1,72
18.85
0,85
16,0
33,1
2.8
2,8
6,2
3,3
4,7
47,1
52,79
4.2
11.2
5.49
9,3
16,09
0.93
Глава II. Строительно-архитектурное стекло 463
Таблица 39
Количество красителей для получения цветных эмалей
Эмали
СиО
Сг20,
СоО
NIO
Мп.О,
Желтые .
Зеленые .
Салатные.
Голубые .
Синие • .
Фиолетовые
1,0
1.0
1.0
0.5
0,2
0.05
0.5
2.0
Сильное глушащее действие двуокиси титана объясняется
большой разностью в показаниях преломления основного стекла и
глушащих частиц.
На графике рис. 55 показана отражающая способность
различных эмалей.
i
1
I
I
I
80
70
60
50
40
гт —)
-—-1
2
"^•3
^<\
0,1 0,2 0,3 /7,4 0,5
Толщина слоя эмали в мм
Рис. 55. Зависимость коэффициента отражения
эмалей от толщины слоя
/ —* титановой; 2 — сурьмяной; 3 — цнркоиовой
464
Раздел второй. Строительное стекло
В табл. 40 приведены показатели преломления и разность их
для некоторых глушителей и стекла.
Схема производства эмалированных плиток приведена ниже.
Технологическая схема производства эмалированных плиток
Составление шихты
I
Варка эмали
I
Гранулирование эмали
Оконное стекло
Сушка эмали
I
Помол эмали в шаровых
мельницах
Резка по размерам1
Слив шликера в мешалку
Нанесение шликера на
плитки
Сушка шликерного слоя
Мойка плиток
Обжиг плиток
Отжиг
Контроль
Упаковка
1 Стекло режут на плитки с максимальной точностью; отклонения от размера не
должны превышать ±0*5 мм. -. v
Глава 11. Строительно-архитектурное стекло 465
Таблица 40
Показатели преломления глушителей
Вид глушителя
Показатель
преломления
Разность
показателей
преломления глушителей
и стекла
Окись:
олова
сурьмы ....
Двуокись циркония
Фтористый натрий
Фтористый кальций
Дв>окись титана:
рутин
аиатаз ....
2.04
2,09
2.17
J.33
1.44
2.76
2.52
+0.54
4-0.59
+0.67
—0.17
—0.06
*
1.26
1.02
Эмали варят обычно во вращающихся печах при температуре
1300—1350° С. Время варки 2—2,5 часа при весе загрузки 500 кг.
Сваренную эмаль тонкой струей выливают в воду для грануляции.
Гранулированную эмаль измельчают в шаровых мельницах.
Некоторые заграничные фирмы варят эмали в ванных печах
непрерывного действия. Сваренную эмаль прокатывают между
валками в тонкую ленту, которую дробят на мелкие куски (сухая
грануляция) и измельчают на шаровых мельницах мокрым способом.
Для уменьшения степени оседания частиц эмали в шликере при
помоле в мельницу добавляют пластичную глину (примерно 5%
от веса эмали) и электролита азотистокислого натрия 0,25% или
поташа 0,1—0,15%, или буры кристаллической 0,5—1%. Удельный
вес эмалевого шликера, применяемого для нанесения на
стеклянные плитки, 1,72—1,78 или содержания сухого вещества около
1,6 г/см3.
Шликер наносят на плитки тонким слоем пульверизатором под
давлением воздуха 2,5—3 ат. Расход шликера на 1 м2 готовой
продукции 0,4—0,5 кг (на сухое вещество).
Для покрытия шликером плитки укладывают на движущуюся
конвейерную ленту (скорость движения 0,6—1 м/мин — Саратовский
стекольный завод) или на передвигаемые по рольгангу деревянные
щиты (Лисичанский стекольный завод).
На Саратовском стекольном заводе шликер на плитках
высушивается лампами инфракрасного излучения.
В печи конвейерного типа плитки для обжига помещают иа
специальных подвесках из жароупорной стали.
На рис. 56 даиы продольный и поперечный разрезы печи
Саратовского стекольного завода.
' На заводах Советского Союза для обжига плиток применяют
два типа электропечей — печи туннельные и конвейерные. В этих
печах плитки проходят три зоны (подогрева, обжига и отжига).
Для обжига в туннельных печах плитки укладывают на
шамотные; плиты, которые. размещают на вагонетках, передвигаемых в
туннеле по рельсам. Размер вагонетки 1X1 м.. На каждую вагонетку
466
Раздел второй. Строительное стекло
укладывают по 36 плиток, которые разложены на 9 шамотных
плитах.
Чтобы стеклянные плитки не прилипали к шамотным и
металлическим подложкам, последние посыпаются тонким слоем мелкого
песка.
Печь Лисичанского стекольного завода имеет длину 40 м.
Годовая производительность туннельных печей около 100 тыс. м2.
На рис. 57 дан температурный режим в туннеле печи
Лисичанского стекольного завода, а на рис. 58 температурный режим в ксн-
Рис. 56. Печь для обжига
плиток на Саратовском стекольном
заводе
а — продольный разрез; б —
поперечный разрез; / — зона
подогрева; 2 — зона обжига; 3 — зона
студии и обжига; 4 —
электронагреватели сопротивления
вейерной печи Саратовского стекольного завода. В табл. 41
приведены характеристики работы печи Саратовского стекольного завода.
Расход электроэнергии на 1 м2 продукции на туннельных и
конвейерных печах одинаков (около 23 квт-ч на I м*\.
Для удешевления процесса обжига разрабатывают конструкции
печей с газовым отоплением.
Глава П. Строительно-архитектурное стекло 467
ш
ъ m
© 700
600
1 шю
| 300
£ 200
**" 100
\
Ji
70
J0
—I
[
\
V
^
50
^j
70 90 110 130
I
|
150
ПО
i
190
Подогрев Оплавление Отжиг
Время 6 мин.
Охлаждение.
Рис. 57. Температурный режим обжига плиток в туннельной
иечи Лисичанского стекольного завода
i
i
с:
то
600
600
400
200
24
30
О 6 12 1д
Длина печи в м
Рис. 58. Режим обжига плиток в конвейерной печи
Саратовского стекольного завода
Таблица 41
Характеристика работы печи
Элементы характеристики
Годовая производительность установки в тыс. ju- .
Расход тепла на 1 м1 продукции (в тыс. калл) . .
Время пребывания плитки в печи в мнн
По
проекту
80
80
513
12.8
850
15
120
0.4
16
80
Фактнче- 1
екая 1
130
93
513
10.6
780
12
80
0.5
16
80
468 Раздел второй. Строительное стекло
Коврово-мозаичные облицовочные стеклянные плитки
Коврово-мозаичные облицовочные плитки представляют собой
облицовочный материал размером в пределах от 20x20 мм до
30x30 мм, изготовленные из глушеного и полуглушеного стекол,
окрашенных в разнообразные цвета, и отформованные прессованием
или прокаткой.
Коврово-мозаичные плитки предназначаются главным образом
для облицовки фасадов зданий и частично для облицовки
внутренних помещений. Малый размер плиток дает возможность надежно
крепить их на цементном растворе, а также создавать на фасадах
панно с мозаичным рисунком. Эти плитки можно использовать и
для одноцветной облицовки.
Ассортимент и свойства плиток
Элементы характеристики
Размер и форма плиток
Состояние поверхности
Цвет
1 Состав стекла
Характеристика
Размер от 20x20 до 30x30 мм, толщина 4—6 мм.
Форма квадратная
Одна сторона гладкая, другая рифленая для луч»
шего сцеплеиня со строительным раствором
Молочно-белые, черные, красные, оранжевые,
желтые, зеленые, салатные, голубые, синие, фиолетовые,
розовые и другие тона. Все плитки непрозрачные
См. табл. 37
Схема технологического процесса производства прессованных
коврово-мозаичных плиток
Операции
Составление шихты
Варка стекла
Формование
Отжиг
Характеристика технологического процесса
Составление шихты обычное с применением
отдельных смесителей для перемешивания шихты стекол
резко отличающейся окраски
Варка стекла в ванной печн с получением
непроверенной стекломассы. Глушеная илн полуглушеная
стекломасса может быть получена введением в
шихту обычных глушителей или же введением при
перемешивании белого сухого песка в стекломассу в
выработочной части печи
На прессе-автомате типов РВМ, АПР и др. с
полу ченяем плит, разделенных глубокими бороздками
иа расстоянии 20 ил i 30 мм
Прокаткой с щпучением непрерывной ленты,
разделенной глубокими продольными и попере шыми
бороздками иа плитки размером от 20x20 до 30x30мм\
В лерах обычного типа с газо- илн
электрообогревом
Глава //. Строительно-архитектурное стекло 469
Операции
Разломка плит или ие-
1 прерывной ленты на не-
1 большие плитки (20x20 до
30x30)
Изготовление рулонов
из плиток и бумажной
ленты
Характеристика технологического процесса 1
Плитки с пресса-автомата полпе отжига поступа- |
ют в разламывающую машину. Лента по выхоге из 1
лера разрезается на листы, которые поступают в раз-|
ламывающую машину. Последняя разламывает плиты
и листы по углублениям и уклахывает плитки в
специальные кассеты, где плитки расположены в
определенном порядке по ширние и высоте
Плитки в кассетах поступают в ковровоукладоч-
иую машину, где разноцветные плитки
укладываются по заданному рисунку на бумажную ленту,
смазанную клеем и передвигающуюся с заданной
скоростью
После сушки бумага с плиткамн сматывается в
рулоны, которые поступают на заводы, изготовляющие
строительные стандартные паиелн. При запарке
панелей бумага отстает от плиток
Стемалит1
Стемалит — стеклянные плиты и панели, покрытые с одной
стороны керамическими красками2. Его применяют для облицовки
наружных стен жилых домов, зданий промышленного и
общественного назначения, для отделки ванных комнат и кухонь.
Стемалит используют для внутренней отделки магазинов, кафе,
для создания различных декоративных эффектов.
Особую область применения находит стемалит в виде основного
элемента наружной облицовки многослойных навесных панелей для
заполнения стен каркасных зданий.
В зависимости от способа термической обработки стемалит
можно, вырабатывать с физическими свойствами обычного отожженного
стекла и в виде закаленных плит и панелей.
В табл. 42 приведены основные физические свойства стемалита.
Наибольшее распространение в строительстве имеют плиты и
панели из закаленного стемалита.
Применяя последовательно-повторные покрытия стекла
керамическими красками через специальные трафареты и затем подвергая
это стекло термической обработке, можно получить узорчатый
стемалит.
1 Автор-составнтель канд. техи. наук Б. И. Борисов.
7 Керамические краски представляют собой смесь красящих веществ —
пигментов со специальными легкоплавкими стеклами, так называемыми
флюсами. В качестве красящих веществ — пигментов — применяются различные
окислы металлов, а также алюминаты и силикаты.
Флюсами или основой для керамических красок, предназначенных для
нанесения на стекла, служат свинцово силикатные стекла с малым
содержанием бора (1—3%).
Керамические краски выпускаются в виде сухого порошка с тоннной
помола 3—6 мк и в виде пастообразных красок.
470
Раздел второй. Строительное стекло
Физические свойства стемалита
Таблица 42
Свойства
Прочность в кГ/мм*:
Коэффициент линейного термического расшире-
Стемалнт 1
отожженный
2500
4.5
4.5
90±7Ю"~7
закаленный
2500
25
23
90±7-Ю~~7
Стемалит нельзя подвергать резке, сверлению и прочей меха
нической обработке, которую допускает стекло, прошедшее процесс
отжига.
Этот существенный недостаток стемалита — его
необрабатываемость— устраняется стандартизацией плит и панелей не только
по размерам, но и по конфигурации.
Стемалит изготовляют из листового стекла вертикального
вытягивания (ГОСТ 111—54), прокатного необработанного (сырого),
полированного (ГОСТ 7132—61) и узорчатого (ГОСТ 5533—50).
Размеры плит и панелей стемалита еще не стандартизованы.
Их пока выпускают размером не более 3,2X1,2 м и толщиной в
зависимости от общей площади плиты или панели от 5 до 15 мм.
Технологическая схема производства стемалита представлена
на рис. 59.
№
ш
Рис. 59. Технологическая схема производства стемалита
/ — склад стекла; 2 — обработка края (фацетирование); 3 — насверлн-
вание лунок для зажимов; 4 — мойка и сушка стекла: 5 — подготовка
пастообразных керамических красок; 6— изготовление матриц фотс-
эмульснонным методом; 7 — покрытие стекол керамическими красками;
в —сушка; 9— тепловая обработка (закалка); /0 —контроль качества
стемалита; // — упаковка плнт н панелей; 12 — склад продукции; а, о —
технологические операции в * некоторых случаях могут быть исключены
из общего технологического цикла (например, применение стемалита в
обрамлении, закалка не в зажимах, а в рамке); в — повторная
операция нанесения керамической краски на стекло через специальные
трафареты при изготовлении узорчатого стемалита
Долговечность службы стемалита как облицовочного материала
в основном зависит от правильности его крепления. Плиты и
панели стемалита, размер которых превышает lh м2, необходимо крепить
на специальных клеях или мастиках с применением дополнительных
крепежных деталей.
Поверхность стенок перед покрытием мастикой окрашивают
составом, обеспечивающим сцепление с мастикой или клеем.
Глава II. Строительно-архитектурное стекло 471
Мастика или клей должны покрывать не менее 50% поверхности
каждой стеклянной плиты или панели. Наиболее распространенные
способы крепления стемалита представлены на рис. 60 и 61.
Рис. 60. Крепление
облицовки из стекла к
наружной стене
/ — стекла толщиной 8.7 мм
(зазор — 10 мм); 2 — стеновой
материал; 3 — расширительные
анкеры; 4 — уголки 75X75X16 ми
Многослойные навесные панели на основе стемалита (рис. 61)
представляют собой собранные на клее или мастике конструкции,
состоящие из наружной облицовочной панели стемалита, слоя
утеплителя (пеностекла, жесткой стекловолокнистой плиты и т. п.) и
внутреннего отделочного слоя (древесно-волокнистой плиты, дре-
Рис. 61. Схема крепления плит стемалита
а — на мастике: / — стена; 2 — цементная штукатурка;
3 — подмастичный слой; 4 —мастика; 5— плнта
стемалита; 6~ цветная мастика в шве; 7 — деревянная рейка;
б — в рамке: 1 — стена; 2 — эластичная мастика: 3 —
плита стемалита; 4 — эластичная прокладка: 5 — рамка;
6—шуруп: 7 — деревянный штырь: в — шурупами: 1 —
деревянный штырь; 2 — стена; 3 — штукатурка; 4 — эла:
стичная мастнка; 5 —плита стемалита; 6 — резиновая
шайба; 7 — металлическая шяйба; 8 — шуруп
Способы бив применимы для крепления плит стемалита
к потолку
472
Раздел второй Строительное стекло
весно-стружечной плиты, асбестоцемеитных плит, стеклопласта
и т. п.).
В качестве клеев и мастик для соединения отдельных слоев в
конструкцию могут быть применены:
а) герметик УТ-31 или
УТ-32 (ВТУ К? УТ-1016—60);
б) клей на основе
эпоксидных смол ЭД-5 и ЭД-6.
Многослойными навесными
панелями заполняют стеновые
проемы в зданиях каркасной
конструкции (главным образом
здания служебного назначения
и общественные — кинотеатры,
клубы, гостиницы).
На рис. 63 и 64 показано
крепление навесных панелей в
каркасе здания.
Технологическая схема
производства навесных панелей
представлена на рис. 65.
Навесные многослойные
панели легки и удобны при
современном способе возведений
зданий.
В табл. 43 представлены
сравнительные характеристики
панелей различной
конструкции.
Рис. 63. Крепление навесных
панелей в каркасе здания
/ — пенопласт; 2 — стеклопластик
Рис. 62. Конструкция
многослойной панели
/ — слой гидроизоляции; 2 —
древесностружечные плиты (внутренняя
отделка): 3 — пароизоляционный слой и
мастика; 4 — термоизоляционный слой;
5 — пароизоляционный слой и мастика;
6 — панель стемалита
Глава //. Строительно-архитектурное стекло 457
Рис. 64. Крепление
панели стемалита в здании
5 каркасной конструкции
/ — стеклопакет: 2 — герме-
тизирующий слой мастики:
О 3 — эластичные прокладки*
4 — установочная подкладка:
5 — пароизоляция; 6 —
термоизоляционная пли га; 7 —
у гидроизоляция: 5 —мастнка:
' 9 — алюминиевый каркас;
10 — вентиляционные отвер-
й стия; // — прокладка из
О свинца, дерева твердой
породы или мастикн; /2 —
эластичные прокладки: 13—
гидроизоляционная мастика:
14 — панель стемалита; 15 —
вентиляционные отверстия
Поступление рамок
W
11ПЧ2ЮЧШЧЖНД1НЖНЖ>Ш
1>{ЖНЗЮ
Рис. 65. Технологическая схема производства многослойных
панелей с наружной облицовкой стемалитом
/ — склад стекла; 2 — обработка края (фацетироваиие): 3 — насверливаиие
лунок для зажимов; 4 — мойка н сушка стекла: 5 — подготовка
пастообразных керамических красок; 6 — изготовление матриц: 7 — покрытие стекол
керамическими краска».н; 8 — сушка; 9 — тепловая обработка (закалка):
10 — контроль качеств;, панелей стемалита; // — укладка рамки: 12 — vk-
ладка панели стемалита в рамку; 13 — покрытие листа стемалита
мастикой илн клеем; 14 — приклеивание готового по размеру теплоизоляционного
материала на панель стемалита; 15 — покрытие нзоляциоиисго материала
клеем или мастикой; 16 — наклеивание внутреннего отделочного слоя;
17 — снятие паиелн с конвейерной сетки и направление ее на плошадку
выдержки; 18 — контроль качества панелей; 19 — упаковка панелей; 20 и
21 — склад панелей
Кладка по системе
Попова и Орлянкина
*j
--ЩШ^
674
1 о
1 ^°
1 сл
1000
г
410
1 — кирпич; 2 —
засыпка; 3 —
металлическое крепление; 4 —
засыпка шлаком; 5 —
штукатурка наружная;
6 — штукатурка
внутренняя
Стена в 2!/t
кирпича
L. ч—~
^
tes
ИМ
- т
'^ |
1214
1
1
-
680
1 — кирпич; 2 —
штукатурка
-
to
V
►**.
СЛ
о
Типы стен
и панелей
Схема стен
и панелей
Вес I м1 стены в кг.
Коэффициент I
теплопроводности |
утеплителя 1
в ккал, м час град 1
Объемный
вес
утеплителя в /сг/лс1
Общее термиче- 1
ское сопротивле- 1
ние в
м1 нас град/ккал
1 Толщина стены
■° 1 в мм
00
н
о
и
Я
J3
оюэхэ dOH9Vdinodij -qouoib vagevj
Ut
Продолжение табл. 43
1
Кирпичное
ограждение с
термовкладышем
Стеиа с изоляцией
нз плит № 4 или
асбестоцемента
Кирпичное
ограждение с
термовкладышем
Стена с изоляцией
из минерального
войлока
Ребристая
железобетонная панель,
утепленная пенобетоном
2
5k2 3
1
V 5
3
Ч 2
2
3
568
554
292
4
0,08
0,06
0,185
5
400
250
900
6
1,33
1.08
1,3
7
340
310
250
8
/ — плиты; 2— па-
рои^оляция; 5 —
штукатурка внутренняя;
4 — кирпич; 5 —
штукатурка внутренняя
1 — минеральный
войлок; 2 — пароизо-
ляция; 3 — кирпич;
4 — штукатурка
наружная; 5 —
штукатурка внутренняя
/ — пенобетон; 2 —
штукатурный слой
Продолжение табл. 4S
1
Ребристая
железобетонная панель,
утепленная минераловат-
иыми плитами
Ребристая
железобетонная панель,
утепленная древесно-волок-
нистыми плитами
Навесная
многослойная панель на
основе стемалита.
Утеплитель—илнта из
ультратонкого
стекловолокна
2
t;
*
3 2
3
137
133
34
4
0.08
0,065
0,035
5
350
300
120—150
6
1.1
1.3
-1,47
7
120
120
66
8
/ — минеральные
плиты; 2 — битумная
мастика; 3 — гипсолито-
1 выеяплиты
1 — древесно-волок-
нистые плиты; 2 —
битумные мистики; 3 —
гипсолитовые плиты
/ — стекло
закаленное; 2 — сухая
штукатурка; 3 — плита из
ультратонкого волокна
Продолжение табл. 43
1
Навесная
многослойная панель на
основе стемалнта.
Утеплитель — полужесткая
плита из
стекловолокна
Навесная
многослойная панель на
основе стемалита.
Утеплитель ~ пеностекло
2
6 *
J
*>v
J
1'
1*
3
5
7
3
38
-44
4
0,04
0,08
5
150-180
200-250
6
-1,53
-1,28
7
76
116
8
/ — стекло ?акален-
нос; 2 — сухая
штукатурка; 5 — плита из
тонкого стекловолокна;
4 — эпоксидный клей
/ — стекло закаленное;
2 — сухая штукатурка;
5 — пеностекло; 4 —
эпоксидный клей
о
О
'"8
%
"9
5
478 Раздел второй. Строительное стекло
6. АРХИТЕКТУРНО-ХУДОЖЕСТВЕННОЕ СТЕКЛО
Смальты
Смальтой называют цветное стекло небольших размеров
(от 1 до 2 еж2), применяемое для мозаичных работ.
Ниже даиа классификация смальт.
Виды смальты
смал ьты
\
*
о
я
о
со
Ef
О
и
Л
ч
га
s 2
к ч
га си
Я О.
о: га
о.£
*° га
£.*
OI
и
*
*
О
я
и
:*
о
га
и
Л
ч
га
§§
В5 Ч
га о
я о.
ев я
O-t
^ 5
о.*
ш
CJ
Глушение смальты. Первой особенностью глушеных смальт
является разнообразие окрасок. Например, в Ленинградской
мозаичной мастерской имеется 15 тыс. смальт разных окрасок, а в
Папской мастерской (Рим) хранилось на складах смальты 28 тыс.
различных цветовых оттенков.
Второй особенностью глушеиых смальт является особая
фактура поверхности их излома, напоминающая живописные краски.
Матовость излома смальты достигается за счет ее кристаллизации.
При разламывании закристаллизованной смальты кристаллы дают
микрошероховатую поверхность, которая рассеивает свет.
Так как смальту применяют в виде небольших кусочков
размером около 1 еж2, то ее формуют отливкой без формы или прессуют
в форме небольшими пластинками толщиной не более 20 мм.
Процесс изготовления смальт состоит из следующих этапов:
1) получения белил —стекол свинцового состава, заглушённых
окислами сурьмы, олова и мышьяка;
Смальта из глушеного
цветного стекла
Золотые и сереб
О и
х с
и
Глава //. Строительно-архитектурное стекло 479
2) окрашивания белил сплавлением их с различными
красителями (шмельцы);
3) получения смальт сплавлением цветных шмельцев с белилами
и дополнительными красителями;
4) кристаллизации смальт для получения требуемой фактуры
излома.
Для получения некоторых смальт ограничиваются тремя
первыми этапами производства.
Для получения белил вначале приготовляют фритты (табл. 44).
Составы некоторых белил приведены в табл. 45.
Таблица 44
Состав оловянных и сурьмяных фритт
Материалы
Фритта в вес ч.
содовая | сурьмяная
Песок кварцевый
Сода кальцинированная
Селитра натриевая
Сурьма металлическая в порошке
200
75
400
57
125
150
Таблица 45
Состав белил в вес. ч.
Материалы
Белила
сурьмяные
оловянные
Мышьяковые белила
составов
Фритта:
сурьмянная ...
содовая
Песок
Сода кальцинированная .
Селитра натриевая . . .
Сурик . .
Известь гашеная . .
Цинковые белила . . .
Соль поваренная . . .
Кремень молотый . . .
Поташ
Мышьяк
350
-
125
65
35
95
60
5
—
—
—
100
—
—
5
5
—
3
—
—
—
35
—
36
86
—
15
—
18
1
—
25
—
16
72
—
15
9.15
8; 0 1
1
30
20
53
5.25
480
Раздел второй. Строительное стекло
Ниже приведен состав одной из смальт (пурпурина) (в вес. ч.).
свинцовое стекло А (песок — 60 вес. ч„ сурик — 100 вес. ч. и
селитра — 40 вес ч.) 31
белила мышьяковые 27
желтый сурьмяный шмельц 27
закись меди 9
Помимо состава, большое значение имеет режим варки.
Воздействуя на стекла, окрашенные окислами меди окислительным или
восстановительным пламенем, из одного и того же состава
получают стёкла с большим числом оттенков.
В Государственном институте стекла разработан способ
изготовления смальты из стеклянных порошков.
Процесс изготовления смальт из порошков состоит из операций
помола стекла, замачивании порошка, прессования его в плитки,
обжига и отжига плиток. Различные тональности достигаются
смешиванием порошков различной окраски или разбавлением цветного
порошка стекла бесцветным. Например, смешиванием
темно-красного стекла с бесцветным получают смальту от темно-красного до
светло-розового окрашивания.
Золотая и серебряная смальты представляют собой небольшие
плитки, состояшие из двух спрессованных в горячем состоянии
слоев стекла, между которыми проложен листочек золота или
серебра.
Верхний слой стекла (кантарель) имеет толщину не более
1 мм; служит для защиты золота и серебра от механических и
атмосферных воздействий. Нижний слой толщиной от 3 до 10 мм
при помощи какого-либо связующего или мастики крепится «а
стену или подставку.
В отраженном свете тонкие листочки золота и серебра создают
впечатление массивных кусков этих металлов
Защищенные слоем стекла золото и серебро могут столетиями
не терять своего вида.
Последовательность технологических операций при
производстве золотых и серебряных смальт показана на схеме (стр. 482),
а составы стекол для кантарелей приведены в табл. 46.
Предпочтительны составы с низкой температурой формования,
так как при высоких температурах золото и серебро начинают
растворяться в стекле. Этому требованию удовлетворяют свинцовые
стекла, однако бессвинцовое стекло также с успехом применяют
для изготовления кантарелей.
Стекло основного слоя имеет такой же состав, как и канта-
рели, но можно использовать и стекла, имеюшие одинаковый со
стеклом кантарели коэффициент расширения. Применяются также
стекла, заглушеииые фтористыми соединениями.
Таблица 46
Составы стекол для изготовления кантарелей (краситель сверх 100%)
Стекла
/
Бесцветные <
Красные
Сиреневые
Зеленые
Сине-зеленые
Желтые
SiOs
64.0
55,0
1 72,5
70,0
72.5
71,04
71.64
71,3
1
в»о,
-
-
-
2.0
-
-
-
А120,
-
1.7
1.0
-
1,0
-
-
1
СаО
5,8
0,3
6,5
-
6,5
0,53 |
6.53
6,5
MgO
-
-
3.5
-
3,5
3,25
3,25
3.24
ZnO
-
-
-
11,0
-
-
-
PbO
15,6
3,0
-
-
-
-
-
1
NaaO
нз соды
14.6
3,3
16,5
17,0
16,5
17,15
17,15
17,46
f
-
--
-
-
-
1,43
1,43
1,5
К,0
-
9,2
-
-
~
-
- !
-
CuO
-
-
-
-
-
0,417
CreO,
-
-
-
-
0,70
0,075
Mn,Ot
-
-
-
2,0
-
-
Se
-
-
0,6
-
-
- !
-
CdS
-
~
1.0
-
~
-
|>
-
-
-
-
-
-
0,53
482
Раздел второй. Строительное стекло
Технологическая схема выработки золотой и серебряной смальт
Варка
стекла для
кангарслей
Выработка
халяв или
банок для
кантарелей
*
арка
стекла для
основы
Выработка
(печатание)
смальты
-*
Отжнг
плиток
смальты
-►
Отжиг
Санок
1
Резка халяв
и банок на
каш а ре л н
-
11!
-»■
Наклеивание
фольги
на
кантарель
-*
Разогрев
кантарелей
t
Сушка
кантарелей
Контроль
и о i
Орано вк а
I
Обрезка
плиток
смальты
*
Склад
ГОТОВОЙ
продукции
I
При изготовлении кантарелей используют новое
достижение стекольной технологии — тонкие стеклянные пленки. В
этом случае отпадает надобность в изготовлении
цилиндрических банок.
Кантарели перед наклеиванием промывают мыльной водой или
спиртом до удаления жирных пятен. Нанесение листочков золотой
и серебряной фольги осуществляют двумя способами. По первому
способу мокрую кантарель накладывают на листочки золота или
серебра; по второму — располагают листочки на поверхности воды
и под них подводят кантарель.
Каитарели с нанесенными на них листочками золота и серебра
перед прессованием (печатанием) разогревают в муфельной или
газовой печи до начала размягчения стекла. Кантарель вводят в
печь на лопатке.
Кантарель для покрытия основным стеклом помещают в форму
или на металлическую пластинку поверхностью золота или серебра
вверх.
Прессование осуществляется или в форме обычным способом
или без формы. В последнем случае стекло, поданное на кантарель,
разглаживают мокрой деревянной гладилкой. Отжиг производится
обычным способом.
Смальту используют для создания мозаичных картин вечной
живописи. Благодаря устойчивости стекла (смальт) к атмосферным
воздействиям, мозаичные картины веками не теряют внешнего вида
и свежести красок.
Глава IL Строительно-архитектурное стекло 483
Скульптура из стекла
Технология изготовления монументальных скульптур для
стекла, разработанная кафедрой стекла Ленинградского
технологического* института и заводом художественного стекла, представлена иа
схеме (см. стр. 484).
Витражи
Витражом называется художественно оформленное плоское
или гнутое стекло, предназначенное для заполнения световых
проемов или декорирования внутренних элементов зданий.
Светопропускание витражей зависит от цвета стекла и
интенсивности его окрашивания.
Пропускание витражей _из бесцветного стекла не отличается
от пропускания витринного зеркального и оконного стекол.
На стр. 485 приведена классификация витражей.
Для изготовления витражей применяют разнообразные виды
бесцветного и цветного стекол: зеркальное, витринное, цветное
тянутое и прокатное с гладкими или узорчатыми поверхностями,
накладное цветное.
Рисунки на листах бесцветного стекла выполняются различными
способами механической обработки (пескоструйными, абразивными
колесами, матовой рисовкой, медным колесом с абразивом), а также
химическим травлением плавиковой кислотой.
Пескоструйная обработка песком разной крупности и под
разным давлением позволяет создавать различную рельефность и
фактуру стекла от крупнозернистой до матово-бархатистой.
Снимая пескоструйной обработкой по трафарету цветной слой
на накладном стекле, получают витражи орнаментного или
силуэтного типа.
При неполном снятии цветного накладного слоя, например
методом кислотного травления, применяемым в производстве столовой
посуды (способ Гале), получают изображение, выполненное в одном
тоне, но с разной степенью просвечивания отдельных деталей
рисунка за счет изменения толщины цветного слоя.
Получение многоцветного витража из двух или нескольких
разноцветных накладных стекол основано на законе сложения-цветов.
Многообразие цветовой гаммы образуется в результате
сложения цветных слоев при полном или частичном удалении других
цветных слоев накладного стекла на отдельных деталях рисунка.
Для росписи бесцветного стекла применяют:
1) легкоплавкие краски, наносимые кистью, или карандаши;
2) стеклянные порошки или крупку.
Закрепляют краски путем отжига изделия в муфельных печах
с электрическим или газовым обогревом. В настоящее время с по-
4М
Раздел второй. Строительное стекло
Схема производства монументальных скульптур из стекла
Изготовление гипсового оригинала
\
Изготовление полой разборной гипсовой формы по оригиналу I
Отливка в рагборную полую гипсовую форму легкоплавкой
массы (воск -f парафин -f- церазии и другие вещества)
Снятие гипсовой формы с модели из легкоплавкой массы |
Заливка или обмазывание модели из легкоплавкой массы
огнеупорной массой из глины, шамота, гипса, асбеста и др.
Выплавление модели из легкоплавкой массы из
огнеупорной формы
-
Сушка и обжиг формы при температуре 800°С
\
Закладка в воронку
огнеупорной формы больших
кусков стерла
Заполнение формы
расплавленным стеклом
Нагревание формы со
стеклом и заполнение формы
Отжиг
Снятие со стеклянной скульптуры огнеупорной массы
постепенным отбиванием и по частям
Обработка скульптуры (абразивными инструментами,
пескоструйной обработкой и другими способами)
Глава II. Строительни-ирхшектурное стекло 485
о5
: w 55 л* «
о ю с ^
X е- Я = О
i P S ас 5«
*»£« 5 а
5 ч
о ^
S о
^»х - £
° s « ю
§.g g Я се
S5osS
sSoacw
S2wj
Закрепление рисунка цветных аппликаций
на бесцветном листе прозрачными клеящими
веществами
Закрепление рисунка из цветных
стеклянных порошков и крупки прозрачными
клеящими веществами
Нанесение рисунка аппликациями из
цветного стекла
Нанесение рисунка легкоплавкими краска-
Нанесение рисунков цветными стеклянными
порошками и крупкой
Многоцветный витраж из двух и более
накладных стекол
Рисунок делается химическим способом
(плавиковой кислотой)
Рисунок делается механическими способа-
Рнсунок делается механическими и
химическими способами
Из бесцветного
стекла
Нанесение рисунка механическими и
химическими способами
Рисунок наносится травлением плавиковой
кислотой
Рисунок наносится механическими
способами (пескоструйной обработкой, абразивными
инструментами, матовой гравировкой)
486
Раздел второй. Строительное стекло
лучением устойчивых синтетических клеев отжиг заменяют
склеиванием.
Для наименьшего запыления рисунка витражи делают в виде
двойных пакетов или двойного остекления, в которых поверхность
стекла с рисунком обращена внутрь.
Глава III
ПЕНОСТЕКЛО
1. ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ
Пеностеклом называется легкий, пористый, формованный
материал из стекла, представляющий собой затвердевшую
стеклянную пену.
В зависимости от свойств и назначения различают
теплоизоляционное, звукопоглощающее, фильтрующее и пеностекло
технического назначения.
Классификация пеностекла дана в табл. 47.
Таблица 47
Классификация пеностекла
I Виды
пеностекла
Теплоизоляционное
Звукопоглощающее
Фильтрующее
Техническое
(бесщелочное
и
высококремнеземистое)
Назначение
Утепление стен и
перекрытий жилых,
общественных и
промышленных зданий.
Тепловая изоляция
установок глубокого
и умеренного холода.
Тепловая изоляция
^горячих объектов и
теплопроводов
Акустическое
благоустройство зданий
Фильтрация
жидкостей н газов
Тепловая и
электрическая изоляция
приборов и аппаратов
1 Выпуск иа полупроизводственны
Общая
характеристика и особенности
материала
Замкнутые поры.
Малый объемный вес.
Низкий коэффициент
теплопроводности.
Температура
применения от минус 180 до
плюс 300°С
Сообщающиеся
поры. Высокий
коэффициент
звукопоглощения
Сообщающиеся
поры. Размер пор до
100 мк. Водо-кислото-
и щелочестойкость
Повышенная
механическая прочность.
Радиопрозрачность.
Высокая
термостойкость. Температура
применения: бесще-
ло-шого до 600°С,
вьсококремиеземисто-
1 го до 1200°С
х установках.
Ассортимент 1
изделий 1
Плиты. Размеры: 1
длина 200—1000 ммЛ
ширина 200—50Сл&м,|
толщина 80, 100, I
120 мм. Скорлупы
и сегменты для 1
труб разных диа- 1
метров1. Куски пе- 1
ностекла иеопре- 1
деленной формы 1
размером 10— 1
100 мм
Плиты разных
размеров1
То же
Пластины
разных размеров1.
Изделия сложной
конфигурации1
488 Раздел второй. Строительное стекло
В зависимости от назначения пеностеклу придают различные
физико-механические свойства.
В настоящее время в СССР в промышленных масштабах и на
полупроизводственных установках выпускают пеностекло, физико-
механические свойства которого приведены в табл. 48.
Таблица 48
Основные физико-механические свойства пеностекла
1 Свойства
1 Объемный вес
1 Коэффициент
1 теплопроводности
при 20° в
ккалм нас град .
Водопоглоще-
ние в % по объе-
Предел
прочности в кГ.см2:
1 при сжатии .
. изгибе . .
Удельная
ударная вязкость в
1 Коэффициент
1 звукопоглощения
1 (частота 600—
1200 гц) в % . . .
1 Коэффициент
линейного
расширения 1 град . . .
Термостойкость в ° С ...
Диэлектрическая
проницаемость при 10" гц
Тангенс угла
диэлектрических
потерь при 10" гц
1 1
Виды пеностекла
теплоизоляционное
150-250
0.05—0.075
До 5
8-25
| 5-10
15—20
90—100 10~"7
От+200 до+15
1.3—1.4
звукопоглощающее и
фильтрующее
150—400
60—75
8—40
5—20
55—65
90—100-10""7
От+200 до+15
техническое
бесщелочное
200—300
До 8
10-25
10—20
0.10—0.30
50—65-Ю""7
1.3—1.45
0.001—0,02
1 высококремне-
земнстое
500—800
До 2
50-120 J
6—25.10~7
От +1000
до --60
1.85—1.95
0.0005—0.001
Кроме свойств, перечисленных в табл. 48, для всех видов
пеностекла характерны негорючесть и биостойкость. Пеностекло с
замкнутыми порами отличается также морозостойкостью и плавучестью.
Пеностекло легко пилится, сверлится и связывается между
собой и с другими строительными материалами обычными вяжущими
веществами.
Глава III. Пеностекло
489
Пеностекло, окрашенное в различные цвета, может быть
использовано для декоративных целей.
Важнейшие свойства пеностекла, например теплопроводность,
механическая прочность, диэлектрическая проницаемость, зависят
главным образом от объемного веса пеностекла
2. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛА
Известен ряд способов получения пеностекла:
а) введение в состав стекольной шихты веществ, дающих
обильное пенообразование в процессе варки стекла;
б) насыщение расплава стекла воздухом или газами;
в) вспенивание размягченного стекла под вакуумом;
г) вспенивание измельченного стекла пенообразующими
веществами на холоду с последующим фиксированием структуры
спеканием частиц стекла;
д) термическая обработка смеси порошкообразных стекла и
газообразователя (порошковый способ).
Способ получения пеностекла вспениванием на холоду
измельченного пеностекла сапониновыми пенообразователями, например
мыльным корнем, с последующим спеканием пены при температуре
около 700° С исследован в лабораторных условиях (СССР, Венгрия),
но в промышленных масштабах еще не освоен.
В настоящее время в СССР и за рубежом (США, Чехословакия,
Польша) применяют исключительно порошковый способ
производства пеностекла.
Порошковый способ. При нагревании тонко измельченной смеси
стекла и газообразователя (шихты) в соотношении, например, 100: 1
до температуры 700—850° С газы, образующиеся в результате
сгорания или диссоциации газообразователя, вспенивают размягченное
стекло. Благодаря быстрому затвердеванию стекла при охлаждении
изделия после вспенивания структура пены фиксируется, не
претерпевая при этом никаких изменений. Затвердевшее пеностекло, как
и любое стеклянное изделие, медленно охлаждают (отжигают) до
нормальной температуры.
Для получения пеностекла порошковым способом в качестве
газообразователей могут быть использованы углеродные вещества
(кокс, антрацит, сажа), различные карбонаты (известняк, мрамор,
доломит), пиролюзит и многие другие.
Порошковый способ позволяет регулировать важнейшие
свойства пеностекла.
Объемный вес регулируют изменением температуры и
продолжительности вспенивания, подбором для данного стекла
различных газообразователей, степенью дисперсности порошков стекла и
газообразователя.
Зависимость объемного веса пеностекла от температуры для
различных углеродных газообразователей, преимущественно
используемых в производстве теплоизоляционного пеностекла, показана на
графике рис. 66. Все газообразователи взяты в количестве 1 % от
веса стекла в пересчете иа горючее вещество.
Зависимость объемного веса пеностекла от продолжительности
вспенивания для каждого газообразователя различна (рис. 67).
492
Раздел второй. Строительное стекло
Характерная зависимость объемного веса пеностекла от степени
дисперсности шихты для оконного или тарного стекла и углеродных
газообразователей представлена на рис. 68. Удельная поверхность
определена по стандартной методике на приборе ПСХ-2. В
производственных условиях принято измельчать шихту до величины
удельной поверхности 3000—4000 см2/г.
Характерная мелкопористая структура пеностекла с большим
объемным весом 300 кг/м3 показана на рис. 69. Крупнопористое
тонкостенное пеностекло с объемным весом 100 кг/м3 показано на
рис. 70.
Рис. 70. Крупнопористое пеностекло
с малым объемным весом
Коэффициент теплопроводности пеностекла
увеличивается при возрастании объемного веса. Изменение
коэффициента теплопроводности в зависимости от объемного веса и
температуры приведено в табл. 49 и на рис. 71.
Увеличение размера пор свыше 5 мм влечет за. собой некоторое
повышение теплопроводности за счет конвекции.
Водопоглощение пеностекла данного состава зависит
преимущественно от типа газообра^ователя и режима термообработ-
Глава III. Пеностекло
493
Таблица 49
Зависимость коэффициента теплопроводности X
теплоизоляционного пеностекла от объемного веса и температуры
Xf=X0+p/ ккал/мчассС
Объемный вес
в /егл*3
160
200
250
300
Формула
^=0.053+0,00013/
X/ =0,060+0,00015/
^=0.068+0.00016/
^=0,076^-0.00018/
Температура измерения в ° С 1
0 | 50 | 100 | 150 | 200
0.053
0.060
0.068
0,076
0.059
0.067
0.076
0.085
0.066
0,075
0,084
0.094
0.073
0.083
0,092
0.103
0.080
0.090
и. 100
0.112
0tl?
0,11
0,10
I
1ч, 0,06
^
Ъ
§
0.05
Ofib
100 0,1-5 200 250
Объемный бес б кг/м
300
350
Рис. 71. Зависимость коэффициента теплопроводности от объ-
— емного веса и температуры
ки. Для получения пеностекла с замкнутыми порами пригодны все
углеродные газообразователи при условии установления в печи
вспенивания требуемого температурного режима.
Пеностекло с сообщающимися порами, являющееся
звукопоглощающим и фильтрующим материалом, получают при помощи
минеральных газообразователей (мрамора, известняка, доломита и др.).
Такое же губчатое пеностекло изготовляют и при помощи
углеродных газообразователей путем продолжительной выдержки при
температуре несколько ниже температуры вспенивания или путем
замедленного охлаждения пеноматериала от температуры
вспенивания до температуры отжига.
494
Раздел второй. Строительное стекло
Предел прочности при сжатии и другие прочностные
показатели зависят главным образом от объемного веса (рис. 72).
При данном объемном весе предел прочности при сжатии тем
больше, чем мельче поры. Увеличения объемного веса пеностекла с
целью повышения прочности иногда достигают введением
различая
Jw7
v
i
30
I
I
^20
10
200
250 300 350
Объемный вес В кг/м3
Ш
Рис. 72. Зависимость предела прочности при сжатии от
объемного веса пеностекла
ных наполнителей (песка, глины, горных пород) в количестве 5—
15%.
Сопротивление изгибу пеностекла в зависимости от
его объемного веса показано на рис. 73.
Диэлектрическая проницаемость повышается с увеличением
объемного веса и количества щелочей в составе исходного стекла
(рис. 74).
Глава III. Пеностекло
495
tf 1
М
%&
i
!
Рис.
5
5
/H
12
S3 10 \
i5o гоо
Объемный вес 6 *%/м
г*п
Рис. 73. Зависимость сопротивления изгибу от
объемного веса пеностекла
о
х^,
X
X
X ^*
'
"^О
^ X
X
\
X
: V
17°"~
X
X
30Q
€00
700
400 500
Объемный Вес 6 *г/ъ*
74. Зависимость диэлектрической проницаемости пеностекла
разного состава от объемного веса
/ — теплоизоляционное (щелочное); 2 — бесщелочное техническое
496
Развел второй. Строительное стекло
Коэффициент термического расширения,
теплоемкость, температура размягчения,
химическая устойчивость пеностекла соответствуют аналогичным
показателям для исходного стекла.
3. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЕНОСТЕКЛА
Технологический процесс производства пеностекла включает
три основные стадии: приготовление шихты, вспенивание и отжиг и
механическую обработку блоков.
Приготовление шихты
Сырьевыми материалами для производства пеностекла
являются стекло и газообразователь.
Стекло. Для производства пеностекла можно использовать
отходы стекольного производства и гранулят стекла,
навариваемого специально для вспенивания.
Отходы стекольного производства пригодны в том случае, если
они однородны по химическому составу н не загрязнены
инородными включениями. Для обеспечения крупного производства
пеностекла отходов, как правило, не хватает, и стекло наваривают в
ванных печах и затем гранулируют.
Варка стекла может производиться в ванных печах с
подковообразным или поперечным пламенем, с протоком и нижним отбором
стекломассы для грануляции. Съем стекломассы должен быть не
менее 1,5 т с 1 м2 обшей площади печи.
Грануляцию стекла можно производить любым способом,
однако предпочтительнее мокрая грануляция, так как после нее стекло
легче поддается измельчению. Для лучшего измельчения стекло,
загружаемое в мельницу, должно быть предварительно раздроблено
до величины зерна 1—2 мм.
Сырьевые материалы для варки стекла могут содержать
повышенное количество железа, но сырье должно быть однородным.
При установлении рецептуры шихты для варки стекла
необходимо учитывать, что лучше всего вспенивать стекло, имеющее
малую скорость затвердевания и »не кристаллизующееся в
температурном интервале вспенивания.
Составы стекол для теплоизоляционного и технического
бесщелочного стекла приведены в табл. 50.
Газообразователи. Для производства
теплоизоляционного пеностекла применяют углеродные газообразователи, тип и
количество которых зависит от состава исходного стекла и от
требований к готовой продукции. Для получения пеностекла с наименьшим
объемным весом из- стекла типа листового -оконного ил» тарного
практически установлены следующие количества газообразователей
(в вес %): криптола—3,0, кокса—2,5, антрацита—2,0, древесного
угля—1,0. полукокса торфяного—0,7, сажи—0,5, известняка—1,5 «
пиролюзита—4.
Кусковой газообразователь дробят в дробилке любого типа до
величины зерна \—2 мм.
Глава III. Пеностекло
497
Таблица 50
Составы исходных стекол для пеностекла
Виды
пеностекла
Теплоизоляционное . .
Техническое
бесщелочное ....
Содержание окислов в %
О
72—73
60,5
О
<
0,5—1,0
14.6
О
m
О |
6.0—6.5
16.2
3.5^4.0
О
та
15.5—16.5
so,
0.3—0.4
BaO
8.7
2 1
Исходными сырьевыми материалами для производства
высококремнеземистого пеностекла — пеносила — являются безводная
кремневая кислота (89—91%), борная кислота (6%) и трехокись сурьмы
(3-5%)-
Шихту приготовляют путем тонкого измельчения и
тщательного смешивания стекла и газообразователя. При этом чем тоньше
измельчен газообразователь и чем лучше он распределен в стекле,
тем мельче и равномерней поры и, следовательно, лучше физико-
механические свойства материала. Тонина помола влияет также и
на температуру вспенивания. Установлено, что чем тоньше помол,
тем при прочих равных условиях ниже температура вспенивания.
Тщательное перемешивание достигается совместным помолом
стекла и газообразователя в шаровых мельницах.
В настоящее время используют шаровые двухкамерные
мельницы непрерывного действия типа СМ-14, производительность которых
составляет 1200—1500 кг шихты в час, со степенью дисперсности,
характеризуемой удельной поверхностью 3000—4000 см21г.
Габаритные размеры мельницы 8,7X4,7X2,3 м; мощность
электродвигателя 130 кет.
Для достижения более тонкого помола целесообразно
домалывать шихту в бронированных вибромельницах М-230, специально
предназначенных для измельчения абразивных материалов. В
вибромельницах подобного типа можно готовить шихту и без
предварительного помола в шаровой мельнице. В этом случае при
непрерывном питании вибромельницы стеклом с величиной зерна до 2 мм ее
производительность составляет 400—500 кг/час.
Габаритные размеры мельницы 2,5X0,81X1,4 ж, мощность
электродвигателя — 28 кет.
Дозировка компонентов шихты в мельницы весовая через шнек
и питатель.
Вспенивание и отжиг
Теплоизоляционное (строительное) пеностекло. Для
вспенивания и отжига пеностекла могут быть использованы установки со
следующими принципиально отличными друг от друга схемами:
498
Раздел второй. Строительное стекло
I) получение пеностекла в формах из жаростойких материалов:
а) в раздельных печах вспенивания и отжига;
б) в печах с объединенными зонами типа туннельных
керамических печей;
2) вспенивание без форм:
а) на конвейерных установках;
б) в вертикальных этажерочных печах.
Рис. 75. Печь для вспенивания (поперечный разрез)
Установки, где стекло вспенивается в формах в раздельных
печах вспенивания и отжига, получили наибольшее распространение
в мировой практике производства пеностекла. Подобные установки
действуют иа Лихоборском и Лианозовском заводах (Москва). Этот
же принцип положен в основу установок на предприятиях
Чехословакии и США.
Порядок работы установок следующий. Формы с шихтой
проходят печь для вспенивания (рис. 75), где прогреваются до
температуры, достаточной для образования плиты пеностекла.^ По
выходе ич печи горячей формы из нее извлекают блок, который передают
в печь отжига, а форму снова загружают шихтой и подают в печь
для вспенивания.
Формы / устанавливают в один или в два ряда по высоте и в
три ряда по вдириие на ползунки 2, Ползунки по направляющим 5
Глава III. Пеностекло
499
проталкиваются гидравлическим толкателем. Поскольку формы
относительно ползунков неподвижны, их можно изготовлять как с
замкнутым контуром, так и разборными.
Печь для вспенивания проходная, полумуфельного типа, с под-
подовыми топками 4, отапливается природным газом через иижек-
ционные горелки 5. Подподовые топки перекрыты металлическими
жаростойкими плитами 6, через которые нагреваются днища форм.
Продукты горения по вертикальным каналам 7 проходят в рабочее
X
F?
шихты 15 минут
иг 56 ц & и
Зона бспенидания \Зона резкого
Ь5 минут
\72 76 ВО V* S8 92 96]
Зома стабилизации
Оялатдсмиг
Itмин.
25 пин.
Wvacmotf передача
блока 6 лер для
об»шга
Рис. 76. Температурный режим проходной печи
пространство печи, нагревают верх форм и принудительно
движутся к началу печи.
Примерный режим вспенивания стекла в подобной печи прел-
ставлен на графике (рис 76). Как видно из графика, за зоной
вспенивания следует зона резкого охлаждения для фиксирования
структуры материала. Поскольку в этой зоне поверхностные слои могут
переохладиться, в печи предусмотрена зона стабилизации, в которой
температура выравнивается по сечению пеностекольной плиты и по
выгоде из печи плита имеет равномерную температуру порядка
650°С.
Для отжига блоков можно применять печи типа ЛН 1000x18
или ПО-1800. Еще лучше использовать конвективные печи отжига,
которые широко применяются в Чехословакии.
В печах отжига плиты устанавливают на сетку в положении
«на ребро», что значительно повышает производительность печей.
Продолжительность отжига плит пеностекла толщиной 100 мм
10—11 час.
Более индустриальными являются установки с объединенными
зонами вспенивания и отжига. Здесь формы устанавливают в
несколько этажей на вагонетки, которые в туннельной печи проходят
последовательно зоны вспенивания и отжига (рис. 77). Такие печи
установлены в цехах пеностекла Гомельского стекольного завода и
Кучинского завода керамических блоков (Московская область).
Туннельные печи для производства пеностекле используют также в
Польше,
500
Раздел второй. Строительное стекло
Рис. 77. Туннельная печь для вспенивания и отжига
пеностекла (поперечный разрез)
'Ллина
печи 6 м
,j .V У to J5 JO, 35 W7.*5. 50 55 .60. 65 70 75 60'Времятерме*
1 г 3 * 5 6 7 В S tO 11 12 ГЗ /* 15 /6 /7 /6 15 20 203 "™
обоабатки 6 vac
Рис. 78. Температурный режим туннельной печи Гомельского
стеклозавода
/ — газообраэователь — антрацит: 2 — газообразователь — торфяной полукокс
Глава III. Пеностекло
501
В туннельных печах вспенивание осуществляют в литых формах
из жаростойкой стали с замкнутым контуром и двумя вставными
днищами.
Перед засыпкой шихты внутренние поверхности формы
обмазывают меловой или каолиновой суспензией для предотвращения
прилипания пеностекла к металлу. Операции очистки и обмазки форм,
а также засыпки шихты производятся на соответствующих
позициях специального конвейера, куда формы переносятся с вагонетки
электроталями. На этом же конвейере производится извлечение
готовых блоков из форм. Загрузка и выгрузка вагонеток из печи и
перемещение их по обгонному пути автоматизированы. Намечается
переход к разборным формам, позволяющим получать изделия
правильной прямоугольной формы, не требующие опиловки.
Температурный режим туннельной печи Гомельского
стекольного завода для газообразователей кокса и торфяного полукокса
показан на рис. 78.
Сравнительная техническая характеристика туннельных печей
для производства пеностекла в формах дана в табл. 51.
Техническая характеристика печей
Таблица 51
Элементы характеристики
В том числе плит ь мЧгол . . ■
i Габариты печн в м:
длина
Единовременный расход жаростойкой стали
Удельный расход жаростойкой стали на 1 м3
Расход условного топлива на 1 мя пеностекла
Печь для
вспенивания (отжиг
в отдельной
печн ПО-1800)
7000
5000
15
3.5
3.0
10
2
180
Туннельная
печь с
объединенными
гонами
вспенивания н отжига)
15 000
9000
100
3.5
2.8
150
2
340
В последние годы в СССР ведутся работы по изысканию
рациональной конструкции крнвейерной установки для производства
пеностекла без форм. На Гомельском заводе была построена и
испытана опытная автоматическая установка АУП-1 по проекту Гипро-
стекло, на которой пеностекло формуют в виде непрерывной ленты,
от которой отрезают блоки требуемых размеров. Схема установки
приведена на рис. 79. Вспенивание стекла производится в печи 1
на поддонах 2 длиной 1600 мм, шириной 1000 мм. Стыкуясь между
502
Раздел второй. Строительное стекло
собой, поддоны образуют общую постель 3, перемещаемую с
помощью толкателя 4, на которой и получается непрерывная лента
пеностекла 5. Шихта из расходного бункера 6 подается на поддоны
слоем определенной ширины и толщины. Слой шихты нагревается,
вспенивается и прикатывается валком 7. По выходе из печи ленты
Рис. 79. Схема опытной автоматической установки АУП-1
пеностекла от нее специальным ножом 8 отделяются блоки, которые
рольгангом 9 передаются в печь отжига 10. Освобожденные от
пеностекла поддоны с помощью подъемника 11 и рольганга 12
передаются обратно к загрузочному концу печи спекания.
Рис. 80. Схема конвейерной установки Института стекла
Печь отжига представляет собой муфельный лер с верхним н
нижним обогревом печного канала. Блоки 13 перемещаются в лере
в положении «на ребро» между разделительными штырями,
прикрепленными к пластинчатой цепи конвейера. Взаимодействие всех
механизмов установки и поддержание заданного теплового режима
автоматизировано.
Более совершенная установка подобного типа АУП-2 построена
на Саратовском заводе технического стекла.
В Государственном институте стекла была построена и
испытана опытная конвейерная установка, позволяющая получать
непрерывную ленту пеностекла на жаростойкой стальной ленте толщиной
0,8—1,2 мм, перемещающейся с помощью приводного барабана че-
Глава III. Пеностекло
503
рез рабочую полость электрической печи. Схема установки
показана на рис. 80.
На стальную транспортерную ленту / из расходного бункера 2
через питатель 3 непрерывно подается слон шихты, который, пройдя
зону вспенивания электропечи 4, прикатызается верхней стальной
лентой 5. После прохождения зоны стабилизации от ленты
пеностекла ножом 6 отрезаются блоки заданного размера. По другому
варианту лента непрерывно перемещается в печь отжига и плиты
отпиливаются от ленты в холодном состоянии.
На основе полученного опыта в настоящее время
конструируется опытно-промышленная установка, на которой будут
окончательно отработаны все параметры конвейерного процесса.
Вертикальная этажерочная печь для производства пеностекла
без форм сконструирована СКВ Госстроя УССР (рис. 81). Печь /
представляет собой два вертикальных канала 2, в одном из которых
поддоны 3, установленные друг на друга и образующие этажерки,
перемещаются вверх, а в другом — вниз. Этажерки установлены на
подвижные опоры 4% механически связанные с гидроподъемниками 5.
При заталкивании очередного поддона в вертикальный канал
опоры отходят и пропускают его. Горизонтальные перемещения
поддонов в верхнем и нижнем горизонтальных каналах производятся
специальными приспособлениями 6 и 7 от гидравлического
цилиндра. В данной печи намечается использовать брикетированную шихту.
Печь может работать по двум режимам. По первому режи-
м у брикет шихты 8 вспенивается в вертикальном канале и с помощью
механизма 9 подпрессовывается; в нисходящем вертикальном
канале проходит зону стабилизации и в нижнем горизонтальном
канале блок выталкивается в печь отжига. Загрузка очередного
брикета производится на первую позицию восходящего канала
механизмом 10. По второму режиму в обоих вертикальных
каналах поддерживается температура вспенивания. При этом плита
окончательно вспенивается в нижних позициях нис; одящего канала
и подпрессовку производят при передаче плиты в печь отжига. При
работе по второму режиму печь более производительна. Поддоны
перемещаются все время при одинаковой температуре и не выходят
из печи, что исключает термические удары и делает возможным
наряду с металлическими использование керамических поддонов. Во
избежание прилипания пеностекла к поддону его рабочую
поверхность перед загрузкой брикета посыпают мелким кварцевым
песком или глиноземом.
Печь отапливается генераторным или природным газом через
серию мелких горелок, подающих продукты горения в каждую
полость между поддонами. Производительность печи по второму
режиму 7500 мг пеностекла в год. Благодаря исключительной
компактности установки (длина 4 ж, ширина 2 ж и высота 6 м)
рационально сооружать батареи по 5 или 10 печей в ряд. Печь
приспособлена к работе по высокотемпературному режиму (1100—
1200°) и поэтому может быть использована для производства
специального пеностекла и пенокералита.
Техническое бесщелочное пеностекло. Вспенивание
бесщелочного стекла для технических целей отличается от режима
получения теплоизоляционного пеностекла более высокой температурой
504
Раздел а юрой. Строительное стекло
вспенивания, порядка 1020—1080°. Вспенивание производится в
формах из жаростойкой стали.
Высококремиеземистое пеностекло—пеносил. Пеносил в виде
пластин получают термической обработкой брикетированной шихты
в высоко температурных печах путем постепенного нагревания бри-
у ^ж/"^Щ^Щ
Рис. 81. Схема этажерочной печи
кета на поддоне от комнатной температуры до 1370—1420°. Для*
получения изделий более сложной конфигурации формуют
заготовки на специальной связке, которые вспенивают при том же
температурном режиме в засыпке из кремневой кислоты. Изделия
небольших размеров с простейшими криволинейными поверхностями
изготовляют моллированием пластин на керамических поддонах
Глава III. Пеностекло
505
Обработка и контроль качества
Для придания плитам пеностекла точных размеров и товарного
вида их опиливают по периметру. Треснувшие или недовспененные
по краям плиты распиливают на плиты меньших размеров.
Опиловку или распиловку осуществляют на маятниковых или каретечных
пилах. На металлические пильные диски наплавляют твердые
сплавы или впаивают по окружности пластинки из твердого сплава. Для
отсоса стеклянной пыли от опиловочных станков монтируют
вытяжную вентиляционную систему, состоящую из мощного пылевого
вентилятора, сборника крупных отходов и циклона.
Отходы от опиловки поступают на транспортер и далее через
зубчатую дробилку пневмотранспортом в бункер отходов, откуда
автомашинами или железнодорожным транспортом направляют
потребителям. Готовые плиты доставляют на склад готовой продукции,
где их укладывают правильными рядами в жесткие контейнеры или
в деревянную решетчатую тару.
Качество готовой продукции регламентируется техническими
условиями на блоки из пеностекла для строительства (ТУ 159),
введенными в действие с 1 января 1953 г. В ТУ 159 приведены
требования к качеству поверхности и методы испытаний, в частности,
оценка формы, размера и внешнего вида изделий, методика
определения объемного веса и водопоглощения.
По ТУ 159 выпускаемое пеностекло подразделяется на три
марки: «А», «Б» и «В» (табл. 52).
Таблица 52
Свойства пеностекла
1 Марка
пеностекла
А
Б
В
Объемный вес
в кг!м3
Не более 200
. 300
„ 400
Предел прочности
при сжатии в кПслР
От 5 до 10
. 10 . 15
. 15 . 30
Коэффициент
теплопроводности
в ккал м час град
Не более 0.08
- 0,10
. 0.12
Водопоглощение по объему для всех марок не должно
превышать 5%.
Предел прочности при сжатии определяют по методике,
установленной ГОСТ 6664—53, а коэффициент теплопроводности — по
ГОСТ 7076—54.
Области применения пеностекла
Теплоизоляционное пеностекло, сочетающее такие ценные
свойства как малый объемный вес, низкий коэффициент
теплопроводности, водонепроницаемость, морозостойкость и негорючесть,
является одним из лучших утеплителей стен и перекрытий в различного
рода строительных сооружениях.
506
Раздел второй. Строительное стекло
г
Арматурные сет ни
тШ
Ш
КЯ
260
Фасад панели
Рис. 82. Конструкция наружной виброкирпичной панели
>
Большие размеры и жесткость плит
пеностекла создают благоприятные
условия для их монтажа в строительных
конструкциях.
Пеностекло используют для ~
утепления наружных кирпичных стен,
железобетонных и виброкирпичных панелей,
чердачных и междуэтажных перекрытий
жилых зданий, а также для изоляции
железобетонных перекрытий
промышленных объектов.
Конструкция наружной
виброкирпичной панели с пеностекольным
утеплителем показана на рис. 82. Сравни-
Рис. 83. Пеноскорлупы для изоляции
теплопроводов
Глава III. Пеностекло
507
тельная характеристика свойств пеностекольного утеплителя
стеновых панелей приведена в табл. 53.
Пеностекло в виде кусков неопределенной формы с успехом
применяют в качестве засыпной изоляции. Особенно эффективно
Таблица 53
Сравнительная характеристика утеплителей стеновых панелей
Наименование ыатерналлов
Полужесткие плиты из
минеральной ваты на битум-
Жесткие плиты нз мине-
1 Газосилнкат, пенобетон,
газобетон, пеносиликат, мик-
Керамгит теплон^оляцион-
Объемный вес в лг/ле3
180—250
230—300
300—400
400—800
500—600
Коэффициент
теплопроводности при
30 С в ккал м чае ° С
0.065—0.075
0.065-0.075
0.070-0.080
0.14—0.22
0.15—0,18
Предел прочности
сжатия в кГсм*
15—25
1. 5
6-25
10-20
Толщина слоя
утеплителя при /?=
=1,15 граЭ м 1ккал
8-10
8—10
10-12
16-20
15-20
Вес 1 л' утеплителя
в кг
15-25
20—30
25—35
60—160
70-120 ]
использование такой засыпки для тепловой изоляции
железобетонных перекрытий.
За рубежом пеностекло широко применяют для изоляции
промышленных холодильников.
Скорлупы и сегменты из пеностекла (рис. 83) используют для
изоляции трубопроводов с холодным и горячим теплоносителями.
Глава IV
СТЕКЛЯННЫЕ ТРУБЫ
1. КЛАССИФИКАЦИЯ И АССОРТИМЕНТ
Стеклянные трубы представляют собой полые цилиндрические
изделия, применяемые при монтаже трубопроводов и используемые
в качестве полуфабрикатов при производстве других стеклянных
деталей (колб и «ножек» электровакуумных приборов, ампул,
термометров и т. д.).
Классификация и применение стеклянных труб приведены на
стр. 509.
Стеклянные трубы комплектуются различными фасонными
частями (фитингами).
Фасонными частями называются детали, которые служат для
разветвления трубопровода, для изменения его направления, а
также для закрытия его конца. К фасонным частям относятся отводы,
отступы, тройники прямые и переходные, крестовины, переходы.
Трубы для технологических трубопроводов. Стеклянные
термостойкие трубы с гладкими концами вырабатывают в СССР в
соответствии с ГОСТ 8894—58 и РВТУ Госстроя УССР от 4/VIII 1960 г.
(табл. 54).
Таблица 54
Основные размеры стеклянных термостойких труб, применяемых
для прокладки трубопроводов
Наружный
диаметр в мм
20
27
33
39
45
68
93
122
169
Допуск на
наружный диаметр в мм
-1.0
—1,0
—1.0
—1.0
—2.0
-3,0
—4,0
-5,0
-6,0
Толщина
стенки в мм
2.0
2,0
2,5
3,0
3,5
4.0
5.0
6.0
8.0
Допуск на
толщину
стенки в мм
+1.0
+1.0
+1.0
+1.0
+1.0
+2.0
+2,0
+2.0
+2.П
Вес 1 пег. м
в кг
0.35
0.48
0.70
0,95
1.28
2.36
3.93
6.10
10.95
Классификация стеклянных труб и их назначение
Трубы стеклянные
Тонкостенные
диаметром 0,1—40 мм с
толщиной сгенки 1—2 мм
Полуфабрикат при
производстве
электровакуумных изделий,
лабораторного
оборудования, ампул,
термометров, елочных
украшений
Толстостенные обычной
термостойкости диаметром
12—40 мм с толщиной
стенки 2,5—4 мм
Толстостенные повышенной
термостойкости диаметром
12—40 мм с толщиной
стенки 2,5—4,0 мм
Толстостенные повышенной
термостойкости, диаметром
45—200 мм с толщиной
стенки 2,5—12 мм
Для прокладки
скрытых
электропроводок
Трубопроводы в
жи both оводчес ких
фермах и доильных
залах
Полуфабрикат при
изготовлении
змеевиков для стеклобетон-
ных отопительных
панелей
Технологические
трубопроводы в
химической, пищевой,
текстильной и лругих
отраслях
промышленности
-1
ОС
г
1-3
СП
о
со
510
Раздел второй. Строительное стекло
Трубы выпускаются длиной 1,5; '1,75; 2,0; 2,25; 2,50; 2,75 и 3 м
и с комплектом стеклянных фасонных частей.
Фасонные части к стеклянным трубам (ГОСТ 8894—58)
вырабатывают в соответствии с нормалями машиностроения (МН1813-61—
МН1824-61) по размерам, приведенным в табл. 55—66.
Таблица 55
Отводы с углом поворота 90° (МН1814—61).
Размеры в мм
\ о о>
5£
со (и
Ы X
о о
>»*:
с sc
о н
150
200
220
250
±5
±5
±ю
±10
75
100
125
150
0.29
0,77
1.41
2.60
Таблица 56
Отводы с углом поворота 75° (МН1815—61).
Размеры в мм
\\\\\
V \ \
г- Y—V"
V w
V \. <.
1 1
А.
—'Зц
Jr
• 1 *—*1
■е-
Э
45
68
93
123
S ш
5ё
™ s
О, «t
7
6
5
4
D
3
J3
X
К
s
X .
45
68
93
122
Оси
s s
о> х
СО «U
гл х
>1Г-
Е Ьй
So
—2
—3
—4
1—5
5
О)
2
X
ина
?
о
X
3
4
5
6
о
S К
о* х
ж х
с 5
о ь
*t о
+2
+2
+3
+3
L
а»
3
X
JQ
ина
г
о
X
160
180
220
250
0>
о а
5 Ж
а> х
гс х
с» о
с м
«to
±5
±5
±10
±10
Г
75
100
125
150
»\»
^
и
ю
0.31
0.76
1.48
2.85
Отводы с углом поворота 60р (МН1816—61). Размеры в мм
Таблица 57
Ч^ к
\\Sn /
•^i
^31»
! i
Шифр
45
68
93
122
Рабочее
давление
в кГ/См'
7
6
5
4
D
нальные
45
68
93
122
допускаемое
отклонение
-2
-3
—4
-5
S
нальные
3
4
5
6
допускаемое
отклонение
+2
+2
+з
+3
L
нальные
150
170
210
250
допускаемое
отклонение
± 5
± s
±10
±10
г
75
100
125
150
Вес
в кг
0,30
0,70
1,46
2,76
Таблица 58
<\VV
А
Отводы с углом поворота 45° (МН1817—61)
1 ^L
__ VJ.
?
Шифр
45
68
93
122
Рабочее
давление
в кГ!см2
7
6
5
4
нальные
АЬ
68
93
122
D
допускаемое
отклонение
-2
—3
—4
-5
нальные
3
4
5
6
Размеры
S
допускаемое
отклонение
+2
+3
в мм
нальные
150
160
210
256
L
допускаемое
отклонение
± 5
± 5
±10
±10
г
75
100
125
150
Вес
в кг ,
0,31
0,73
1,49
2,84
Отводы с углом поворота 30° (МН1818—61). Размеры в мм
Таблица 59
1 ^c^^i
<о|
1 ^d
Шифр
45
68
93
122
Рабочее
давление
в кГ\СМ1
7
6
5
4
D
нальные
45
68
93
122
допускаемое
отклонение
-2
-3
—4
-5
S
нальные
3
4
5
6
допускаемое
отклонение
+2
+2
+3
+3
L
нальные
150
160
210
250
допускаемое
отклонение
± 5
± 5
±10
±10
г
75
100
125
150
Вес
в кг
0,31
0,72
1,50
2,85
Таблица 60
Отводы с ;
1
""""—■ / ^^*^-/L_
/tS9
^|
4
Шифр
45
68
93
122
углом поворота 15° (МН1819—61)
Рабочее
давление
в кГ!см*
7
6
5
4
нальные
45
68
93
122
D
допускаемое
отклонение
—2
-3
—4
-5
нальные
3
4
5
6
. Размеры
5
допускаемое
отклонение
+2
+2
+3
+3
о ММ
нальные
150
160
200
250
L
допускаемое
отклонение
± 5
± 5
±10
±10
г
75
100
125
150
Вес
в кг
0,31
0,72
1,52
2,86
ел
и»»
Таблица 61
Iff
4
D
1
7-
fV\
-A-
^
1
i
J
j
Отводы двойные (U
Шифр
45
68
93
122
Рабочее
давление
в кГсм}
7
6
5
4
нальные
45
68
93
122
— образные) (МН1820—61). Размеры в мм
D
допускаемое
отклонение
—2
—3
—4
-5
S
нальные
3
4
5
6
допускаемое
отклонение
h2
-2
-3
-3
L
нальные
100
100
150
150
допускаемое
отклонение
± 5
± 5
±10
±10
А
допускаемое
отклонение ±1,0
140
150
190
220
г
70
75
95
ПО
Вес
в кг
0,43
1.24
2,14
3,72
Тройники прямые (МН1821— 61). Размеры в мм
Таблица 62
г-01
Г | \ R8
— L-
Шифр
45
68
93
122
Рабочее
давление
в кГ}см*
номинальные
допускаемое
отклонение
допускаемое
отклонение +2,0
45
68
93
122
—2
-3
—4
—5
допускаемое
отклонение ±10,0
номинальные
допускаемое
отклоне-
ние
Вес в кг
300
400
450
450
150
200
225
225
5
5
10
10
0,43
1,20
2,24
3,52
«-Л-»
В
■е-
( СЛ *.
111
- coto
3i
с n
a x
я 2
s 2
л о
1^ Л jkt
ssss
-I
<D О
ей
til
аз
*D О
Крестовины
a
рямые
(MHl
00
со
1
о
w
2
2
о
*
*
1
абл
та 64
ц
ft
"*ГЧ
ILL
|ю£Г£Гсо«оо>
to го го со со с»
ХХХХХХ
«О О Л О .*. 4*
со оо ел оо ел ел
л- *■ «tk ел ел ел
tOtOtOC*:COOO
ел ел ел a. i. со
со сг> *>. сг> •*»■ «*•
со оо ел оо ел ел
ИМИ
J^COIOCOtOtO
оюхлелел jk.
СЛ Jfc- CO 4k. СО СО
Сл СЛ СЛ СЛ О О
ОООООО
KD tO ~- Ю *- *-
(с о ел с ел ел
^оос со
+ Н-Н-Н-Н-Н-
— СЛСОСЛСОСО |
1
Т<
1
1
1
*D-
-/
~z&:
1
[Т
Шифр
1
Рабочее давление 1
в кГ см* 1
1 номинальные
1 допускаемое
отклонение
номинальные
допускаемое
отклонение
допускаемое
1 отклонение
+2,0
допускаемое
отклонение
+1,0
допускаемое
отклонение
+10
номинальные
допускаемое
отклонение
ш ю
Л to
*» о
Ы
&.
1
Is
1
1
h
<
1
н
**" 1
оуя91Э douqvainodiQ -yodoig vagevj
H9
Таблица 65 1
Переходы (МН1824—61). Размеры в мм
м»
[—Л—|
к-!
1/ '
^|
1 !\ i
1Т|ГГ
Шнфр
(,
68x45
93x45
93X68
■122x45
122ХС8
122X93
Рабочее
давление
в кГ/см*
б
5
5
4
4
4
Ь
номинальные
68
93
93
122
122
122
допускаемое
отклонение
—3
—4
-4
-5
—5
-5
а
номинальные
45
45
68
45
68
93
допускаемое
отклонение
-2
-2
-3
—2
—3
—4
S
номинальные
4
5
5
6
6
6
допускаемое
отклонение
+2
+3
+3
+з
+з
+з
S
номинальные
3
3
4
3
4
5
1
допускаемое
отклонение
+2
+2
+2
4-2
+2
+3
L
допускаемое
отклонение ±10
220
250
280
280
300
300
/
55
75
75
110
90
90
U
75
75
100
75
100
100
г
15
15
20
20
20
20
Вес
в кг
0,20
0,69
0.87
0.98
1.15
1,45
516 Раздел второй. Строительное стекло
Таблица 66
Отступы (МН1813—61).
Размеры в мм
г-я-1
**
1П
1
\/1
у^\1
г '' У
/ Ч/
/|/)ч
1
1
А
\
s
О,
■ы-
s
Э
45
68
93
122
'as
С
ш
О)
S
s
ш
«=f
о
0>
3*
о
о
си
7
6
5
4
о
а
X
X
S
о
45
68
93
122
D
о
X
at
X
о
о
0>
О
г
sc
>»
с
о
*1
—2
—3
—4
—5
3
X
JQ
Ч
еа
X
X
?
о
X
3
4
5
6
S
о
X
о
X
о
is
н
о
о
г
Jd
>,
С
О
+2
+2
+з
+з
L
о
а»
X
X
о
о
а>
О
1С
>»
с
о
280
360
450
500
/
139
190
243
273
1х
70.5
85.0
103.5
111,0
Г
80
ПО
140
160
Вес
в кг
0.79
1.23
1.80
3.86
Трубы для прокладки электрических проводов при
осуществлении скрытых электропроводок выпускают по ГОСТ 8738—58
согласно размерам, указанным в табл. 67.
Таблица 67
Основные размеры стеклянных труб
Внутренний
диаметр в мм
9
12
15
20
25
33
38
50
Допуск на
внутренний диаметр
в мм
±1
±1
±1
±1
±1
±1.5
±1.5
±1.5
Толщина
стенки в мм
2
2
2
2.5
3
3.5
3,5
4
Допуск на
толщину
стенки в мм
±1
±1
±1
±1
±1
±1
±1
±1.5
Вес 1 пог. м
в кг
0.13
0.19
0.25
0.40
0,59
0,81
1,07
1.69
Трубы электротехнические выпускай, г только с оплавленным
торцом длиной от 1,25 до 3 м и в комплекте с отводами под углом
90 и 135°.
Глава IV. Стеклянные трубы
517
2. СОСТАВЫ И СВОЙСТВА СТЕКОЛ ДЛЯ ТРУБ
Составы стекол для труб выбирают в зависимости от
предъявляемых к ним эксплуатационных требований. Они должны быть
устойчивы по отношению к агрессивному воздействию
транспортируемой жидкости. Трубы, предназначенные для транспортирования
горячих жидкостей или подлежащие в целях дезинфекции
систематической промывке горячими моющими растворами или продувке
водяным паром, должны обладать высокой термостойкостью, т. е.
способностью выдерживать без разрушения резкие тепловые удары.
В табл. 68 приведены составы стекол, применяемые для
производства труб в СССР и некоторых зарубежных странах.
Как видно из данных таблицы, боросиликатные стекла содержат
в своем составе значительные количества окиси бора, которую
вводят в него через борную кислоту или буру.
В Советском Союзе для промышленного производства
термостойких труб применяют более дешевое и недефицитное безборное
стекло 13-в, состав кот.рого разработан Государственным научно-
исследовательским институтом стекла. Стекло 13-в нормально
проваривается и осветляется в обычных стекловаренных печах
непрерывного действия при температуре 1500—1530° при съеме порядка
350 кг с 1 м2 площади печи в сутки.
В табл. 69 приведены некоторые физико-химические свойства
стекол и труб, изготовленных из этих составов.
Таблица 69
Физико-химические свойства стекол и изготовленных из них труб
Свойства
Тип стекла
ВВС
13-в
Спал н 3891
Коэффициент линейного расширения
1/град
Температура:
размягчения в град
отжига в °С
Теплопроводность от 70 до 350° в
ккал.м град час
Химическая усгойчивость (потеря в
весе при кипячении) в мг на 100 см1
поверхности стекла:
а) 2н. раствора NaOH в течение
3 час
б) 1н. раствора H.SO« в течение
3 час
в) в дистиллированной воде в
течение 5 час
Модуль упругости на растяжение
в кг мм'
Предел прочности в кГ см-:
при и. гибе
„ раздавливании
на внутреиее гидравлическое
давление (труб диаметром 50 мм)
в am
90-100-10
530
510
0.79
97.4
0,55
3.45
6800
260—380
375—450
35—45
—7
50 10
725
700
0,77
67.7
3,93
2.62
7500
470—1100
420—460
45—60
35—50-10
610
580
0.76
74.37
0.49
0.55
7850
300—420
275—400
28—30
Таблица 68
ел
So
Составы стекол, применяемые в производстве труб
ЧССР
СССР
ГДР .
ЧССР
США и
Страна
Тип стекла
Содержание
Si02
А120,
СаО
MgO
Na20
Стекло обычной термостойкости
ВВС
70-72
1-2
6-9
2-4
14-16
Стекло повышенной термостойкости
/ 13-в
( ЗС-5К
\ № 3891
1 № 3002
Пирекс
63,5
68,0
74,0
76.4
75,0
80,5
15,5
3,0
3.5
4.0
6,2
2,0
13,0
-
0,7
0,5
4.0
-
-
2.0
4,0
4.5
6,5
6,5
4.0
окислов
ВА
2о7о
14,0
8,0
7,6
12,0
в %
ВаО
-
3,0
4.0
4,0
к2о
5.0
-
1.0
F'
2.0
0,7
-
As2Os
-
1,0
0,4
-
Глава IV. Стеклянные трубы 519
Как видно из приведенных в таблице данных, трубы из стекла
i13-b облагают значительно большей механической прочностью в
сравнении с трубами, изготовленными из стекла, состав которого
соответствует составу листового оконного стекла или типа спал.
3. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛЯННЫХ ТРУБ
Схема технологического процесса производства стеклянных труб
и фасонных частей к ним дана на стр. 522. Операция приготовления
шихты для производства труб ничем не отличается от аналогичной
операции для других видов изделий из стекла.
Для ввода А!20з в состав стекла 13-в используют каолин или
технический глинозем. В связи с тем, что при применении каолина
стекломасса окрашивается содержащимися в нем окислами железа
в зеленый цвет, что значительно ухудшает внешний вид труб,
предпочтение следует отдать техническому глинозему.
Для ввода в состав стекла фтора используют плавиковый
шпат. Учитывая большую летучесть соединений фтора, его
необходимо вводить в состав шихты в количествах, в 1,5—2 раза
превышающих расчетные.
При варке боросиликатных стекол окись бора может вводиться
из борной кислоты (Н3В03) или буры (Na2B407). В связи с
летучестью окиси бора его необходимо вводить в шихту в количествах,
на 15—20Vc превышающих расчетные.
В производстве стеклянных труб применяют ванные
стекловаренные печи непрерывного действия с поперечным или
подковообразным направлением пламени.
На рис. 84 показана двухмашинная установка Гомельского
стекольного завода для производства труб методом вертикального
безлодочного вытягивания. Установка включает ванную печь / с
площадью бассейна 69,4 ж2, две круглые выработочные камеры 2
внутренним диаметром 2000 и 2600 мм для вытягивания труб и одну
круглую камеру 3 диаметром 1010 мм для выработки
(выдуванием) фасонных частей. Камера диаметром 2000 мм предназначена
для выработки труб диаметром от 45 до 75 мм включительно, а
диаметром 2600 мм для труб диаметром от 100 до 200 мм.
Верхний ряд стен бассейна сложен из плавленых кварцевых
брусьев, нижний ряд стеновых брусьев — из динаса, а дно
бассейна — из шамота.
Установка отапливается природным газом. Печь оборудована
одной парой регенераторов (воздушных) и двумя парами горелок.
Подачу шихты и боя в печь осуществляют через карман при
помощи механических загрузчиков. Каждая из выработочных камер
соединена с бассейном печи перешейком 4. Поперек каждого
перешейка установлен мост 5 из кварцевых брусьев, погруженный в
стекломассу на 150—200 мм. Мост препятствует проникновению
кремнеземной корки, плавающей на поверхности стекломассы, из варочной
в выработочную часть печи.
Отличительной особенностью данной печи, как и ряда других
печей, предназначенных для варки термостойких стекол, является
520
Раздел второй. Строительное стекло
отсутствие в ней зоны студки, что объясняется необходимостью
высокой температуры для выработки этих стекол.
Температура варки стекол в °С:
ВВС . ... I1S0— 1560
13-в ... 1500— 1530
типа сиал . . . • . 1обС— 1770
лирекс 1600— 1620
Отличительной особенностью варки стекол 13-в является то, что
на поверхности стекломассы образуется корка, содержащая избы-
Рис. 84. Установка для производства труб методом вертикального
безлодочного вытягивания
а — продольный разрез; б — план; / — ванная печь; 2 — камеры для выработки
труб; 3 — камера для выработки фасонных частей; 4 — перешеек; 5 —
заградительный мост
точное (в сравнении со стеклом) количество кремнезема. Корка эта
покрывает иногда все зеркало стекла, иногда же плавает по
зеркалу отдельными островками. В процессе варки она не увеличивается
и ие препятствует нормальному процессу стекловарения. Поэтому
Глава IV. Стеклянные трубы
521
для варки стекла 13в необходимо применять печи, в которых
исключалась бы возможность проникновения корки из варочной в вы-
работочную ее часть (печи с протоком или «мостом»,
установленным в перешейке).
В печи на уровне зеркала стекломассы следует поддерживать
слабо отрицательное или нейтральное давление.
Специфичность варки боросиликатных стекол связана с
летучестью окиси бора, в результате которой возникают трудно
учитываемые и непостоянные по величине потери В203. Переменная
величина этих потерь влечет за собой получение химически
неоднородной стекломассы, что является причиной получения свильного
стекла. Во избежание этого при варке боросиликатного стекла
необходимо особо строго поддерживать установленные тепловой и
522
Раздел второй. Строительное стекло
Схема
технологического процесса производства стеклянных труб
и фасонных частей
Приготовление шихты
Варка стекла
*
Выработка труб
Выдувание фасонных частей
Отломка труб
*
Отжиг труб
Отжиг
Резка труб на заданные размеры
Отрезка дна и колпачка
I
Шлифовка торцов труб
I
Сварка тройников
Визуальный осмотр и
контроль геометрических
размеров
Отжиг
Контроль
отжига
Шлифовка торцов
Термические
испытания
Визуальный осмотр и
контроль геометрических
размеров
Гидравлические испытания
Контроль
отжига
Термические испы-
ТоНИЯ
Гидравлические испытания
Упаковка
Упаковка
Глава IV. Стеклянные трубы
523
газовый режимы. Необходимо также обеспечивать постоянство
соотношения загружаемых в печь шихты и боя.
Боросиликатные стекла рекомендуется варить в печах
небольшой емкости, чтобы сваренная стекломасса до ее выработки
находилась в печи непродолжительное время.
Независимо от состава стекла обязательным условием в
производстве труб механизированным способом является поддержание
постоянства уровня стекломассы. Соблюдение этого условия
обеспечивается путем подачи в печь шихты и боя при помощи
непрерывно действующего загрузчика.
Выработка труб
Стеклянные толстостенные трубы вырабатывают следующими
методами: горизонтального вытягивания (ГВТ); вертикального
безлодочного вытягивания (ВВТ); непрерывного вальцевания (НВТ).
Методом горизонтального вытягивания производят трубы
диаметром от 12,5 до 50 мм, вертикального вытягивания — от 40 до
"150 мм, а методом непрерывной вальцовки — выше 150 мм.
Методы горизонтального вытягивания.
Схема технологического процесса производства труб методом
горизонтального вытягивания (способ Даннера) показана на рис. 85.
Рис. 85. Схема технологического процесса производства
труб методом горизонтального вытягивания (ГВТ)
/ — струя стекломассы; 2 -г- лоток; 3 — мундштук; 4 — рабочая
камера; 5 — электродвигатель; 6 — передаточные шестерни; 7 —
луковица; 8 — труба; 9 — тянульная машина; 10 — рольганг
Из студочной части ванной печи стекломасса непрерывной
струей / стекает по шамотному лотку 2 на вращающийся вокруг своей
оси шамотный или металлический мундштук 3, который расположен
в отапливаемой рабочей камере 4 под некоторым углом к
горизонту, чем обеспечивается непрерывное стека ние стекломассы с его
524 Раздел второй. Строительное стекло
переднего конца. Мундштук приводится во вращение
электродвигателем постоянного тока через систему передаточных шестерен 6.
Благодаря вращению мундштука 3 и подаче воздуха в его
внутренний канал стекающая с конца мундштука стекломасса
образует «луковицу» 7, переходящую в бесконечную трубу #, которая
оттягивается в горизонтальном направлении тянульной машиной 9,
установленной на расстоянии 20—30 м от рабочей камеры.
При выходе из тянульной машины 9 производится отломка
труб заданной длины. Между камерой и тянульной машиной
расположен рольганг /0, на котором происходит охлаждение трубы.
К механическим элементам установки горизонтального
вытягивания труб (ГВТ) относятся механизм вращения мундштука и
тянульное устройство.
Механизм вращения мундштука представляет собой станину со
стойкой и столом, на котором в охлажденном водой подшипнике
вращается вал. Вал имеет сквозное отверстие, через которое
подается воздух внутрь формуемой трубы.
Вал приводится во вращение электродвигателем постоянного
тока мощностью в 0,75—1,0 кет через систему шестерен.
Конструкция механизма вращения мундштука допускает регулирование
положения мундштука в камере относительно стекающей по лотку
струи стекломассы.
Мундштук, иа который подается стекломасса, крепят к валу
при помощи двух шайб. Переднюю шайбу и вал изготавливают из
жароупорной стали.
При выработке труб из стекла 13в, обладающего повышенной
склонностью к кристаллизации, передняя шайба должна быть
утоплена внутрь мундштука. При таком расположении передней шайбы
она не оказывает охлаждающего действия на стекающую с
мундштука стекломассу.
Тянульная машина (рис. 86) представляет собой станину /, ус
тановленную на четырех домкратах 2. На станине расположены
одна над другой бесконечные цепи 5, надетые на звездочки 4,
которые приводятся во вращение через редуктор электродвигателя
постоянного тока мощностью в 2,5 кет и в свою очередь приводят
в движение бесконечные цепи 3. На звеньях этих цепей укреплены
металлические пластинки 5 с накладками из листового асбеста.
Стеклянная труба проходит между двумя вертикально
установленными центрирующими роликами 6 и захватывается верхними и
нижними пластинками тянуших цепей. Верхнюю цепь по отношению к
нижней можно устанавливать при помощи механизма 7 на
регулируемой высоте в зависимости от диаметра вытягиваемой трубы.
Диаметр вырабатываемой трубы и толщина стенок зависят от
температуры «луковицы», диаметра мундштука, угла наклона и
числа оборотов мундштука, скорости вытягивания и давления
воздуха, подаваемого внутрь мундштука.
Увеличение диаметра вытягиваемой трубы при одном и том же
диаметре мундштука достигается уменьшением скорости
вытягивания или увеличением давления воздуха, подаваемого внутрь
мундштука.
Рис. 86. Тянульная машина
/ — станина; 2 — домкраты; 3 — бесконечные цепи; 4 — звездочки; 5— пластинки; б — центрирующие ролики; 7 —
регулирующий механизм
526
Раздел второй. Строительное стекло
В табл. 70 даны основные параметры процесса выработки труб
внутренним диаметром 25 мм.
Таблица 70
Основные параметры процесса
Параметры
Температура в °С:
струи стекломассы, поступающей на
мундштук
в рабочей камере на уровне оси мунд- .
Диаметр выходного конца мундштука в мм . .
Скорость вращения мундштука в об, мин . . .
Давление вгзлуха, подаваемого внутрь мунд-
выработки труб
Тины
ВВС
1060+10
900±20
870±5
200—250
6-7
7—8
60-80
700—800
стекол 1
13в
1250+5
1070+10
1050±5
200—250
5—5.5
6—10
80—100
800—900
Производительность одной машины ГВТ составляет 4,5—5,0 млн.
пог. м готовой продукции в год (условным диаметром 25 мм).
Метод вертикального безлодочного
вытягивания. Схема установки для производства труб методом
вертикального вытягивания приведена на рис. 87, а, б. Стекломасса из
ванной печи / поступает по перешейку 2 в рабочую камеру 3,
имеющую круглую (кольцевую) форму.
В центре дна камеры имеется отверстие, в которое вставлена
графитовая втулка 4. Через втулку проходит шамотный мундштук
5 (сопло) со сменной насадкой, верхний конец которой в
зависимости от диаметра вырабатываемых труб находится выше или
ниже уровня стекломассы. Применение графитовой втулки основано
на свойстве графита не смачиваться стекломассой, чем облегчается
в случае необходимости вертикальное перемещение мундштука.
Через сквозной вертикальный канал в центре мундштука проходит
металлическая труба 7, по которой подается воздух от
вентилятора высокого давления внутрь формуемой стеклянной трубы.
В своде рабочей камеры имеется центральное отверстие 5,
которое служит для опускания или извлечения из нее кольцевого
водяного холодильника 9. Через это же отверстие проходит
вытягиваемая из камеры труба 10 в шахту машины.
Холодильник 9 предназначен для охлаждения «луковицы» // и
наружной поверхности трубы в процессе формования. Наружная
поверхность холодильника изолирована гли но асбестовой массой,
затворенной на жидком стекле.
Глава IV. Стеклянные трубы 527
Камеры отапливаются природным газом при помощи тангешш
ально расположенных горелок 6 и 12.
Над камерой расположена тянульная машина 13, которая
оттягивает трубу вертикально вверх.
Машина для вертикального вытягивания труб (ВВТ) диаметром
от 50 до 200 мм показана на рис. 88.
Машина представляет собой шахту /, состоящую из шести
отдельных секций, жестко связанных между собой болтами. Высота
шахты 7800 мм, сечение по внутренним плоскостям стенок 966X
Х624 мм. Первые три нижние секции машины имеют изнутри
асбестовую изоляцию. Верхние секции не изолированы. В боковых
стенках всех шести секций машины имеются окна с подвесными
дверками 2, предназначенные для регулирования температурного
режима в шахте машины и удаления через них боя.
По высоте шахты расположены 12 пар асбестовых валков,
которые вращаются от электродвигателя постоянного тока 3
мощностью 1,5 кет через вертикальный вал 4 и кардаииые валы 5.
Валки подвешены на рычагах 5, связанных между собой
зубчатыми секторами 7, разводящими валки симметрично по обе стороны
относительно оси трубы.
528
Раздел второй. Строительное стекло
Валки прижимают к вытягиваемой стеклянной трубе
грузами 8.
Машину подвешивают на металлической конструкции над вы-
работочной камерой при помощи четырех кронштейнов 9,
снабженных регулировочными болтами.
Рис. 88. Общий вид машины ВВТ для вытягивания труб
/ — шахта машины; 2 — подвесные дверки; 3 — электродвигатель; 4 — верти-
КЗЛьщяй вал; 5 — кярланные валы; & — рычаги; 7 — зубчатые сектора; 8 —
грузы; 9 — кронштейн; 1Q — рабочая камера; // — шахта холодильника
Глава IV. Стеклянные трубы
529
Между рабочей камерой 10 и шахтой машины / размешена
изготовленная из жаростойкой стали и изолированная изнутри
асбестовым картоном камера // с двухстворчатой дверью. Камера
предназначена для установки в ней холодильника в те периоды, когда
машина не работает.
Пуск машины осуществляется при помощи специальной
затравки, которая представляет собой стальное кольцо с приваренными к
нему по окружности стальными зубьями (прутьями). Затравку
опускают в рабочую камеру, где она вдавливается своими зубьями
в стекломассу вокруг мундштука на глубину 50—60 мм.
По истечении 1—2 мин. начинается подъем затравки вместе с
прилипшей к ней стекломассой. Вокруг мундштука образуется
луковица, плавно переходящая в цилиндрическую трубу. Трубу
оттягивают валиками вертикально вверх. По выходе из шахты
машины производят отломку труб заданной длины.
Труба в процессе формования подвергается двухстороннему
охлаждению. Наружная поверхность ее охлаждается кольцевым
водяным холодильником, внутренняя — воздухом, подаваемым
через мундштук.
Диаметр и толщина стенки вытягиваемой трубы зависят от
диаметра мундштука в его верхней части и его расположения
относительно зеркала стекломассы, температуры стекломассы в рабочей
камере и в «луковице», высоты расположения холодильника над
зеркалом стекломассы, количества воздуха, подаваемого внутрь
трубы, скорости вытягивания и ряда других факторов.
Увеличение диаметра трубы (при неизменном диаметре
шамотного мундштука) может быть достигнуто уменьшением скорости
вытягивания, повышением количества воздуха, подаваемого внутрь
трубы, меньшим заглублением верхней части мундштука
относительно зеркала стекломассы, снижением температуры стекломассы в
рабочей камере и т. п.
Уменьшение диаметра трубы достигается увеличением скорости
вытягивания, уменьшением количества воздуха, подаваемого внутрь
трубы, большим заглублением верхней части мундштука,
повышением температуры стекломассы в рабочей камере и т. п.
В табл. 71 приведены основные параметры процесса выработки
термостойких труб различных диаметров из малощелочного стекла
13в методом вертикального вытягивания.
Производительность одной машины ВВТ (условным диаметром
50 мм) составляет 500—550 тыс. пог. м готовой продукции в год.
Метод непрерывного вальцевания. Схема
технологического процесса производства труб методом непрерывной
вальцовки показана на рис. 89.
Стекломасса из студочной части ванной печи поступает в
фидер Л откуда через очко 2, установленное в носовой части фидера,
в виде непрерывной струи стекает на формующий вал 3,
вращающийся вокруг своей оси. Количество стекломассы, поступающей на
вал через очко фидера, регулируется подъемом или опусканием
плунжера 4. Вал приводится во вращение электродвигателем 5
постоянного тока через редуктор и систему передаточных шестерен.
Поступающая на вал струя стекла развальцовывается одним
вальцующим роликом 6 и разглаживается двумя прикатными роли-
530 Раздел второй. Строительное стекло
Таблица 71
Основные параметры процесса выработки труб из
малощелочного стекла 13в
Параметры
Усл. виыД проходили диаметр трубы bjkjk
38
50
75
100
150
Диаметр мундштука в мм
Высота расположения
мундштука над зе| калом
стекломассы* в мм
Геометрические
холо шльнлка в мм:
размеры
внутренний диаметр
высота . *
Высота расположения холо-
дильи 1ка над зеркалом
стекломассы о мм
Температура в °С:
стекломассы
камере . . .
в рабочей
луковицы
в шахте машины у 1-й
пары ВЛЛИлОВ
Давление воздуха,
подаваемого в м>ндштук,в мм вод. ст.
Скорость вытягивай.1Я в
м час
160
—30
250
750
50
1250±10
1080±5
600±20
10—15
180-190
190
— 15
350
750
40
1250±10
1090±5
600±20
20—25
100-120
190
+ 5
350
750
40
1230±!0
1190±5
600±20
30—35
55—65
290
—15
450
600
40
1210+10
Ю85±5
600±20
80—85
60—65
320
+5
450
600
40
1210±10
1075±5
600±20
90—95
35—40
* Знаки плюс и минус указывают на расположение мундштука
соответственно выше или ниже уровня стекломассы в рабочей камере.
Рис. 89. Схема технологического процесса производства труб
методом непрерывной вальцовки (НВТ)
1 —* фндер; 2 — очко: 3 — формующий вал; 4 — плунжер; 5 — электродвигатель;
* — в.ауц,цуклци|1 ролик: 7 — съемные ролики; 8 -i- транспортер
Глава IV. Стеклянные трубы
531
ками меньшего диаметра. Все эти ролики свободно вращаются на
своих осях под действием трения.
При непрерывной развальцовке струи стекла образуется труба,
внутренний диаметр которой равен диаметру формующего вала 3,
а толшина стенки — зазору между валом и вальцующим
роликом 6. Отформованная труба непрерывно сдвигается с вала
отжимным роликом 6 и при помощи съемных роликов 7 передается на
сетку лера для отжига.
Режим выработки труб из стекла состава ВВС приведен в
табл. 72.
Таблица 72
Режим выработки труб
Параметры
Число оборотов вала в обмин
Виутрсннчй диаметр трубы в мм
100
930
70
50—60
6—8
150 | 200
940
75
30—40
6—8
950
80
15—25
6—8
Основным недостатком метода непрерывного вальцевания
является низкая производительность установки: 6—8 пог. м в 1 час.
Важное преимущество метода заключается в том, что им
можно вырабатывать трубы больших диаметров (250—3-J0 мм), а также
получать трубы с точными геометрическими размерами.
Также следует подчеркнуть характерную особенность метода — с
увеличением диаметра труб скорость их выработки не снижается.
Отжиг и обработка труб
По выходе труб из шахты машины ВВТ или тянульной машины
ГВТ производится отломка их по заданной длине.
Для этого предварительно осуществляют «отмочку» путем
прикосновения к наружной поверхности горячей трубы заостренной
увлажненной деревянной палочкой для образования трещины с
последующим надломом трубы.
При изготовлении труб методом непрерывного вальцевания при
достижении заданной длины их стягивают с формующего вала.
Отжиг труб производится в отжигательных печах
непрерывного действия (лерах) при продольном их размещении на сетке лера.
Трубы с внутренним диаметром 12,5—27 мм можно загружать в
лер в 3—4 ряда, диаметром 37—50 мм — в 2 ряда, а больших
диаметров — в один ряд.
Конструкция лера ОП-36 для отжига труб показана и а рис. 90.
Рабочая камера (муфель) / лера длиной 36 м, шириной 1,1 м и
высотой 0,4 м собрала из плотно прилегающих друг к другу
чугунных плит (секций); отапливается газом, сжигаемым в топках 2.
Глава IV. Стеклянные трубы
533
расположенных в головной части лера. Продукты горения из
топочной камеры 2 по подовым каналам 3 и металлической трубе 4
движутся по направлению к отсасывающему вентилятору.
Отапливаемая часть лера тщательно изолирована, благодаря чему
лучеиспускание в окружающую среду сводится к минимуму.
Загружаемые на сетку лера трубы проходят последовательно
зоны нагрева, отжига и студки и окончательно охлаждаются на
открытой части лера 5.
Траспортерная сетка в лерах, предназначенная для отжига
труб из стекла 13-в (или из другого стекла с высокой температурой
отжига), должна быть из жаростойкой стали, а подовые детали
муфеля в головной части лера из жаростойкого чугуна.
Режим отжига труб с гладкими концами из стекол типа 13-в и
ВВС приведен на рис. 91.
$рем я 6 v
Рис. 91. Режим отжига труб
/ — стекла 13в; 2 — иэ стекла ВВС
Величина остаточных напряжений в трубах после их отжига не
должна превышать 10,0 ммк/см хода луча на каждый 1 мм
толщины стенки трубы.
Резка труб может производиться термическим или
механическим путем. По первому способу труба в месте, подлежащем
разрезу, плотно охватывается одним витком нихромовой проволоки
толщиной 1,0—1,5 мм, после чего через понижающий
трансформатор на проволоку подается ток напряжением от 12 до 30 в и силой
до 10 а. После местного прогрева раскаленной докрасна
нихромовой проволокой разогретое место смачивают увлажненным куском
войлока, при этом образуется кольцевая трещина.
534
Раздел второй. Строительное стекло
Местный резкий прогрев трубы может быть осуществлен также
острым газо-кислородным пламенем.
Резку труб по второму способу осуществляют при помощи
стального диска толщиной 1,5—2 мм и диаметром 250—300 мм,
вращающегося на горизонтальном валу со скоростью 1500—2000 об [мин.
Трубу подводят к вращающемуся диску и прижимают к его
заостренному торцу При этом резчик, медленно поворачивая трубу,
прорезает постепенно стенку по всему периметру.
Шлифование торцов труб производят обычно песочной пульпой
на чугунных шайбах, вращающихся на вертикальном валу, или на
станках, оборудованных абразивными кругами на горизонтальном
валу. Шлифовку торца трубы заканчивают тогда, когда вся его
поверхность становится матовой и на нем отсутствуют посечки или
заколы.
4. ПРОИЗВОДСТВО ФАСОННЫХ ЧАСТЕЙ (ФИТИНГОВ)
Наиболее простым и универсальным методом изготовления
ряда фасонных частей является выдувание их в чугунных или
графитовых формах. На рис. 92 показан эскиз графитовой формы для
выдувания отводов под углом 90°.
После выдувания загбтовки
отжигают, а затем от них отрезают
донышко и колпачок, после чего
зашлифовывают торцы.
Методом выдувания в
соответствующих формах изготовляют также
отступы и некоторые другие
фасонные части. Переходные муфты
изготовляют как выдуванием, так и
сваркой. Отводы диаметром не свыше
40 мм целесообразно изготовлять
путем гнутья отрезков труб на
пламени стеклодувной горелки.
Тройники и крестовины под
прямым углом, а также переходные
тройники изготовляют путем сварки
между собой прямых отрезков труб
газокислородным пламенем. В связи с
этим для производства этих
фасонных частей применяют только
термостойкие трубы, поддающиеся
сварочным операциям.
Сварку тройников и крестовин
осуществляют на
горизонтально-заварочном станке типа А-320 01 (рис. 93).
Сварочный станок состоит из станины /, на которой
смонтированы две бабки с самоцентрирующимися трехкулачковыми
патронами для крепления стеклянных деталей. Одна из бабок 2
неподвижна, а други 3 ыожет передвигаться по станине при вращении
штурвала 4.
Рис. 92. Графитовая
форма для выдувания
отводов
/ — графитовая форма; 2 —
металлическая форма
Глава IV. Стеклянные трубы
535
|
Рис. 93. Горизонтально заварочный станок
А-320-01
/ — станина: 2—3 — бабки с
самоцентрирующимися пзтроиами; 4 — штурвал: 5 —суппорт;
б—горелка: 7 — распределительный щит; 8 — оправка
Рис. 94. Последовательность операций изготовления
тройника методом сварки
/ — разогрев; 2 — оттяжка разогретого участка: 3 — откол
оттянутого стекла: 4 — развертча отверстия. 5 — оформлеиие
края отверстия: б — разогрев бокового патрубка: 7 —
оформление конца бокового патрубка; 8 — свзркз и оформление
шва; 9 — тройник в готовом виде
536 Раздел второй. Строительное стекло
На суппорте 5 станка, а также на дополнительных штативах
крепятся горелки б, которые могут перемещаться в требуемом
направлении. Пламя горелок регулируют при помощи
распределительного щита 7, к которому подведены газ, кислород и сжатый воздух.
При припарке буртов к трубам в правый патрон станка зажимают
асбестированную оправку 6\ на которую насаживают стеклянный
наконечник. В процессе сварки через эту оправку в полость трубы
подают сжатый воздух.
Последовательность операций изготовления тройников из двух
отрезков труб методом сварки показана на рис. 94.
В табл. 73 приведены основные параметры сварки тройников
диаметром 25 и 50 мм из стекла 13-в.
Таблица 73
Основные параметры процесса изготовления тройников методом
сварки
Параметры
Общая продолжительность процесса в сек.. . .
В том числе;
продолжительность развертки отверстия веек.
продолжителью2ть рагогрева патрубка в сек.
продолжительность собственно сварки в сек. .
Расход в м\
газа (Q^= 4500—5С00 ккалШм*) ...
I кислорода
Давление газа в мм вод. ст. ....
1 Давление в am:
1 кислорода . .
1 воздуха ... ■ • -
Дчаметр внутренний в мм
25 | 50
120—160
40—60
40—60
20—30
0.1—0.12
0.04-0,05
100
3.5
3,0
260—360
80—120
120—160
60—S0
1.0—1,2
0,2—0,3
100
4.0
3,5
Продолжительность процесса сварки, расход газа и кислорода
зависят от химического состава стекла, диаметра и толщины стенок
трубы.
5. ПРОИЗВОДСТВО ТРУБ С БУРТАМИ
Наилучшим способом соединения стеклянных труб является
соединение, осуществляемое с помощью буртов на концах труб.
Бурты могут быть двух видов: сферические и конические.
Сферические бурты имеют торцовую поверхность в виде
выпуклой или вогнутой сферы (рис. 95,а). Конические бурты имеют
плоскую торцовую поверхность, перпендикулярную оси трубы (рис
Глава IV. Стеклянные трубы
537
95,6). Бурты на концах труб диаметром до 50 мм могут быть
образованы или путем разогрева конца трубы до размягчения с
последующим его формованием (разбуртовки), или путем приварки к
концам труб стеклянных наконечников с буртами. Для труб
диаметром от 50 мм и выше применим только второй метод.
Для изготовления труб с буртами используют исключительно
термостойкое стекло.
Рис. 95. Наконечники
а — со сферическими буртами; б — с коническим буртом
Наконечники со сферическими или коническими буртами,
привариваемые к трубам, изготовляют методом прессования в чугунных
формах с последующим отжигом и отрезкой дна.
Наконечники с буртами приваривают к трубам и фасонным
частям как газокислородным пламенем, так и токами высокой
частоты. Для этого может быть использован любой газосварочный
станок, обеспечивающий синхронное вращение сварочных деталей.
Для газокислородной сварки может быть использован любой
газ калорийностью не ниже 4500—5000 ккал/нм3.
В табл. 74 приведены основные параметры приварки буртов к
трубам из стекла 13в.
Сварку стеклянных труб с применением электротермии
осуществляют в две стадии:
1) предварительный нагрев стекла газокислородным пламенем
до температуры 500—700°;
2) дальнейший нагрев стекла от 500—700° до температуры
сварки токами промышленной или высокой частоты.
В связи с тем, что обычный переменный ток при требуемых для
сварки напряжениях опасен для обслуживающего персонала,
предпочтение следует отдать токам высокой частоты. Генератор
высокой частоты и фидер, питающий станок, должны быть тщательно
экранированы с целью подавления радиопомех.
538 Раздел второй. Строительное стекло
Таблица 74
Основные параметры процесса приварки наконечников буртами
к трубам газокислородным пламенем (на одии шов)
Параметры
Дчаметр внутрснн ift в мм
25
75
150
Общая продолжительность процесса в сек.
В том числе:
продолжительность нагрева
. сварки
Расход в м2 газа/ Лг> .СЛЛ СЛ__ Л
у QH =4500 — 5000 ккал нм?)
кислорода
Давление га а в мм вэд. cm
Давление в am:
кчслорода ....
во. духа
50—90
30—60
20-30
0.10—0.12
0.02—0.03
80-100
2.0
2.0
120—180
9Э-120
45—60
0,22—0.27
0.08—0.0Э
80—100
3.5
2.5
300—400
180-250
120—150
0.6—0.7
0.3-0.35
80—100
4,5
3.5
Вода
Рис. 97. Приспособление для
крепления горелок
/ — стеклянная труба; 2 —труба для
газовоздушной смеси; 3 — чераячный
механизм для перемещения свариваемых труб;
4 — подводка тока высокой частоты
Глава IV. Стеклянные трубы
539
Токами высокой частоты сваривают термостойкие трубы и
применяют при этом наконечники с буртами с ровно отрезанными не-
зашлифованными торцами. При неровном крае происходит
неравномерный разогрев труб, что ведет за собой неравномерное
распределение электрического тока в месте разогрева и, в конечном счете,
к образованию некачественного сварного шва.
Свариваемые детали (труба и наконечник) зажимают в
патронах сварочного станка и сближают между собой таким образом,
чтобы зазор между ними составлял 4—6 мм.
Сварку осуществляют при помощи горелок ГС-53,
предназначенных для ацетилено-кислородной сварки. В комплекте горелок
имеются четыре сменных наконечника, которые различаются по
номинальному расходу газа. Для охлаждения наконечника при
пропуске через горелку (рис. 96) электрического тока высокой частоты
к нему припаивается латунный холодильник, по которому
циркулирует вода.
Горелки устанавливают в специальном приспособлении
(рис. 97), позволяющем их располагать на любом расстоянии и на
любой высоте по отношению к свариваемым трубам. Горелка,
находящаяся под напряжением, должна быть хорошо изолирована, а
корпус станка заземлен.
Свариваемые детали закрепляются в станке и приводятся во
вращение, после чего включаются горелки. Вначале подогрев
произвол ится газокислородным пламенем. Затем, когда концы труб
разогреты до необходимой температуры, о чем свидетельствует их
покраснение, горелки сближают настолько, чтобы расстояние между
наконечником горелки и поверхностью трубы составляло (в
зависимости от диаметра трубы) от 10 до 25 мм, после чего включают
ток, при помощи которого происходит дальнейший нагрев торцов
свариваемых деталей.
Сварку осуществляют при подаче тока высокой частоты через
ионизированные газы пламени горелок. Этот метод имеет то
преимущество, что предварительный нагрев стекла и подачу к нему
электрического тока осуществляют одними и теми же горелками.
Ориентировочные параметры процесса сварки труб из стекла
"13-в приведены в табл. 75.
Сварка токами высокой частоты имеет ряд преимуществ перед
газокислородной сваркой: повышается производительность
процесса, облегчаются условия труда, так как исключается шум и
тепловые воздействия от применяемых при газокислородной сварке
мощных горелок.
Оформление буртов на концах труб диаметром до 50 мм может
быть произведено также методом разбуртовки, т. е.
дополнительным формированием концов труб.
Для этого концы труб на определенном участке разогревают
при вращении на сварочном станке до размягчения. Стекло в
размягченной части трубы осаживается и с помощью соответствующих
формующих приспособлений оформляется в бурт. На рис. 98
показана конструкция приспособления, с помощью которой
осуществляется разбуртовка концов труб. Приспособление состоит из
металлической или графитовой оправки /, зажатой в одном из
патронов сварочного станка и графитового или металлического
540
Раздел второй. Строительное стекло
Таблица 75
Ориентировочные параметры сварки труб токами высокой частоты
Параметры
Номер горелки
Расстояние горелки от
поверхности стекла в момент сварки
Режим генератора:
напряжение в кв .
ток анода в а . . - - •
Общая продолжительность про-
В том числе:
продолжительность
предварительного ра^огрспа га ом
1 продолжительность разогрева
токами высокой частоты . .
25
3
15-20
1
1.75
150
40—GO
30—40
10—20
Диаметр трубы в мм
БО
5
20—25
1,4
1.8
170
150—200
100—140
40—60
75
6
25—30
2,35
1.9
130-150
20С—250
140—«70
60—80
100
6
25—30
3.2
1.8
200—250
300—350
200—230
100—140
Рис. 98. Приспособление для разбуртовки концов труб
/ — оправка; 2 — вальцующий ролик; 3 — рычаг; 4 — стойка; 5 —опорный
ролик; 6 — обод оправкн
Глава IV. Стеклянные трубы
541
Рис. 99. Операция разбуртовки
концов труб
ГГ\
л
жтжш - Qcfcib
Г
Рис. 100. Клещи для разбуртовки
концов труб
542 Раздел второй. Строительное стекло
вальцующего ролика 2, укрепленного на рычаге 3 и
установленного в стойке 4. Последняя в свою очередь укреплена в суппорте
станка и, следовательно, способна перемещаться вдоль его станины.
Вальцующий ролик свободно вращается на своей оси. Расстояние
между вальцующим роликом и оправкой фиксируется опорным
роликом 5, который упирается в обод оправки 6. С помощью
рычага 3 ролик отводится от оправки или приближается к ней.
На рис. 99 зафиксирован момент оформления бурта
вальцующим роликом после разогрева конца трубы пламенем
газокислородной горелки.
Разбуртовка труб диаметром до 50 мм может быть
осуществлена также при помощи клещей (рис. 100). Для этого конец трубы,
подлежащий разбуртовке, разогревают до размягчения, после чего
оформляют бурт клещами.
После разбуртовки концов труб или после приварки
наконечников с буртами трубы отжигают, а затем щлифуют торцовую
поверхность буртов.
6. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ НА СТЕКЛЯННЫЕ ТРУБЫ
Таблица 76
Технические требования иа стеклянные трубы
для технологических трубопроводов
Показатели
Наружный диаметр тгуСы в мм
18.5 | 27
30
39 j 45 | 68 | 93 | 122
Длина труб в м
Допуск на наружный
диаметр в мм
Толщина стенки в мм . . .
Допуск на толщину стенки
в мм
Овальность максимальная
в мм
Кривм'на (стрела прогиба
в % от дл шы трубы) ....
Допускаемое
эксплуатационное давление в
трубопроводах в кГ,см'
Термостойкость
(термический удар) в град. С не менее
Инородные включен 1я:
разрушающие
нера:рушающие
Пэлосность и закрытые пу-
=Ьф,1
Допускаемая величина
остаточных напряжений ....
От 1,5 до 3.0
—1,Г
3
±0..г
1,0
0,5
8
80
-2
3
±о.г,
1.5
0,5
8
80
—3
3
±0.5
1.5
0,3
8
80
—3
4
±1,0
2.0
0,3
8
80
—2
4
±1.<«
2,0
0,2
7
80
—3
5
±1.С
2.0
0,2
6
75
i |
—4
6
±U
3,0
0,2
5
70
—ь
7
±1.0|
3,0
0.2
4
65
Не допускаются
Допускаются размером до 2 км
Не нормируются
Не выше 10 ммк см на I мм толщ шы стенкл
трубы
Глава IV. Стеклянные трубы
543
Для трубопроводов. В соответствии с ГОСТ 8894—58 (для
труб наружным диаметром от 45 до 122 мм) и РВТУ Госстроя
УССР от 4 августа 1960 г. (для труб диаметром до 45 мм)
стеклянные термостойкие трубы без буртов, используемые для
транспортирования горячих и холодных агрессивных жидкостей, пищевых
продуктов, воды и других материалов, должны отвечать
техническим требованиям, приведенным в табл. 76.
Для прокладки электрических проводов при осуществлении
скрытых электропроводок. В соответствии с ГОСТ 8738-58
стеклянные трубы и стеклянные фасонные части к иим, предназначенные для
прокладки в них электротехнических проводов, должны отвечать
требованиям, приведенным в табл. 77.
Таблица 77
Технические требования на стеклянные трубы
для скрытых электропроводок
Показатели
Внутрснтй дчаметр труб в мм
| 12 | 15 j 20 | 25 | 33 | 38 | 50
Длина труб в м
Допуск на внутренний
диаметр в мм
Толщчна стенки в мм. . .
Допуск на толщину стенки
в мм
Овальность (максимальная)
в мм
Кр1В:кна (стрела прогиба)
в мм
Термостойкость
(термический удар) в град. С не менее
Инородные нера рушающче
включения ра мерсы в мм ие
более
Мошка, пуырь,
поверхностная кристаллизация ....
±1
2
+1
1.5
40
От 1.25 до 3.0
' ±1.5|
4
+ 1.5|
2.5
Нг более 0,5% длины трубы
40 I 40 I 40 I 40 I 40 | 40 [ 40
±1
2
+1
1.5
±1
2
+1
1.5
±1
2.5
+1
1.5
±1
3
+1
1.5
±1.5
3,5
+1
2,5
±1.5
3.5
+1
2.5
1
1
1
1
Не нормируются
1
В производстве стеклянных труб постоянному техническому
контролю подлежат качество стекла (пороки стекломассы),
геометрические размеры труб (пороки формования), отжиг труб (величина
остаточных напряжений), качество обработки торцов труб (пороки
обработки), термостойкость труб, прочность на внутреннее
гидравлическое давление.
Контроль качества труб и фасонных частей осуществляют в
соответствии с данными, приведенными в табл. 78.
544
Раздел второй. Строительное стекло
Таблица 78
Методы контроля качества стеклянных труб и фасонных частей
1 Контролируемый
параметр
Качество стекла
Длина
Наружный диаметр и
величина овальности
Толщина стенки и
1 разкотолщинность
Кривизна
Качество отжига
Качество обработки
торцов
Термостойкость
Прочность на
внутреннее гидравлическое
давление
Метод контроля
Визуальный осмотр
И'мсреиие мерной линейкой
Измерение шаблоном и
штангенциркулем
И шерение шаблоном и
штангенциркулем
Измерение стрелы прогиба
при укладке трубы на
горизонтальную поверхность стола
выпуклой стороной вверх
И мереиие на поляриметре
величины остаточных
напряжений в кольцах, отрезанных
ог труб
Просмотр фасонной части
в полярископе для
качественной оценки с.еьени отжига
Визуальный осмотр
Нагрев в вание с горячей
водой с последующим быстрым
погружением в ванную с
холодной водой
Испытание на стенде при
двойном давлении (в
сравнении с максимально
допустимым рабочим давленьем)
Периодичность
контроля
\
100% изделий
5% изделий 1
ю% .
100% .
1% •
з% •
7. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СТЕКЛЯННЫХ ТРУБ
До последнего времени в различных химических производствах
для транспортирования агрессивных жидкостей и газов используют
в значительных количествах дорогие и весьма дефицитные трубы из
цветных металлов (свинца, бронзы, меди, серебра) и легированных
сталей. Замена этих труб стеклянными является задачей большого
народнохозяйственного значения.
Практика показала, что стеклянные трубопроводы успешно
эксплуатируются при транспортировании серной, азотной и соляной
кислот любых концентраций, царской водки, едких щелочей,
химических реактивов, фармацевтических препаратов, органических и
неорганических красителей и т. д.
Весьма рационально применение стеклянных труб и в других
отраслях промышленности.
Высокая гигиеничность, легкость очистки моющими растворами,
прозрачность, позволяющая вести визуальное наблюдение за ходом
Глава IV. Стеклянные трубы
545
Таблица 79
Способы соединения стеклянных труб
Характеристика, конструкции
и области применения
Соединения труб с гладкими концами
Болтовое фланцевое соединение с
резиновыми кольцами
Безболтовое фланцевое соединение с резино*
выми кольцами
Резьбовое соединение со стягивающей
муфтой
1 зг *
у///ж///ШщЩ-
*Ш///////Ш2&
Состоит из двух
металлических или пластмассовых
фланцев /, четырех
резиновых колец 2, прокладки 3 н
стягивающих болтов 4.
Плотность посадки фланца на
трубу обеспечивается силами
трения, а плотность стыка —
сжатием прокладки. Пригодно
для наземных технологических
трубопроводов на рабочее
давление до 6 am
Состоит из двух
штампованных стальных фланцев /,
штампованного накидного
кольца 2, четырех резиновых
колец 3 и прокладки 4.
Соединяют при помощи клещей
или струбцины, стягивающей
фланцы. При втом вырезы в
ободке накидного кольца
входят в выступы фланца. При
повороте кольца вокруг оси
сгык запирается. Пригодно
для надземных
технологических трубопроводов на
рабочее давление 4 am
Состоит нз двух
пластмассовых колец / с наружной
праьой и левой резьбой,
муфты 2 с внутренней правой и
левой резьбой, четырех
резиновых колец 3 и
уплотняющей прокладки 4.
Монтируется путем навинчивания
муфты на стяжные кольца,
надетые предварительно (по
резиновым кольцам) на концы
труб. Пригодно для
надземных технологических
трубопроводов на рабочее давление
до 6 am
546 Раздел второй. Строительное стекло
Продолжение табл. 79
Болтовое муфто-фланцевое соешнеиие с
резиновыми кольцами и накидными фланцами
rfjb I £Ь
Манжетное соединение
Соединение резиновой муфтой
Состоит из двух накидных
фланцев /, муфты 2 и двух
резиновых колец. На
стыкуемые трубы надевают фланцы,
а затем резиновые кольца 3.
Затем на одну из труб
надевается муфта 2% после чего в
нее вставляют вторую трубу.
Резиновые кольца при этом
должны быть прижаты к
торцам муфты. После этого
накидные фланцы подводят к
резиновым кольцам н
стягиваются болтами 4. Между
торцами труб при этом
должен быть оставлен зазор в
10—15 мм. Пригодно для
эксплуатации на рабочее
давление до 6 am
Состоит из металлической,
пластмассовой или асбестоце-
ментиой муфты / и двух
U-образиых резиновых
манжет 2, закладываемых в пазы
муфты. Соединение является
самозапирающимся, так как с
увеличением давления внутри
трубопровода усиливается
соответственно и прижим
лепестков манжет к
поверхности трубы
Состоит из резиновой
муфты /. для которой
используется небольшой отрезок
напорного резинового шланга, н.
двух стягивающих
металлических хомутов 2 с хвостовиком 3
Между торцами труб должен
быть оставлен зазор в 5 —
10 мм. Пригодно для
транспортирования неагрессивных
жидкостей на давление
до 3 am
Глава IV. Стеклянные трубы
547
Продолжение табл. 79
I
I
Соединение труб с буртами
Соединение для труб с коническими буртами
Состоит из двух
конических металлических или
пластмассовых накидных
фланцев /, фасонных
подкладок 2 из плотного бумажного
или асбестового картона и
прокладки 3. Фланцы
продевают через бурты стыкуемых
труб, затем наружную
коническую поверхность буртов
оборачивают кар юном 2,
после чет производят посадку
фланцев на бурты и их сбал-
чиваиие. Соединение пригодно
при транспортировании
различных а1рессивных
жидкостей и пищевых продуктов
при давлении до 4 am
Соединение для труб «Гсферическими
буртами
Состоит из двух
металлических или
пластмассовых
накидных фланцев /
и колец-сухарей 2
из пластмассы или
эбонита,
закладываемых под
фланец, после того,
как ои пройдет
через бурт. Между
сферическими
поверхностями буртов
помещают
прокладку 3, толщиной
не более 1 мм.
после чего фланцы
стягивают между
собой болтами 4.
11ригодно при
транспортировании раз-
(нчных агрессивных
жидкостей и
пищевых продуктов при
давлении до 4 am
технологического процесса, инертность стекла, благодаря которой
транспортируемый продукт не приобретает никакого постороннего
цвета, запаха или вкуса,— все это делает весьма целесообразным
широкое использование стеклянных труб в различных отраслях
пищевой промышленности. Применение стеклянных трубопроводов,
кроме того, не ведет к снижению содержания витаминов в пищевых
продуктах, что характерно для металлических труб. Эти ценные
свойства стеклянных труб обеспечили успешное их применение в
таких отраслях пищевой промышленности, как молочная,
маргариновая, винодельческая, ликерно-водочная, пивоваренная,
консервная, безалкагольных напитков и т. д. В пищевой промышленности
из стеклянных труб монтируют холодильные батареи, которые
успешно эксплуатируют.
Высокие электроизоляционные свойства и коррозийная
устойчивость стеклянных труб обеспечили возможность их применения
648 Разбел второй. Строительное стёкЛо
(взамен металлических и эбонитовых) в гражданском строительстве
для монтажа в них скрытых электрических проводов.
Весьма перспективно применение стеклянных труб (в виде
плоских змеевиков) для стеклобетонных отопительных панелей. Такие
панели могут являться отопительными приборами жилых и
общественных зданий.
Стеклянные трубы успешно эксплуатируются и в сельском хо-,
зяйстве. Из них монтируются трубопроводы для транспортировки
воды и молока для животноводческих ферм.
Стеклянные трубы с успехом применяются в гидро- и
пневмотранспорте для искусственного орошения полей и в качестве дрен
для осушения заболоченных земель и т. д.
К недостаткам стеклянных труб следует отнести прежде всего
их хрупкость. Они разрушаются от механических повреждений
(например, от удара металлическим предметом) или местных
перенапряжений, создаваемых в трубах при неправильном монтаже. В
связи с этим монтаж стеклянных трубопроводов требует
соблюдения некоторых специфических правил, а их эксплуатация — таких
условий, которые исключают возможность механического
повреждения трубопровода. При соблюдении этих условий стеклянные
трубопроводы служат неограниченно долгое время.
Для стыкования стеклянных труб применяются соединения,
показанные в табл. 79.
8. МОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ НАДЗ.ЕМНЫХ СТЕКЛЯННЫХ
ТРУБОПРОВОДОВ
Монтаж стеклянных трубопроводов вследствие специфических
свойств стекла (хрупкость и невысокое сопротивление изгибу)
требует соблюдения ряда специальных правил.
Разбивку трассы трубопровода производят по нивелиру или
уровню с обеспечением заданного уклона, величина которого
должна составлять не менее 3 мм для воды, 5 мм для кислот и 10 мм для
пищевых продуктов на 1 пог. м трубопровода. По высшей и низшей
точкам прямого участка трассы натягивают стальную струну, по
которой размечают точки крепления кронштейнов.
Стеклянный трубопровод крепят на специальных металлических
кронштейнах / (рис. 101), жестко заделанных на цементном
растворе в стены, потолок или пол здания, или прикрепленных
(болтами или сваркой) к металлическим конструкциям. Трубу 2
закрепляют к кронштейну при помощи хомута 3- Между трубой и хомутом
помещают резиновую или асбестовую прокладку 4.
В трубопроводах, работающих на давлении не выше 4 от и
монтируемых на жестких соединениях, к кронштейнам крепят не
каждую трубу, а через одну (нечетные номера). В трубопроводах,
монтируемых на гибких стыках или предназначенных для
эксплуатации на рабочее давление, превышающее 4 ат, к кронштейнам
крепят каждую трубу.
При использовании гибких соединений, воспринимающих
неточность монтажа, применяют хомуты (см. рис. 101), которые пере-
Глава IV. Стеклянные трубы
5.49
лА-
Z
—S—
Рис. 101. Схема крепления труб
/ — кронштейн; 2 — труба; 3 — хомут; 4 —
прокладка
Рис. 102. Хомут для крепления труб
|^ W^ ^ Ь»У* >^УУ
Рис. 103. Компенсатор линейного удлинения
/ -^ труба: 2—фторпластовая «гармошка»; 3 — фланец; 4 — уплотнение
550
Раздел второй. Строительное стекло
мещаются только в одной плоскости, а для жестких соединений
хомуты (рис. 102), которые перемещаются в двух
взаимно-перпендикулярных направлениях. Такие хомуты при монтаже подводят
вплотную к трубе и зажимают ее, не создавая каких-либо
изгибающих напряжений. Между хомутом и трубой помещают резиновую,
асбестовую или картонную прокладку толщиной 2—3 мм. Матери-
Рис. 104. Стеклянный трубопровод на молококомбинате
ал уплотняющей прокладки выбирают в зависимости от характера
протекающей жидкости. Для жидкости, по отношению к которой
резина является достаточно устойчивой, следует применять
резиновые прокладки. При транспортировании азотной или серной
кислоты, некоторых органических растворителей и др. применяют
прокладки из асбеста, полиэтилена, фторопласта-4 и некоторых других
материалов, а также резиновые прокладки, защищенные от
непосредственного контакта с транспортируемой жидкостью
чехольчиком из фторопласта-4.
Вертикальные стояки из стеклянных труб монтируют строго по
отвесу. Трубы стояка жестко закрепляют хомутами, заделанными
в стену.
В трубопроводах, смонтированных на жестких стыковых
соединениях и предназначенных для транспортирования горячих
жидкостей или работающих в условиях переменных тепловых нагрузок
при достаточно большой их протяженности, предусмотрена
компенсация теплового удлинения трубопровода.
В качестве такого коррозийно-устойчивого компенсатора
является компенсатор из фторопласта-4 (рис. 103). Компенсатор со-
Глава IV. Стеклянные трубы
551
стоит из круглой фторопластовой «гармошки», внутренний диаметр
которой равен внутреннему диаметру монтируемого трубопровода.
Будучи вмонтированной в трубопровод, «гармошка» способна
стягиваться, компенсируя линейное удлинение трубопровода.
Трубопроводы, смонтированные на гибких стыковых
соединениях, не требуют применения специальных компенсаторов, так как
эти стыковые соединения способны сами компенсировать тепловые
деформации.
Стеклянный трубопровод присоединяют к насосу (с целью
погашения вибраций от насоса) при помощи гибкого стыкового
соединения или короткого отрезка эластичной трубы и жестко
закрепляют с тем, чтобы линия не могла изменить своего первоначального
положения при подъеме давления, гидравлических толчках или
других воздействиях. Для этого трубу зажимают двумя
хомутами от концов трубы на расстоянии, равном примерно !/s ее
длины.
Фасонную деталь (тройники, переходы, отводы и др.), а также
запорную и регулирующую арматуру (вентили, краны) крепят
самостоятельно двумя хомутами каждую. Особое внимание должно
быть уделено креплению кранов, которые также закрепляют жестко
с таким расчетом, чтобы усилия, прилагаемые к крану при его
проворачивании, не передавались на трубу.
На рис. 104 показан стеклянный трубопровод на молочном
комбинате.
552
Литература
ЛИТЕРАТУРА К РАЗДЕЛУ ВТОРОМУ
К главе II
1. Бреховских С. М., Стекло за рубежом, Госстройиздат,
М., I960.
2. ГОСТ № 9272—59.
3. Б а ж б е у к-М е л и к о в а И. Г., Царицын М. А.,
Двухкамерные и цветные стеклянные блоки. Стекло.
Научно-технический информационный бюллетень Института стекла № 1,
Госстройиздат, М., 1958.
4. Б а ж б е у к-М е л и к о в а И. Г., Соловьев С. П.,
Информационное сообщение. Применение стеклянных блоков в
строительстве, Промстройиздат, М., 1955.
5. Царицын М. А., Техническое стекло и его производство.
Гизлегпром, М. — Л., 1939.
6. В а р г и н В. В., Производство цветного стекла, Гизлегпром,
М.—Л., 1940.
7. Ц а р и ц ы и М. А., 3 а х а р е н к о Н. И., Гуляев К. В.,
Усовершенствованный способ вытягивания цветного «накладного
стекла, «Стекло и керамика» № 1, 1959.
в. Ботвинкин О. К-, Борисов Б. И., Г у б и н М. И.,
Рябов В. А., Нанесение зеркальных пленок на стекло
разбрызгиванием расплавленных металлов. Научно-технический
информационный бюллетень Всесоюзного научно-исследовательского
института стекла № 3, М., 1952.
9. К а ч а л о в Н. Н., Стекло, Издательство Академии наук
СССР, М., 1959.
10. С е л е з н е в В., Смальты и нх выделка, Издание ВСНХ,
М., 1928.
11. Борисов Б. И., Губин М. И., Технология выработки
золотых и серебряных смальт. Научно-исследовательский
информационный бюллетень Всесоюзного научно-исследовательского
института стекла № 9, М., 1951.
12. Л ев и неон Е. А., Смирнов Е. А., Шелковни-
к о в Б. А., Э н т е л и с Ф. С., Художественное стекло и его
применение в архитектуре. Государственное издательство литературы
по строительству и архитектуре, М. — Л., 1953.
13. Венд л ер, Машинное производство стекла, Гизлегпром
УССР, 1934.
14. Царицын М. А., П р о ш к и н а А. И., Новый способ
получения стеклянной облицовочной плитки, «Стекло и керамика»,
№ 5, 1959.
15. О р ж е в с к и и В. И., Ванин В. И., Облицовочные плитки
из отходов листового стекла, «Стекло и керамика» № 5, I960.
16. С а в ч е н к о В. И., Сало А. Е., Стеклянная
эмалированная облицовочная плитка, «Стекло и керамика» № 4, 1959.
17. Бондарев К- Т., Производство и применение стеклопа-
кетов, «Стекло и керамика» № 10, 1958.
18. Бондарев К- Т., Стеклопакеты, Госстройиздат УССР,
1961.
Литература
553
19. К г i n g s A., O 1 i к I., Теплопередачи через
герметические двойные или многослойные стеклопакеты с воздушной
прослойкой, Glastechnische Berichte № 30, № 5, 1957.
20. К a t h e d e г F., Нагрузка, выдерживаемая сопряженными
системами, состоящими из двух листов с герметической
воздушной или газовой прослойкой, Glastechnische Berichte № 5 (ФРГ),
1958.
21. Паяные термо- и звукоизоляционные пакеты «Термопан»
на металлической швеллерной прокладке, glass et venres № 123,
1952.
22. Стеклопакеты «Fago» сварные, Glassvelt № 7 (ФРГ), 1959.
К главе III
1. Бутт Л. М.г Пол л як В. В., Технология стекла, Госстрой-
издат, М., 1960.
2. Китайгородский И. И., Сгекло как строительный
материал. Труды Всесоюзной конференции по стандартизации и
производству новых строительных материалов, НКТП СССР, 1932.
3. Китайгородский И. И., Бутт Л. М., Получение
пеностекла, «Промышленность строительных материалов» № 3,
1940, 21.
4. К и т а й г о р о д с к и и И. И., К е ш и ш я н Т. Ы.,
Пеностекло, Промстройиздат, 1953.
5. Ы. Н. Кальянов, Л. М. Бут т, Авторское
свидетельство № 84338 от 15 мая 1950 г.
6. Китайгородский И. И., Бутт Л. М., Бюллетень
«Стекло» № 2, 1960.
7. Китайгородский И. И., Б у т т Л. М., Г а и с и и-
скин В. Л., Авторское свидетельство № 116604 от 18 февраля
1959 г.
8. К и т а й г о р о д с к и и И. И., Житомирская Э. 3.,
Применение пеностекла для изоляции промышленного
оборудования. Сборник «Пути улучшения тепловой изоляции на
электростанциях и в тепловых сетях», Госэнергоиздат, 1958, 63.
9. Китайгородский И. И., Михайлов а-Б о г д а н-
с к а я 3. А., Пеностекло, его производство и применение.
Информационное сообщение МПСМ СССР, Промстройиздат, 1956.
10. Кита йгор одски й И. И., Бутт Л. М., Гайсии-
с к и и В. Л., Мясников К- А., Выбор рациональной
конструкции установки для производства пеностекла, «Стекло и керамика»,
No 12, 1959, 15.
И. Технология стекла под редакцией И. И. Китайгородского,
/961.
12. Hubscher, Schaumglass, Silikattechnik, № 4, >1956.
13. Karmaus, Schaumglass, Glass — Email — Keramo Tech-
nik, 1957, № 5, 172 u № 6, 224.
К главе IV
1. Афанасьев А. Н., Тыка чи некий И. Д., Инструкция
по производству труб методом непрерывной вальцпвки.
Промстройиздат, 1952.
554
Литература
2. А ф а н а с ь е в А. Н., Потоцкая Г. В., Ш а т о х и н И. С,
Применение графитовых форм в производстве изделий способом
выдувания, «Стекло и керамика» № 5, 1956.
3. А ф а н а с ь е в А. Н., Фролов Е. Г., Потоцкая Г. В.,
Шапиро И. Е., Технология изготовления фасонных деталей для
стеклянных трубопроводов. Информационный бюллетень ВЫИИС
№ 1, 1954.
4. 3 а д р о ж и л А., Вертикальное вытягивание стеклянных труб,
Технический отчет, Прага, 1951.
5. Захариков Н. А, Пиоро Л. С, Блох С. А.,
Зализняк Д. В., Ф и р е р М. Я-» Освоение и исследование способа
выработки стеклянных труб вытягиванием со свободной
поверхности. Технический отчет Института использования газа АН УССР,
1952.
6. Лиознянская С. Г., Тюремнова Н. А., Методика
контроля отжига труб. Руководящие указания, Промстройиздат,
1952.
7. Ф р о л о в а Е. Г., Потоцкая Г. В., Шапиро И. Е.,
Афанасьев А. Н., Сварка стеклянных труб и фасонных
деталей к трубопроводам, «Стекло и керамика» № 5, 1957.
8. Фролова Е. Г., Шапиро И. Е., Ванштейн В. М.,
Фоминова Ж. В., Технология сварки стеклянных труб токами
высокой частоты, «Стекло», Бюллетень ГИС № 1, 1958.
9. Фролова Е. Г., Шапиро И. Е., Фоминова Ж. В.,
К у л я м и н а Д. Л., Разработка технологии изготовления
различных видов фасонных частей и технологии разбуртовки концов
труб. Технический отчет ГИС, 1958.
10. Ш а п и р о И. Е., Фролова Е. Г., Стеклянные трубы.
Производство и применение, Госстройиздат, 1960.
11. Шапиро И. Е., Фролова Е. Г., Буков В. А.,
Фоминова Ж. В., Освоение производства термостойких труб из
малощелочного стекла № 13в методом горизонтального вытягивания.
Технический отчет ВНИИС, 1955.
12. Шапиро И. Е., Буков В. А., Освоение технологии
производства термостойких труб из безборного малощелочного
стекла № 13в методом вертикального безлодочного вытягивания.
Технический отчет ГИС, 1956.
13. Шапиро И. Е., Буков В. А., Освоение технологии
производства труб диаметром 200 мм методом непрерывной
вальцовки. Технический отчет ВНИИС, 1954.
14. Шапиро И. Е., Фролова Е. Г., Родькин П. П.,
Стеклянные трубопроводы в народном хозяйстве, ЦИНТИ, Лег^
пром, 1961.
Раздел третий
ТЕХНИЧЕСКОЕ СТЕКЛО*
В связи с развитием различных отраслей техники и народного
хозяйства СССР в настоящее время существуют самые
разнообразные виды и ассортимент изделий из технического стекла, причем с
каждым годом они неуклонно развиваются. Поэтому естественны те
трудности, которые возникают при попытке классифицировать стекла
и изделия этого рода. Любая предложенная классификация
технических стекол неизбежно будет односторонней и в известной мере
условной.
К техническим стеклам относятся стекла и изделия из них, пред*
назначенные для использования в той или иной узкой отрасли
техники и народного хозяйства и отличающиеся специфическими
свойствами или определенным комплексом свойств. Следовательно, при
классификации технических стекол наиболее целесообразно исходить
прежде всего из специфических свойств таких стекол и
предъявляемых к ним технических требований и соответственно этому
подразделять стекла этого рода по их назначению.
Виды технических стекол
Стекла
Химически-устойчивое
Термостойкое
Специфические свойства
Высокая химическая
устойчивость к действию различных
химических реагентов—кислот,
щело 1сй, солей, газов, воды
и влажного воздуха
Высокая термическая
стойкость при воздействии резких
колебаний температуры
(тепловых толчков)
Области применения
Разнообразная
химико-лабораторная посуда, трубы,
приборы и аппараты химической
промышленности, а также
стеклянные и'делия для
медицины (ампулы, шприцы и т. п.)
Производство труб, оболочек
ламп, заводской аппаратуры,
защитных стекол, которые в '
условиях эксплуатации
испытывают резкие колебании
температур
* Автор-составитель вводной части канд. техн. наук С. И. Сильвестрович*
556
Раздел гретий. Техническое аекло
Продолжение
Стекла
Тугоплавкое
Термом етрнчес-
кое
Термомеханичес-
кн стойкое
(аппаратное)
Оптическое
Электроизоляционное
Электровакуум-
нсе
Светотехническое
Специфические свойства
Повышенная температура
начала размягчения и высокая
вязкость стекла при
размягчении
Устойчивость к
температурным
последействиям—минимальные депрессия и вековое
повышение рсперных точек
термометров (0 и 100 )
Сочетание в стекле
повышенных механической
прочности, термостойкости и
химической устойчивости
Определенный комплекс
оптических свойств—показателя
преломления и дисперсии
световых лучей
Высокие показатели
диэлектрических, химических и
термических свойств
(термостойкости)
Точно регламентированные
для отдельных видов стекол
коэффициенты теплового
расширения и хорошие
диэлектрические свойства
Точно регламентированные
показатели оптических свойств
— светопропускания н
светорассеяния в видимой части
спектра
Области применения
Стеклоизделня, эксплуати-'
руемые в условиях
повышенных температур, трубки,
оболочки ламп,
лисговоеУзащитное стекло, лабораторная
посуда и заводская аппаратура
для химической,
нефтеперегонной и других отраслей
промышленности
Производство трубок
капилляров, цилиндров н баллонов
для жидкостных и газовых
термометров
Стеклоизделня, служащие в
условиях одновременного
воздействия механических
нагрузок (давления), повышенных
температур и их колебаний,
а также воды, пара и
химических реагенюв (водомерные,
смотровые и защитные стекла
для паровых котлов,
автоклавов, химических аппаратов,
стеклянные трубопроводы н пр.)
Производство оптических
инструментов (луп, окуляров и
пр.), приборов (микроскопов,
фотокиноаппаратуры и пр.),
оптико-техии геских устройств
(рефлекторов, отражателей
и пр.) и астрономических
приборов
Изготовление электро-и
ра шои-'оляторов,
электрических и радиоэлектронных
приборов и аппаратуры
Изготовление оболочек и
элементов всевозможных
электро- и радиоламп,
электровакуумной и электронной
аппаратуры
Всевозможная
светотехническая аппаратура и
арматура—оболочки ламп, линзы,
фары, световые сигналы,
светофильтры н проч.
Раздел третий. Техническое стекло
557
Продолжение
Стекла
Избирательно-
1 поглощающие
лучи в невидимых
частях спектра
Устойчивое к
действию
радиационных
излучений
Пористое
Воло стое
Растворимое
Специфические свойства
Повышенное поглощение или
высокое пропускание
ультрафиолетовых, инфракрасных,
рентгеновских лучей, т-лучей
и других радиоактивных
излучений
Высокая устойчивость к
действию т-лучей и других
радиоактивных излучений
Однородная пористая
структура материала, низкая
теплопроводное »ь и повышенное
звукопоглощение
Высокая прочность при раз-
рыЕе и гибкость волокон,
низкая теплопроводность и
повышенное звукопоглощение
материала в целом
Легкая растворимость в воде
и способность образовывать
различные по концентрации
водные растворы щелочных
силикатов
Области применения
Изготовление увнолевых
стекол для строительства, прн-
1 боров и аппаратов.
Производство защитных стекол,
эксплуатируемых в условиях
различных излучений. Использование
для монтажа специальной п-
паратуры |
Изготовление защитных
устройств и специальной
аппаратуры, эксплуатируемых в
условиях радиационных излучений
Производство тепло- и
звукоизоляционных, фильтрующих
и других пористых материалов
на основе технического
пеностекла или микропористого
стекла
Изготовление различных
стекловолокнистых материалов
технического назначения (ваты,
пряжи, леит, ткани, холста,
рулонного материала) для
тепло- и звукоизоляции, электро-
изоляции, фильтрации жидко- |
стей и газов и огнезащитных
покрытий |
Производство строительных
материалов, строительство
шоссейных дорог,
гидросооружений промышленных и
гражданских зданий, производство
товаров широкого потребления,
минеральных красок, пористых
фильтрующих материалов и пр.
В зависимости от свойств и технических требований,
предъявляемых к техническим стеклам, они по ГОСТ 10135-62 разделяются на
следующие виды:
1) оптическое;
2) химико-лабораторное;
3) медицинское;
4) электротехническое;
5) электродное;
6) сцинтиляционное;
7) транспортное;
8) приборное;
9) защитное;
10)
тепло-звукоизоляционное;
11) электроизоляционное;
12) трубное;
13) детали машин;
14) водоуказательное;
15) светотехническое;
16) зеркала технические;
17) фотостекло;
18) стеклоткани;
19) стеклопластики;
20) стеклофильтры;
21) стеклоабразивы;
22) кусковое;
23) растворимое.
Глава I
КВАРЦЕВОЕ СТЕКЛО
1. ВИДЫ И СВОЙСТВА КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА
Кварцевое стекло является однокомпонентным силикатным
стеклом, состоит практически из одного кремнезема и получается
путем плавления природных его разновидностей — горного хрусталя,
жнльиого кварца и кварцевых песков, а также синтетической
двуокиси кремния.
Различают два основных вида кварцевого стекла —
прозрачное и непрозрачное. В зависимости от свойств и назначения
прозрачное стекло бывает: техническое, оптическое (общего
назначения); прозрачное в инфракрасной или в короткой
ультрафиолетовой (увиолевое стекло) области; нетемнеющее от радиоактивных
излучений и особо чистое).
Механические свойсгва кварцевого стекла характеризуются
данными табл. 1.
Таблица 1
Физико-механические свойства
Свойства |
Модуль упругости1 (модуль Юига)
в кГ мм*
при 20"С
при — 208°С (минимум)
Модуль сдвига в кГ/мм9
Предел прочности в кПсм?:
при сжатии (при 20 ПС)
1 При иагреве до 600—700°С увеличиваете!
вышеиии температуры — уменьшается.
Вид стекла
прозрачное
2,203
0.0
7 450
7 140
3 200
3100
6500
1 100
600
1.1
непро рачное
2.02—2.08
5—7.5
3 100
450
230
0.85
J на 50—80%, при дальнейшем по-
Глава /. Кварцевое стекло
559
Зависимость механической прочности от температуры дана на
рис. 1.
При небольших и средних давлениях кварцевое стекло обладает
большой упругостью и не дает остаточных деформаций.
1600
к.
5а
1600
1400
1200
* 1000
I
I
4
400 600 60Q
Температура ,° С
Рис. I. Зависимость механической прочности
кварцевого стекла от температуры
/ — предел прочности при изгибе прозрачного кварцевого стекла;
2 — то же, непрозрачного стекла; 3 — предел прочности при
ударном изгибе прозрачного кзарцевого стекла: 4 — то же,
непрозрачного стекла; 5 — предел прочности при растяжении
кварцевого стекла: б —то же. непрозрачного стекла
При давлениях выше 100000 кГ/см2 кварцевое стекло
сжимается с увеличением плотности на 7,5%. остающимся после снятия
нагрузки и частично после нагрева до 430°С (рис. 2).
Уплотнение связано с частичной перестройкой структуры
стекла.
560
Раздел третий. Техническое стекло
Термические свойства. Кварцевое стекло обладает ничтожным
коэффициентом теплового расширения, что
определяет его исключительную термостойкость. Зависимость истинного
и среднего коэффициента теплового расширения от температуры
приведена на рис. 3.
!
О)
!
i
0 |
6
*■.
2
•
•
>^ ■
>1 •
£ о 1
• ^
""^З
_•
2 J
- /о \j ■
5^
+
„ 1
50 100 150 200* 1р3
Удельное давление б я Г/ см2
Рис. 2. Зависимость плотности различных стекол
от давления
/ — кварцевое стекло; 2 — стеклообразный борный
ангидрид; 3 — стекло состава 93% Si02, 3% В403
Непрозрачные кварцевые трубы диаметром 10—30 мм% нагретые
до 800—900° С, выдерживают многократное охлаждение в воде.
Толстостенные (крупные) изделия из непрозрачного кварцевого
стекла, нагретые до 900—1000° С, не трескаются при
неравномерном и резком охлаждении на воздухе.
Тонкостенные изделия из прозрачного кварцевого стекла
(чаши, тигли, стаканы и пр.) выдерживают охлаждение в воде при
температуре выше 800—1000° С и резкое охлаждение на воздухе —
выше 1300° С
Прозрачные кварцевые пластины толщиной 20—30 мм.
выдерживают многократное охлаждение в воде после нагрева до 450—-
500° С
Кварцевые изделия допускают длительную эксплуатацию при
1000—1100° С и кратковременный нагрев до 1400° С.
Выше 1200° С кварцевое стекло кристаллизуется, превращаясь
в а-кристобалит. При охлаждении до 180°—230° С
а-кристобалит переходит в р-кристобалит с сокращением объема на 5,6%,
что приводит к разрушению изделий.
6,0
W
а гл
8 0,0
2,0
t W
1
1
fl
11
р 1
и
1
1
(г
*** ""щ%ч^
^Tz
о2
— 3
200
200 400 600
Температура,°С
800 1000 1200
Рис. 3. Зависимость коэффициента линейного теплового
расширения ог темгч-рлт^ры
/ — средний коэффициент линейного расширения (по данным ГОИ);
2 — то же, по Сосману; 3— истинный коэффициент линейного
расширения (по литературным данным)
! 2,1
'.«
7,5 h-
1
!
1,2\-
0,9
0,6
—
-
_
—
2 1
/
■
т
у
Л
г 7
-'
-\
k
1200 1300 то 1500 1Б00 1700
Твмпепатуро ° С
Рис. 4. Зависимость скорости
кристаллизации кварцевого стекла от
температуры
'—для прозрачного стекла, 2 — для
непрозрачного стекла
290
210
250
230
210
190
110
150
130
110
1—I
;>
r
7 /
\-i
\L
1
П
J>°
.
200 0 200 Ш BOO 800 WO01200 ШО Ш
Температуре , °C
Рис. 5. Зависимость средней теплоемкости
кварцевого стекла от температуры
/ — теплоемкость прозрачного кварцевого стекла
(по данным Института огнеупоривк 2 — то же,
для непрозрачного стекла; 3 — теплоемкость
-прозрачного стекла (по литературным данным)
I
а**
Is
^?
Г
I
2,0
1,6
1,2
0,8
0,4
6
\
з У
ч
! _1
1
1
2
5
**}*
"-*"*•
>^
i
1
1
200 0 200 W 600 600 1000 1200
Тлмптщва ,°С
Рис. 6, Зависимость коэффиииентя теплопроводности от
температуры
/ — коэффициент теплопроводности прозрачного кварцевого стекла (по
данным Института огнеупоров): 2 — то же, для непрозрачного стекла:
3 — коэффициент теплопроводности прозрачного кварцевого стекла (по
Кннгерн); 4 — коэффициент теплопроводности (по Рэю и Коииоли),
5 — коэффициент «лучистой составляющей» теплопроводности (по Лн и
Киигери); 6— коэффициент теплопроводности (по Сосману)
Глава I. Кварцевое стекло
563
Зависимость скорости кристаллизации от температуры дана на
рис. 4.
Процесс кристаллизации ускоряется наличием в стекле примесей,
прежде всего щелочей, в контакте с углеродом, в восстановительной
атмосфере, а также в парах NaCl, Na2C03, Na2S04 и других солей.
Зависимость средней теплоемкости от температуры в
широком интервале дана на рис. 5.
Зависимость теплопроводности кварцевого стекла от
температуры по различным источникам дана на рис. 6.
Теплопроводность прозрачного кварцевого стекла резко
возрастает с температурой за счет передачи тепла излучеьием.
Газопроницаемость кварцевого стекла характеризуется
данными табл. 2.
Таблица 2
Значение коэффициента диффузии различных газов
через прозрачное кварцевое стекло
Газы
Водород . . .
Дейтерий. ...
Неон
Кислород .
Коэффициент диффузии 1
при 70(РС | при 600°С
2.1-Ю"8
2. МО-9
G
1,7-10 У
4.2-10-10
иг15
«Г15
М-нГ8
1.25-Hf"9
2.8.1(ГШ
Коэффициент диффузии выражен в см3 газа (при 0° и
760 мм рт. ст.), проходящего в 1 сек. через 1 см2 площади стекла
при толщине 1 мм и при разности давлений в 1 см. рт. ст.
По сравнению с другими стеклами кварцевое стекло обладает
наибольшей проницаемостью для газов вследствие рыхлости своей
структуры.
Акустические свойства. Кварцевое стекло обладает ценными
акустическими свойствами особенно в области ультразвуковых
частот.
По сравнению с другими стеклами оно имеет наименьший
коэффициент поглощения (затухания) колебаний с высоким значением
добротности.
564
Раздел третий. Техническое стекло
Таблица 3
Акустические свойства прозрачного кварцевого стекла
и некоторых других стекол
Вил стекла
Кварцевое
Пирекс
Окоииое ....
Свинцовое
Викор 730 ...
1-е 720 . . . .
0.12. . .
Продольные волны
(частота 2—100 кгц)
U
о to
5 110
5 350
5 440
5 130
О
м
н
о
о
с
5 0С0
I 200
910
1910
? 3 о *>
sc с: 1 m
1.23
4.89
6.35
* 4
3.21
Сдвиговые волны
(частота 2—36 мгц)
л
Ч
3 760
3 850
3 740
2800
СУ
н
о
о
а
ё
о.
ю
о
44 500
8 520
1970
4 200
коэффициент
поглощения
-2-. 10'
в см'сек
0.19
ьоз
4.37
2.67
Сравнительные данные по скорости распространения
продольных и сдвиговых звуковых волн, добротности и коэффициенту
поглощения приведены в табл. 3.
При низких температурах в интервале частот от 60 кгц до
20 мгц наблюдается особенно сильное затухание ультразвуковых
волн, достигающее при 30—50° максимума в 28—36 дб (при 0°
затухание равно 2—2,5 дб).
Логарифмический декремент затухания в интервале —70
+300° С, не превышающий 1 • 10"" , резко увеличивается в области
низких температур (при — 173° равен 15- 10 5), а также при
повышении температуры, начиная с 600° он резко увеличивается и при
1000е равен уже 40 • 10 5, что служит указанием на потерю
кварцевым стеклом упругих свойств.
Химические свойства. Кварцевое стекло чрезвычайно инертно к
действию большинства химических реагентов. Органические и мине-
ральныо кислоты любых концентраций даже при повышенной
температуре почти не действуют на кварцевое стекло. Исключение
составляет лишь плавиковая и фосфорная кислоты.
Плавиковая кислота разъедает кварцевое стекло уже при
нормальной температуре, а фосфорная — выше 300°С.
Вода растворяет кварцевое стекло только под давлением при
высокой температуре.
Результаты исследований Уокера по растворимости кварцевоп
стекла и кристаллического кварца в воде даны на рис. 7.
Глава I. Кварцевое стекло
565
5?
ш
Рис. 7.
Растворимость
кварцевого стекла
и
кристаллического кварца
в воде
/— кварцевое
стекло: 2 —
кристаллический кварц
0.24
0,20
0,16
0J2
008
ОМ
1/
А>
/о
2уо^х
2\\
о
\» 1
/
200 2W 280 320 360 W W
Температура 9°С
Таблица 4
Действие концентрированных кислот на кварцевое стекло
1 Наименование
1 реагента
Н^О,. ....
HNO,
НС1
сн4соон . .
H^SO. ....
но
СН.СООН . .
X
"? 1
к я
си *
«о к
2h^
? ? га
Л О Q,
? ?н
2S 9 х
ча*
>»са
1.84 1
41,40
1,19
70%-ная
30%-иан
1.84
1 1.40
1,19
70%-иая
1 и
1 °
1 ее
о,
1 s
1 о
1 Н
лжитель-
1спытання
5w.-
JTO
LiQ
Потерн в весе в г см.- у стекол
1НЫХ
иных
си со
с«в
&1
с 5
с ri
1 * Э
При температуре к*
205 1
115
66
108
108
6
6
6
6
6
0.49
0.54
0.44
0,20
0,42
При температуре
20
20
20
20
120
120
120
120
0,13
0.12
0,48
0,20
1НЫХ
ных
0,<У
'•• "*
о ю
Q.CJ
с «=:
О С
X О
шеиич
Нет
0,036
0,018
0.036
0,018
20 С
Нет
•
0,072
0,036
2
* £
QJ О
D1 О,
X =
н «=:
с о
о с:
0,13
Нет
•
0,090
Нет
0,018
0.036
0,062
0.09
ей
о си
О» в;
~ во
г: w
I- •?
с с
о о
Нет
•
.
0,072
Нет
Нет
•
0.027
0.072
i а»
т о ь-
S u О
О со
= Ьй « ел
* w Йе:
vo о О.^
о.* ю ^
| н ж и: «/
0,036
0,030
0,017
—
0,012
0.013
0,025
0,022
— 1
566
Раздел третий. Техническое стекло
Таблица 5
Действие растворов щелочей и солей на кварцевое стекло
Наименование
реагента
NiOH
кон
NH.OH ....
NaCl
СгСл,
N3,00, ....
NaOH. .
КОН
NH.OH ....
NaCl
CaCl,
NaxCO, ....
CuS04 ....
Концентрация в %
1
1
25
10
10
10
I
I
25
10
20
10
10
Температура в °С
Пр
20
20
20
20
20
20
При
101
98
65
102
103
102
102
Продолжительность испытания
в час.
Потери в
1
непрозрачных
шлифованных
непрозрачных
оплавленных
и температуре 20"С
120
120
120
120
120
120
0.38
0.28
0.13
0.05
0.07
0.34
0.072
0.072
Нет
Нет
0.036
0.036
температуре кипения
2
2
2
2
2
2
2
9.62
4.71
0,36
0.18
0,13
5.25
0.21
1.47
0.61
0.053
0.018
0.054
0.54
0.051
весе в г л1 у стекол
оптических
полированных
0.15
0.13
0.053
0.036
0,072
0.053
2.10
0.81
0.072
0.С9
0.071
0,65
0.11
оптических
оплавленных
0.036
0.036
0.036
0.036
Нет
0.036
1.49
0.72
0,086
0.036
0.054
0.52
0.09
трубки нз тех-
ни 1еского про-
зрашого
кварцевого стекла |
0.16
0.073
0.028
0.007
Нет
0.006
1.70
0.77
0.062
0.011
0,028
0.40
0.0022
В табл. 4 и 5 приведена потеря в весе кварцевого стеклах от
действия на него концентрированных кислот, а также растворов
щелочей и солей.
Большинство осадков, встречающихся в аналитической
практике, не реагируют с кварцевым стеклом.
Расплавленные металлы различно действуют на кварцевое
стекло. Так, например, олово, свинец и цинк совершенно не
реагируют с ним, а алюминий, медь, серебро н сталь сильно
разрушают его.
Действие газов при высоких температурах проявляется прежде
всего в ускорении процесса кристаллизации стекла.
Электрические свойства. Кварцевое стекло является одним из
лучших диэлектриков, обладающих ничтожной электропроводностью
даже при высоких температурах, очень высокой пробивной
напряженностью и практически не имеет потерь в широком диапазоне
частот.
Глава I. Кварцевое стекло
567
По сравнению с прозрачным стеклом непрозрачное кварцевое
стекло обладает несколько худшими свойствами вследствие
большого количества примесей и наличия газовых пузырей в массе стекла.
Электропроводность кварцевого стекла носит ионный
униполярный характер и определяется наличием в стекле неболь-
-5 г
I
!
I
^
1200 600 tOO 200 150 100 20
Температура t °C
Рис. 8. Зависимость электропроводности кварцевого
стекла от температуры
/ — для прозрачного стекла (по данным кварцевой лаборатории
заведа имени Ломоносова); 2 —тоже, для непрозрачного стекла;
3 и 5 —для прозрачного стекла (по данным ЛФТИ); 4 —то же,
для непрозрачного стекла
шого количества щелочных ионов. Зависимость
электропроводности от температуры приведена на рис. 8.
Некоторыми исследователями отмечаются аномалии в интервале
500—600° С, связанные со структурными превращениями в
кварцевом стекле.
Зависимость удельного поверхностного
сопротивления от температуры для прозрачного н непрозрачного
стекла дана на рис. 9.
Зависимость пробивной напряженности от
температуры по данным кварцевой лаборатории завода имени
Ломоносова представлена на рис. 10.
Диэлектрические потери в кварцевом стекле
ничтожны по абсолютной величине. Для прозрачного кварцевого стекла
568 Раздел трешй. Техническое стекло
1
§1
^
1ч
13
12
11
10
I /N1
2Ч
>у
►
1 1
1 1
1
100 200 300 400 500 600 700 600
Температура , °С
Рис. 9. Зависимость удельного поверхностного
сопротивления от температуры по данным ЛФТИ
/ — для прозрачного стекла; 2 ~ для непрозрачного стекла
I
\
«о
Ч:
1
I
I
50
40
30
20
10
IT ~~Г"
SsJ
2 |\
^ч^(
^Чц*
>
. «
^v
\
100 200 300 400
Температур 7
500 600 ТОО
° С
Рис. 10. Зависимость пробивной напряженности от
температуры по данным кварцевой лаборатории завода имени
Ломоносова
/—для прозрачного стекла; 2 — для непрозрачного стекла
Глава I. Кварцевое стекло
569
при 20° тангенс угла потерь для частот в пределах от 30 кгц до
10 мгц равен 1,8 -10 , а для непрозрачного стекла не превышает
6. \<Г\
Диэлектрическая проницаемость кварцевого
стекла при низких частотах равна 3,7, а при частоте 2.10~6гц — 4,3.
В отличие от обычных стекол она почти не зависит от температуры.
Оптические свойства. Выпускаемое оптическое кварцевое стекло
разделяется на категории, характеризуемые коэффициентом
поглощения в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра, опти-
0,0281
ос
1
S
3D
«О
I
I
0,024
ото
0,016
0,012
Q008
0,004
3 I I I I
\ ■
1 \ \
Г^ъХ^ I ' Т * i ■ 1
200 220 2W 260 260 300
Д/iutia вилт 6 ммк
320
Рис. 11. Светопоглощение в ультрафиолетовой
области спектра
/ — кварцевое стекло отечественного производства; 2 —
бразильский кристаллический кварц; 3 — кварцевое стекло
фирмы Гереус (ультразил)
ческой однородностью, двойным лучепреломлением» мелкозернистой
неоднородностью, бессвильностью и пузырностью.
Характерным и ценным оптическим свойством кварцевого
стекла является прозрачность для ультрафиолетовых лучей.
Кривые светопоглощения в ультрафиолетовой области для
кварцевого стекла и кристаллического бразильского кварца при
толщине пластины 1 мм по данным ГОИ приведены на рис. 11. Свето-
поглощение в видимой части спектра не превышает 0Т001
570
Раздел третий. Техническое стекло
Поглощение в инфракрасной части спектра зависит от способа
производства стекла.
Для стекла, наплавленного в водородно-кислородном пламени,
характерен резкий пик поглощения в области 2,7 мк, который вы-
Z 3 . 4
Д/шна вс/ititi в мк
Рис. 12. Пропускание кварцевого стекла в
инфракрасной области спектра
зывается наличием в стекле большого количества воды в виде гид-
роксильных групп, поглощенных во время плавки. Стекло,
полученное в вакуумкомпрессионных электрических печах, свободно от
этого недостатка, и поглощение в этой области у такого стекла не
превышает 2—3%.
Кривые пропускания для стекла, наплавленного различными
методами, представлены на рис. 12.
Оптические постоянные кварцевого стекла при температуре 20° С
по нормали № НО 1660—56 приведены ниже.
Показатель преломления пп . 1,4586±4«Ю *
Средняя дисперсия п —п 0.00674±3-10""5
Коэффициент дисперсии v 68.0
Относительные частные дисперсии:
"Д-"Г 0.30,
Глава I. Кварцевое стекло
571
0.552
Частные дисперсии:
л,,,— п . . . . . . 15,0-10—5
С g
nd~nD 6'310Г^
Ниже приведены показатели преломления лх для длин волн
в ммк.
X п^ X л^ X П\ X m
214.4
253.6
280.3
312.5
1.5341
1,5053
1,49^2
1.4847
404.6
431.1
486.1
546.1
1.46980
1.46703
I.46331
1.461)28
656.3
766.5
863.0
950.8
1.45657
1.45413
1.45251
1.45126
1400
1800
2200
2300
1.4460
1.4412
1.4354
1.4285
365.0 1.47472 589.3 1.45860 1000 1,4506
Приращение показателя преломления |ЗХ при повышении
температуры на Г С (среднее в интервале от —60 до +20° С) для
линий спектра С, D и F: рс =9,8. Ю-"6; $D =9,9 -КГ"6;
h =10,2- И)"6.
Под действием радиоактивных излучений кварцевое стекло
изменяет свойства. Например, при облучении плотным потоком
быстрых нейтронов (1020 нейтронов на 1 см1) в количестве 59 единиц
кварцевое стекло изменяет свой цвет, его плотность
увеличивается с 2,205 до 2,2677, а показатель преломления с 1,4589 до
1,4763, что связано с некоторыми изменениями структуры
стекла.
Одновременно резко увеличивается поглощение во всех
областях спектра, особенно в ультрафиолетовой области, а также для
инфракрасных лучей с длиной волны 2,7 мк. При нагреве до 800°
стекло, подвергшееся облучению, восстанавливает свои
первоначальные свойства.
Фотоупругая постоянная (коэффициент фотоупругости), по
определениям автора и по литературным данным, в большом
интервале давлений равна 3,5—3,7 брюстера (1 брюстер=
= 10-13сж2/д««).
Свойства расплава кварцевого стекла. Вязкость кварцевого
стекла при температурах плавки и формования очень высокая.
Вязкость непрозрачного стекла в 3—5 раз меньше, чем прозрачного,
вследствие большого содержания примесей. Зависимость вязкости от
температуры по различным данным приведена на рис. '13.
Поверхностное натяжение расплавленного
прозрачного кварцевого стекла при 1850—2000° С, измеренное методом
неподвижной капли и вычисленное по формуле Башфортса и Адамса,
по определениям В. П. Прянишникова и Ризаевой И. С. составляет
260—320 дин1см.
572 Раздел третий. Техническое стекло
3 .
^
7\2
\
\
4
•
Ч^
/
^,
^ 1
1200 МОО 1^00 1600 2000 2200
Температура в ° С
Рнс. 13. Зависимость вязкости кварцевого стекла от температуры
/ _ для непрозрачного стекла (по В. П. Прянишникову); 2 и 3— то же,
для прозрачного стекла: 4 — для прозрачного стекла (по Н. В. Соломину.
М П. Воляровичу и А. А. Леонтьевой): 5 — для прозрачного стекла (по
Ф. А. Курлянкииу); 6 —для прозрачного стекла (по Бокрису)
2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА
Первые образцы кварцевого стекла в виде нитей получены во
Франции Годэном в 1839 г., а промышленное производство
организовано в 1904—1910 гг.
В Советском Союзе первые опыты получения кварцевого стекла
относятся к 1919 г. и связаны с именем проф. М. С. Максименко.
Промышленное производство ртутно-кварцевых ламп начато на
Московском электроламповом заводе в 1930 г., а различных
изделии -- на Ленинградском фарфоровом заводе имени Ломоносова в
1932 г.
Глава L Кварцевое стекло 573
В настоящее время производство кварцевого стекла является
самостоятельной и перспективной отраслью стекольной
промышленности, стоимость продукции которой исчисляется миллионами
рублей.
Технология производства кварцевого стекла сильно
отличается от методов варки и выработки обычных промышленных
многокомпонентных стекол, что обусловлено целым рядом причин —
высокой температурой плавления кремнезема, исключительной
вязкостью расплава, невозможностью осветления стекломассы, а также
сильным испарением расплава кварцевого стекла при высоких
температурах.
Эти обстоятельства заставляют применять для получения
кварцевого стекла особое сырье и специальные методы плавки,
связанные с вакуумом и повышенным давлением, пользоваться
высокотемпературными электрическими и газовыми печами сложной
конструкции, но сравнительно небольшого объема, а формование
изделий осуществлять способами и машинами, рассчитанными на
создание больших усилий а очень короткий промежуток времени.
Непрозрачное кварцевое стекло
Технологический процесс производства непрозрачного
кварцевого стекла состоит из обогащения сырья и плавки заготовок в
электрических печах (см. схему на стр. 574). После плавки из заготовок,
находящихся в пластичном состоянии, формуются изделия.
Отформованные изделия подвергают механической и термической
обработке.
Сырье и его обогащение. Сырьем для производства
непрозрачного кварцевого стекла служат высококачественные кварцевые пески.
Для обогащения песка его отрабатывают на сотрясательном
столе, промывают в механическом классификаторе и сушат. При
этом из песка удаляется значительное количество тяжелых
железосодержащих минералов, полевого шпата, слюды и глины, а
гранулометрический состав становится более однородным. Отходы
составляют 10—15%.
Сушку производят в две стадии. Предварительное
обезвоживание до 8—-10% рационально осуществлять в вакуумной камере,
встроенной в ве.рхнюю часть классификатора, а окончательное — в
электрической печи с погруженными в песок нагревателями или во
взвешенном состоянии горячим сжатым воздухом, нагретым до
300—350°..
Эти способы являются экономичными и не загрязняют песок!
Химический состав обогащенного песка колеблется в следующих
пределах (в %): S:02 99,6—99,7; R203 0,15—0,30, в том числе Fe203
0,002—0,03; CaO 0,5—0,08; MgO 0,03—0,05; R20 0,01—0,02, потери
при прокаливании 0,05—0,08.
Размер зерен составляет в основном 0,2—0,35 мм.
Плавка заготовок. Наплавление заготовок осуществляется в
электрических печах сопротивления с графитовыми и угольными
нагревателями.
Печи просты по конструкции, позволяют наплавлять большие
заготовки в форме, удобной для последующего формования, и
имеют высокий коэффициент полезного действия, доходящий до
574
Раздел третий. Техническое стекло
Технологическая схема производства изделий из непрозрачного
кварцевого стекла
Кварцевый песок
4
Обработка иа сотрясательном столе
*
Промывка в механическом
классификаторе
*
Вакуумное обезвоживание
Сушка
Растяжка
блока в трубу
Наплавление блока-заготовки
в электрической печи
Раздувка блока
в формы
Прессование
блока и j гид-
равли< еском
прессе
Разаувка,
п[ессовка
блока
Резка
Гезка
Резка
Резка,
шлифовка, сверление
Шлифовка
Шлифовка
Шлифовка
Сварка
Трубы
диаметром
20—ЬО мм
Трубы
диаметром
60-500 мм,
фасоиные
детали трубо-
прово »ов,
чаши, тигли,
цилиндры,
изоляторы
Стеклобрус,
пластины,
плоские
изоляторы
Отжиг
Химическая
аппаратура
Глава I. Кварцевое стекло
575
40—45%. Наибольшее распространение получили одностержневые
печи с нагревателем круглого сечения, расположенным по оси печи.
Кроме того, используют многостержневые печи, печи с плоскими и
разрезными нагревателями и т. д.
Конструкция печи зависит от принятого способа формования
изделия из наплавленного блока. Чаще всего формование
производят вне печи, что упрощает ее конструкцию.
— 970
Рис. 14. Печь для наплавления блоков из непрозрачного
кварцевого стекла
Вместе с тем, раздув изделий простой конфигурации, например
сосудов и горшков, осуществляют непосредственно в печи; в этом
случае корпус печи служит формой для раздува.
Мощность печей колеблется от 25 до 200 кет, а длина корпуса
от 800 до 3000 мм при диаметре от 400 до 800 мм. Наиболее
употребительными диаметрами нагревателей являются 20, 25, 32, 40,
60 и 75 мм.
Вес наплавляемого блока достигает 150—200 кг на '1 м длины.
На рис. 14 показан общий вид поворотной печи мощностью 150 кет
для нагревателей диаметром до 75 мм.
Силу тока и напряжение определяют по формулам:
/ = 4.95<f
/J-
= 6.3/j/^.
где
/ — сила тока в а;
Е — напряжение в в;
и — удельная поверхностная мощность в вт/см?\
d — диаметр нагревателя в мм\
I — длина нагревателя в м\
576 Раздел третий. Техническое стекло
р — удельное сопротивление нагревателя при рабочей
температуре в ом мм?/м.
На рис. 15 показаны кривые зависимости напряжения и силы
тока от диаметра нагревателя при разных значениях удельной
поверхностной мощности для р = 11 ом мм2 1м,
о I i I 1—: 1
70 20 30 40 50
Диаметр нагревателя 6 мм
Рис 15. Зависимость напряжения и силы тока от диаметра
графитового нагревателя (по В. П. Прянишникову)
Оптимальные значения удельной поверхностной мощности
составляют 25—35 вт/см2 для плавки непрозрачного стекла из песка
и 40—45 вт/см2 при плавке прозрачного песка из горного хрусталя
и жильного кварца. Сила тока на печи в зависимости от диаметра
нагревателя составляет 800—5000 а, а напряжение колеблется от
•10 до 60 в. Продолжительность плавки в зависимости от веса
блока и размеров печи колеблется от 0,5 до 4,5 часа.
Расход электроэнергии на I кг наплавленного блока не
превышает 1,8—2,0 кет 1ч.
Питание печей электроэнергией осуществляется от
трансформаторов, допускающих широкое и плавное регулирование напряжения
н силы тока под нагрузкой; управление печами автоматизировано.
Формование изделий. Температурная область формования
кварцевого стекла находится в интервале 1550—1650° С. Даже при
значительном перегреве вязкость его ие снижается ниже 105 пуазов.
Глава I. Кварцевое стекло
577
Поэтому все операции формования необходимо производить очень
быстро с применением больших усилий.
Основным способом формования наплавленного блока в
изделие является раздув массы сжатым воздухом в чугунные формы.
Массивные изделия изготавливают также прессованием,
прокаткой и штампованием.
Давление воздуха при раздуве составляет 5—8 ат. После
охлаждения раздутые изделия вынимают из формы.
Изделия простой конфигурации, например сосуды, прямые
трубы, чаши, кюветы и пр., раздуваются в вертикальные цельные или
разъемные формы.
Сложные изделия — абсорберы, S-образные и U-образные трубы
и т. п., раздуваются в разъемные горизонтальные формы.
Формы монтируют на специальных прессах. Операции
формования крупных изделий выполняют при помощи электрических
кран-балок, поворотных кранов, специальных тележек и других
механизмов, соединяемых иногда в целый агрегат.
Сосуды большой емкости, например стекловаренные горшки,
изготовляют в печах с разрезным U-образным нагревателем, на
котором сразу наплавляется блок, закрытый с одного конца,
подвергающийся затем раздуву в форму, расположенную в печи.
Кроме вышеописанного способа, в последнее время получил
некоторое распространение способ шликерного литья в гипсовых
формах с последующим обжигом при 1500—1600° С.
Механическая обработка изделий. Основными операциями
механической обработки являются резка, круглая и плоская шлифовка,
а также очистка наружной поверхности изделий от припекшегося
песка. Несколько реже применяют сверление и притирку шлифов.
Резку и шлифовку производят главным образом связанным
абразивом — карбидокремниевыми кругами средней твердости на
органической или керамической связке с использованием для этой
цели металло-обрабатываюших станков различных типов, а также
специализированных станков.
Производительность этих операций составляет: резки 200—
300 см2/час\ шлифовки: грубой 4000—5000 см31час, тонкой —
100 см3/час.
Для прозрачного стекла производительность соответственно в
2 раза ниже.
Для очистки наружной поверхности применяются
пескоструйные или гидропескоструйные (жидкости абразивные) установки. Для
сверления в последнее время с успехом используют ультразвук.
Термическая обработка кварцевого стекла. К операциям
термической обработки относят сварку и отжиг.
Сварка занимает важное место в технологическом процессе
производства сложных по форме изделий и ее осуществляют
горелками, работающими на водородно-кислородной смеси под
давлением 3—5 ат с присадочными стержнями из прозрачного кварцевого
стекла диаметром от 4 до 10 мм.
Предварительный подогрев свариваемых деталей
осуществляется в газовых или электрических печах различной конструкции.
Получила распространение газопрессовая сварка с расплавлением
поверхностных слоев стекла.
578
Раздел третий. Техническое стекло
Отжиг является обязательной операцией при изготовлении
толстостенных или крупногабаритных изделий, особенно нз пра-
зрачного стекла.
Внутренние остаточные напряжения в изделиях, до отжига
достигающие 90—120 кг/см2, начинают уменьшаться при температуре
850—900° и практически исчезают при 1080—1100° С. Остаточные
напряжения при правильно проведенном отжиге не превышают
3—5 ммк/см.
Допустимая скорость нагрева составляет 4—7° в 1 мин.;
выдержка при 1080—-1100° С для изделий толщиной до 30—40 мин.
составляет 2—3 часа, а скорость охлаждения до 1000° 20—30° в
1 час.
Отжиг производится, как правило, в силитовых печах
камерного или шахтного типа, онабженных программными регуляторами
или электронными потенциометрами.
При тонком отжиге для выравнивания температуры по всему
изделию применяют кассеты нз жароупорной стали или засыпку
изделий кварцевым песком.
Прозрачное кварцевое стекло
Методы получения прозрачного кварцевого стекла и изделий из
него отличаются значительным разнообразием (см. схему на стр. 579) -
Основными промышленными способами, дающими возможность
получать стекло высокого качества, являются вакуумкомпрессион-
ный в различных вариантах и газовый.
Вакуумкомпрессионный способ плавки вначале осуществляется
под вакуумом, благодаря чему резко сокращается количество
газов, заплавляемых в стекло, а перед концом плавки вакуум
заменяется давлением, создаваемым инертным газом, в результате чего
оставшиеся пузыри сжимаются и растворяются.
Широко применяют вакуум атмосферный вариант,
при котором после плавки под вакуумом расплавленная
стекломасса выдерживается под атмосферным давлением.
Для плавки по этому способу применяют тигельные
индукционные печи, а также тигельные и стержневые печи сопротивления. В
печах последнего типа отсутствует непосредственный контакт с
графитом, что способствует повышению качества стекла.
Питание индукционных печей электроэнергией осуществляется
от ламповых или машинных генераторов мощностью от 30 до
250 кет, а печей сопротивления — от специальных трансформаторов.
Откачивание газов из печного пространства производится
золотниковыми маслеными и бустерными паромаслеными насосами
различной производительности до остаточного давления 10 —
10~4 мм рт. ст., а давление создается инертным газом (до
15—25 ат).
Сырьем является главным образом горный хрусталь и
высококачественные кварциты, подвергаемые перед плавкой обогащению.
В результате обогащения образуется крупка размером 0,1—0.4 мм
или кусковая шихта размером 10—25 мм. Содержание Si02
достигает 99,96—99,98%.
Глава I. Кварцевое стекло
579
Технологическая схема производства изделий из прозрачного
кварцевого стекла
| Горный хрусталь
Промывка
I
Механическое дробление
\
Рассев
I
Сортировка
i
Промывка в кислоте
Г Промывка
I
Механическое дробление I
-
Сортировка
I
Термодробление
4
Сортировка
Промывка в
дистиллированной воде
Сушка
4
Пчавка в вакуумной
индукционной печи
I
Вытяжка
Трубчатая
заготовка
Механическое дробление
;
Рассев
Промывка в кислоте
*
Промывка в
дистиллированной воде
Сушка
Трубы
диаметром
Б—100 мм
Кварцедувная
обработка
Плавка
в газовых
печах
Химическая
посуда,
приборы,
аппаратура
Плавка в
электрических
вакуумком-
пре.сионных
neiax
I
Прессование, молли-
ро"ванне, резка,
шлифовка, сварка, отжнг,
полировка
Изделия из
оптического кварцевого стекла
580 Раздел третий. Техническое стекло
Продолжительность плавки колеблется в зависимости от
мощности печи от 1 до 5 час. В результате плавки получают блоки
прозрачного стекла весом до 15—25 /сг, подвергающиеся
дальнейшей переработке.
Рис. 16. Индукционная вакууматмосферная
тигельная печь для плавки стекла и
вытяжки кварцевых труб
/ — индуктор; 2 — кварцевый корпус: 3 —
графитовый тигель; 4 — нижний диск; 5 — заглушка; 6 —
изоляционное кольцо; 7 — тепловая изоляция;
в —графитовая втулка; 0 —вакуумная прокладка;
10 — сильфои
Вакуум атмосферный вариант плавки в индукционной тигельной
печи используют в основном для получения труб диаметром от 3
до 150 мм. В этом случае печь комбинируют с вытяжной машиной.
Вакуумная индукционная печь в разрезе представлена на рис. 16.
Глава I. Кварцевое стекло 581
Трубы являются товарной продукцией или используются в
качестве полуфабриката для изготовления химической посуды,
различных приборов, аппаратов и других изделий.
Способ периодической плавки связан с значительным
расходом графита, электроэнергии и ие дает возможности получать
трубы с жесткими допусками.
Более совершенным является способ непрерывной
плавки и вытяжкн труб, осуществляемый в электрических
печах сопротивления.
Нагреватели и тигли изготавливают из вольфрама, а дюзы для
вытяжки стекла — из молибдена. В качестве тепловой изоляции
применяют двуокись циркония. Печи работают в атмосфере
защитного газа, состоящего из 20% водорода и 80% азота, и позволяют
получать калиброванные трубы диаметром от 5 до 100 мм. При
налаженном процессе печи работают в течение 10—-15 суток.
Шихту в виде кусков или зерен подают специальными
дозаторами, а вытяжка стекла осуществляется машиной, расположенной
под печью.
Газовый способ плавки обеспечивает получение
высококачественного стекла, пригодного для оптических целей.
Он заключается в том, что мелкая шихта горного хрусталя,
состоящая из зерен размером 0,1—0,3 мм, специальными
дозаторами подается в пламя горелок, работающих на водородно-кислород-
ной смеси. Зерна шихты нагреваются в пламени и падают на
поверхность кварцевого стекла, нагретую до 2100—21.50°,
расплавляются и, сливаясь друг с другом, образуют прозрачную массу стекла.
В современных газовых печах, оборудованных мощными
многофакельными горелками, наплавляются блоки весом до 20—25 кг,
которые затем проходят специальную термическую обработку для
дальнейшего повышения качества стекла. Расход газа при этом
способе является весьма значительным и достигает 120—150 jh3 на 1 кг.
В связи с повышением требований к качеству стекла по его
химической чистоте, оптической однородности и некоторым другим
специальным свойствам в последнее время в качестве сырья широко
применяется синтетическая двуокись кремния, которая получается
различными химическими методами. Общее содержание
посторонних примесей в ней не превышает 10 4—10"* %.
Кроме того, разработаны способы получения прозрачного
кварцевого стекла из кремнийорганических соединений путем их
сжигания. В этом случае температура образования кварцевого стекла из
парообразной двуокиси кремния не превышает 1300—1400° С.
Обработка стекла. Готовые изделия производят из
полуфабрикатов — трубок, стержней или блоков — путем термической и
механической обработки.
Химическую посуду, приборы и аппараты изготавливают из
трубок на кварцедувных горелках, а смотровые стекла и различные
оптические детали — из блоков путем механической обработки.
Наилучшим газом для кварцедувных работ является водород,
дающий при сжигании в кислороде совершенно чистое, некоптящее
пламя достаточной температуры.
Основным способом получения водорода и кислорода для этих
печей является электролиз воды под давлением, дающий одновре-
582
Раздел третий. Техническое стекло
менно оба газа в нужной для сжигания пропорции под давлением
3—8 ат, которое обеспечивает работу горелок всех типов. При этом
способе получают газы высокой чистоты с содержанием водорода
не ниже 99,8%, а кислорода — не ниже 99%. Расход электроэнергии
составляет около 6 квт-ч на 1 м? водорода.
Обычно применяют безинжекторные горелки равного давления.
3. СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА
Наиболее распространенными являются следующие типы
соединений деталей из кварцевого стекла: раструбное, фланцевое и
муфтовое1; для небольших деталей применяют конические шлифы.
Раструбное соединение, уплотняемое замазкой, состав которой
подбирается в зависимости от среды и температуры, применяют для
аппаратуры диаметром до 600—700 мм, работающей под низким
давлением или с небольшим разрежением.
Раструб расположен горизонтально, причем между торцами
соединяемых деталей остается зазор 3—5 мм. Уплотняемый зазор
между боковыми поверхностями деталей составляет от 10 до 25 мм
в зависимости от их диаметра.
Для температур ниже 80—100° применяют органическую
замазку, состоящую из битума или пека и пудры кварцевого стекла в
качестве наполнителя в соотношении примерно 1,1—1,5.
При температуре от 100 до 600° С применяют замазку,
состоящую из жидкого стекла (водный раствор силиката натрия) и
кварцевой пудры. Жидкое стекло должно иметь модуль 2,6—3, а пудра
должна проходить через сито 10 000 отв/см2. На 1 кг кварцевой
пудры расходуется 200 см3 жидкого стекла.
Для ускорения твердения замазки добавляют кремнефтористый
натр в количестве 4—5% от веса кварцевой пудры или применяют
подогрев раструба до 80—100°.
Для уменьшения усадки замазку следует наносить несколькими
последовательными тонкими слоями с тщательным уплотнением.
В качестве пластической незатвердевающей замазки,
обеспечивающей гибкое соединение деталей, может быть рекомендована
замазка, состоящая из 48 вес. ч. асбестового волокна, 20 вес. ч.
сернокислого бария или каолина и 23 вес. ч. олифы.
Замазку наносят на слой асбестового шнура, закладываемого
в раструб, причем во всех случаях, когда позволяют
температурные условия, следует пользоваться пластическими замазками,
дающими гибкое соединение, обеспечивающее целость аппаратуры при
температурных деформациях металлических опорных конструкций.
Из соединений, обеспечивающих надежное уплотнение,
применяют конические шлифы для деталей диаметром до 80 мм. Шлифы
диаметром до 50 мм изготовляют с конусностью 1 : 10, шлифы
большого диаметра — с конусностью 1 : 5.
Фланцевое соединение применяют для деталей размером до
300—400 мм, работающих как под давлением, так и под вакуумом.
* См. раздел второй, главу IV.
Глава I. Кварцевое стекло
583
В связи с тем что изготовление фланца одновременно с
формованием изделия невозможно, их изготовляют приварными.
Соединение на сферических (шаровых) шлифах обеспечизает
известную гибкость и допускает возможность некоторого погорота
сопрягаемых деталей. Оно удобно в монтаже и надежно в
эксплуатации и его с успехом применяют для трубопроводов внутренним
диаметром до 100 мм.
Детали стягивают хомутами или с помощью сферической
металлической муфты с нажимным винтом. Уплотнение достигается
прокладкой или применением специальной смазки.
Муфтовое соединение состоит из распорной муфты, двух
резиновых прокладок и нажимных фланцев, стягиваемых болтами. Для
обеспечения плотности соединения поверхность концов труб должна
быть обработана на круглошлифовальном станке.
Распорную муфту изготовляют из стали или чугуна с
последующим покрытием поверхности кислотоупорным лаком, а также и
из пластмассы. В ответственных случаях распорные муфты
выполняют из кварцевого стекла, а прокладки — из асбестового шнура,
обмотанного фторопластовой лентой.
4. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА
И АССОРТИМЕНТ ИЗДЕЛИЙ
Благодаря редкому сочетанию ценных физико-химических
свойств кварцевое стекло занимает среди других стекол особое
положение в части разнообразия и широты своего применения в
самых различных областях науки и техники.
Его кислотоупорность, термостойкость и огнеупорность,
прозрачность для ультрафиолетовых и инфракрасных лучей, высокие
диэлектрические свойства, оптическая однородность позволяют широко
использовать его в химической промышленности, атомной
энергетике, металлургии, радиоэлектронике, медицине, оптико-механической
промышленности, стекловарении, в научно-исследовательских
институтах и лабораториях для создания самых разнообразных и
ответственных приборов и проведения различных исследований.
Основные области применения и ассортимент изделий из
кварцевого стекла даны ниже.
Области применения
Облгсти
применения
1
Химическое
машиностроение и
приборостроение
Назначение
2
Изготовление кислотоупорной термостойкой аппаратуры, 1
трубопроводов, змеевиков, холодильников и подогревателей, 1
комплектных установок для производства х. ч. и особо чистых!
кисгот и реактивов, чаш, ванн, кювет, сосудов, реакторов, 1
насосов, запорной арматуры, тары для хранения оссбо чистых!
и других применяемых для осуществления технологических 1
процессов в основных и тонких химических производствах |
584
Раздел третий. Техническое стекло
Области
применения
I
Теплотехника,
металлургия,
стекловарение
Электровакуумная
промышленность и
светотехника
1 Оптико-химиче-
1 екая промышлек-
1 ность
Продолжение
Назначение
2
Производство химико-лабораторной посуды, приборов и
апплратуры (тиглей, чаш, koi6. реторт, перегонных
аппаратов, сосудов Дьюара, приборов для микроанализа, трубок
для сжигания, пористых ф мьтров, нитей и спиралей, холо- ,
дчльников, кювет и др.), применяемых при
физико-химических исследованиях и анализе
Изготовление чехлов для термопар, труб для печей
сжигания и жаровых труб газовых и электрических печей,
газовых горелок, корпусов индукционных печей высокой
частоты, электронагревателей, брусьев для ванных
стекловаренных печей, тиглей емкостью до 700 — 800 л для варки
специальных стекол i
Производство чаш, тиглей и реторт для возгонки
легкоплавких металлов, установок для рафинирования металлов
Изготовление нитей, ткани и порлстого кварцевого огне-
упора для теплоизоляции
Изготовление высоковольтных опорных и проходных
изоляторов, работающих при высокой темгературе в химически
агрессивной среде, изоляторов и различных деталей
катодных и генераторных ламп бочьшой мощности, катодных
изоляторов для ртутных выпрямителей.
Производство приборов и аппаратуры, связанных с
ультрафиолетовым излучением (мощные источники света,
ртутные лампы и аппараты для медицинских, биохимических
целей и фотосинтеза, трубки для спектрального анализа,
проводные разрядчикн и др.)
Изготовление чаш, тиглей, лодочек и других изделий для
производства полупроводниковых материалов
Изготовление смотровых стекол, окон и люков
различных приборов н аппаратов, деталей ультрафиолетовой и
инфракрасной оптики и др.
Основной ассортимент изделий
Вид изделий
1
Стержни
Трубы
Характеристика изделий
2
Диаметр 1— 20 мм, длина 1 000 мм (в отдельных случаях
до 2 000 мм), кривизна не более 5%
Внутренний диаметр 2—100 мм, стандартная длина Г00 и
1 000 мм. кривизна 5—8 мм на 1 м, предназначены для
работы с кислыми и нейтральными веществами при
температуре до 1 000°С (кратковременно до 1 400*0)
Производят двух типов — тонкостенные и толстостенные.
По согласованию изготавливают большей длины, а также с
запаянными, оттянутыми или загнутыми концами, фланцами,
шаровыми, коническимч или плоскими шлифами (основные
показатели по ГОСТ 8680-58)
Глава I. Кварцевое стекло
585
Продолжение
Вид изделий
Характеристика изделий
Химико-лабораторная посуда
Пробирки
Колпаки
Пористые
фильтры
Стекловаренные
горшки
Стеклобрус для
кладки бассейнов
стекловаренных
печей
Смотровые
стекла и детали
равного на шачения нз
оптического
кварцевого стекла
Тигли высокие и низкие емкостью 5, 10, 15. 20,
25, 30. 40, 50. 75 н 100 мл (ГОСТ 6377-52). При
необходимости могут снабжаться крышками
Чаши полусферической формы, с плоским дном и
носиком для слива жидкости емкостью 25, 50, 100, 300, 400, 500,
600, 800, 1 U00 и 1 5Ш мл (ГОСТ 7 300-54)
Стаканы высокие и низкие (с носиком и без носика для
елта) емкостью 25, 50, 100, 300, 400, 500. 600, 800, 1 000 и
150Э мл (ГОСГ 7382-55)
Колбы кругло тонные, узкогорлые с длинным горлом
емкостью 50. 100, 2о0, 500 и 1 000 мл (ГОСГ 7332-55). Колбы
круглодоиные, узкогорлые с коротким горлом емкостью
25,50, 100, 2о0. 500, 7о0. 1 000 и 1 500 мл (ГОСТ 7332-55)
Колбы кругло юнные. широкогорлые с коротким горлом и
отогнутыми краями емкостью 50,100, 250, 500, 750, 1 000,
1500лл (ГОСГ 7382-55),
Колбы плоскодонные узкогордые и широкогорлые, с
отогнутыми кралми емкостью 50, 100, 250. 500, 750, 1 000 и I 500 мл
(ГОСТ 7J82-55). Конические узкогорлые и широкогорлые
емкостью 50, 100, 750, 500, 750, 1000 и 1 500 мл (ГОСТ
7382-55)
Колбы для перегонки с нижней, средней или верхней
отводной трубкой емкостью 50, 100, 250, 500, 750 и 1 000 мл
(ГОСТ 7382-55). Колбы грушевидные узкогорлые емкостью
25, 50, 100, 250. 500, и 750 мл (ГОСТ 7382-55). Колбы
грушевидные узкогорлые емкостью 25, 50, 100, 250, 500 и 750 мл
(ГОСТ 7382-55).
Реторты без тубуса еикостью 100, 250, 500, 750 и 1 000 мл
(ГОСТ 7J82-55). Воронки наружным диаметром 35, 45, 55,
70 и 100 мм с углом 60Ф
По отдельным заказам емкость химической посуды может
быть увеличена до 2,5—3,0 л
Без пробки и с притертой пробкой диаметром от 5 до
60 мм, длиной от 100 до 1 000 мм (ГОСТ 8«о81-58)
С приваренными или притертыми фланцами со
сферическим дном диаметром от 70 до 100 мм, длиной от 400 до
600 мм (ГОСГ 8G81-58)
Плоские разных номеров, диаметром до 100 мм и
цилиндрические диаметром до 00 мм, длиной до 500 мм
Емкостью до 700 л
Ширина 250 мм, толщина 100 мм н длина 600, 800 и
I 000 мм, разноголщинность 0,3—0,5 мм (до 2 мм)
Пюские или сферические,
другой формы, диаметром до
700 мм, толщиной до 40 мм)
круглой,
боо; ™
прямоугольной нли
ХбОО мм (диаметром до
Глава II
ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО
1. ВИДЫ И СВОЙСТВА ОПТИЧЕСКИХ СТЕКОЛ
Оптическим стеклом называется однородное,
прозрачное, не окрашенное специально стекло любого химического состава.
Промышленное производство оптического стекла стало
возможным лишь в результате создания способа механического
перемешивания стекломассы в процессе варки и особенно в процессе студки
(Швейцария, П. Л. Гинан, 1784—1805 г.).
Оптическое стекло, кроме своего основного свойства —
однородности, должно иметь определенные оптические свойства, а также
должно быть высоко прозрачным и химически устойчивым к
действию атмосферы и слабым растворам кислот.
Оптическое стекло применяют для изготовления всевозможных
оптических приборов: микроскопов, спектрографов, фотографических
объективов, астрономических приборов, биноклей и др. Для особенно
точных приборов, например в высокой степени корректированных
объективов, требуется оптическое стекло не только высшей степени
однородности, но и с точным соблюдением значений показателя
преломления и дисперсии. Для изготовления менее ответственной
оптики: очков, конденсоров, зеркальных отражателей, к
оптическому стеклу предъявляют меньшие требования в отношении
однородности, и указанные изделия часто изготовляют более простыми
способами.
Типы стекол. Оптические стекла разделяются на типы в
зависимости от их положения на диаграмме «показатель преломления —
р , коэффициент дисперсии ^D (см. раздел первый, главу IX).
Отечественная промышленность изготовляет следующие типы
оптических стекол:
баритовые флииты . . БФ
тяжелые баритовые
флинты ТБФ
легкие флинты .... ЛФ
флинты Ф
тяжелые флинты . . . ТФ
сверхтяжелые флинты СТФ
особые флннты .... ОФ
фосфатные кроны . .
баритовые кроны . .
тяжелые кроны . . .
сверхтяжелые кронь
ФК
К
БК
. ТК
I. СТК
КФ
Глава II. Оптическое стекло 587
Каждому стеклу установленного химического состава с
соответствующими оптическими свойствами присвоена марка, состоящая из
условного обозначения типа и порядкового номера стекла данного
типа, например: К-8 (крон-8), ТФ-2 , (тяжелый флинт-2), БК-10
(баритовый крон-<10) и т. д. Каталог отечественного оптического
стекла содержит 97 стекол, из которых 82 нормированы ГОСТ 3514^57.
Значения nD изменяются в пределах 1,470—2,040; \D в
пределах 70,0—18.0.
Основные свойства оптического стекла, в отношении которых к
нему предъявляют особые требования, следующие:
Однородность, которая может нарушаться как резким
изменением состава стекла (свили), так и плавными, незаметными для
глаза изменениями состава, обнаруживаемыми лишь по разнице
показателей преломления в различных местах куска стекла.
Однородность нарушается также различного рода включениями:
пузырями, камнями, кристаллами, а также механическими напряжениями,
вызываемыми недостаточным отжигом н обусловливающими
двойное лучепреломление стекла.
Оптические свойства, которые определяют каждую марку
оптического стекла. Значения этих свойств (nD nF—пс ) не должны
выходить из весьма узких пределов.
Прозрачность, определяемая коэффициентом светопоглощения
белого света на пути в 1 см.
Химическая устойчивость по отношению к влажной атмосфере
и к кислым растворам («пятнаемость»).
Помимо этих основных свойств,, для оптического стекла в ряде
случаев имеют значения такие свойства, как коэффициент
термического расширения (главным образом для шкал приборов), твердость
к сошлифовыванию (устойчивость к царапанью, для механической
обработки), изменение оптических свойств с температурой и др.
В табл. 6 и 7 приведены физико-химические свойства и
нормируемые показатели качества оптического стекла, указываемые как
справочные величины (ГОСТ 3514—57, ведомственные нормали), в
табл. 7 в качестве примера указаны свойства только для
нескольких марок стекла.
Все оптические стекла по устойчивости к влажной атмосфере
разделяются на три группы:
А — устойчивые стекла;
Б —стекла средней устойчивости;
В — малоустойчивые стекла, требующие защиты
изготовленных из них деталей от поражения капельно-гигроскопиче-
ским налетом.
По устойчивости к действию кислых растворов стекла также
разделяются на три группы:
•1—3 — устойчивые стекла;
4 — стекла средней устойчивости;
5—.малоустойчивые стекла, требующие в некоторых случаях
защиты изготовленных из них деталей от возникновения
радужных пятен.
588
Раздел третий. Техническое стекло
Физико-химические свойства
Таблица б
оптических стекол
Свойства
Марка стекла
К-8
ТК-16
Ф-2
Показатель преломления л .
Средняя дисперсия п —п
г С
Коэффициент дисперсии v . .
Частные дисперсии:
Относительные частные дисперсии:
ПР-ПС
и др.
ПР-ПС
Химическая устойчивость:
к влажной атмосфере .
. кислым растворам .
Температурное приращение показателя
преломления (Зе-10й
Коэффициент линейного расширения а-107. .
Температура спекания в °С
Класс пузырности
Относительная твердость по сошлифовыванию
Удельный вес в г,см9
1.51630
0.00806
61.1
7.3
18.0
0.557а
0.2984
1.61260
0.01050
58.3
9.4
24.4
0,5694
0.2953
1.61640
0.01684
36.6
14.7
42.1
0,608а
0.2853
А
1—3
3.3
76
600
А
1.0
2.52
А
5
3.2
72
—
Г
0.7
3,56
А
1—3
6.3
76
560
Б
0.6
3,60
Степень пузырности характеризуется следующими классами по
количеству пузырей диаметром 0,03 мм в 1 кг стекла не более:
10
30
00
г
д
Е
300
1000
3000
По допускаемым отклонениям показателя преломления и
средней дисперсии от примятых для стекол каждой марки значений
установлено четыре категории, по однородности показателя
преломления и средней дисперсии — четыре класса.
Глава It, Оптическое стекло
589
Таблица 7
Показатели качества оптического стекла (ГОСТ 3514—57)
Показатели качества
Оптические свойства:
I показатель преломления п . . .
средняя дисперсия п — п . . .
1 ^
Однородность партии по п и
nF-ncl
наибольшая разность л в партии
наибольшая разность п — п в
г С
Двойное лучепреломление
(наибольшая разность хода в ммк на 1 см)
Бессвильность (направления, в
которых заготовка стекла должна
удовлетворять требуемой
категории) . .
Пузырность:
диаметр наибольшего пузыря в за-
среднее число пузырей, днаметром>
>0.03 мм в 1 кг стекла ....
Коэффициент светопоглощения (на
1 см)
Категории
1-4
-
1—5
1-5
1—2
1—9
1
1 00—3
Классы
А-В
А-В
—
-
-
Б
В
| _
А--Е
| -
Предельные значения илн|
допускаемые отклонения 1
±5Ю~4 — ±20-ИГ"4
±5-10~~5— ±20- Ю-5
0.5-10~~4 — 2 10~4
МО"5-МО"5
От 1 до 1.5
2—50
Согласно контрольным
образцам
Любые направления
Одно заданное направление
0—3.0
От 10 до 3000
1 0,4—1.5 J
По оптической однородности установлены пять категорий,
определяемых отношением наименьшего угла разрешения коллиматорнои
установки, в параллельный пучок лучей которой введена заготовка
стекла, к теоретическому углу разрешения; по двойному
лучепреломлению— также пять категорий, определяемых разностью хода
лучей, измеренной в середине заготовки стекла в направлении ее
наибольшего размера.
По бессвильности установлено две категории и два класса, по
пузырности — десять категорий; причем степень пузырности
определяется шестью классами.
По коэффициенту светопоглощения установлено пять
категорий.
Оптическое стекло поставляют партиями в прессованных
заготовках по чертежам заказчика (линзы, призмы) или р виде крупных
590
Раздел третий. Техническое стекло
прямоугольных заготовок стандартных размеров (табл. 8). Партию
составляют из заготовок одного наименования и одной марки
стекла.
Таблица 8
Размеры стандартных заготовок в мм
Длина и ширина
30X30 i
50x50
75X75
100x100
120x120
150x150
Толщина
5. 8. 10
8, 10. 15, 20
10. 15. 20. 30
10. 20. 30. 50
10. 20. 30. 50
15. 20. 30. 50
Допускаемые отклонения 1
для всех размеров
±1
±1
±1
±1.5
±1.5
±1.5
Вес заготовок минимальный — 2 г (при диаметре или стороне
не менее 8 мм и толщине не менее 3 мм, максимальный — 3 кг (при
диаметре или наибольшей стороне не более 150 мм). Заготовки
больших размеров (до 1 м и больше) изготовляют по особым
заказам.
В зависимости от размеров прессованных заготовок
предусматриваются допуски на их диаметр, толщину, углы и другие размеры.
Также нормируется глубина залегания от поверхности дефектов
(разные включения, складки, заколы, выколки), которая колеблется
от 0,5 до 1,5 мм. »
В каталогах оптического стекла иностранных фирм содержится
примерно такое же количество марок стекол, как в отечественном
каталоге (ф. Шотт. ГДР, 1955 г. 179 марок; ф. бр. Ченс. Англия
1945 г. 80 марок; ф. Парра-Мантуа. Франция. 1955 г. 100 марок).
Составы стекол. Оптические стекла содержат те же
компоненты, что н обычные технические стекла. Лишь в последнее время для
некоторых стекол (СТК) стали применять окислы редких металлов
La2Os • Th02 и др.
Необходимое многообразие оптических свойств достигается
различным сочетанием большого количества компонентов (до 10), а
также часто и необычно высоким содержанием отдельных окислов.
Предельное содержание окислов в оптических стеклах приведено
в табл. 9.
Почти во все стекла в качестве осветлителя вводят AS2O3 от
0,1 до 2,0%. и очень редко 5Ь2Оз-
В табл. 10 приведены ориентировочные синтетические составы
некоторых типов оптического стекла.
Фактические (аналитические) составы оптических стекол иногда
значительно отличаются от расчетных (синтетических), что
обусловлено летучестью некоторых компонентов в процессе варки (РЬО,
Na2Of В2Оз, фториды) и растворением стеклоприпаса. В
производстве стекла для расчета шихт нридерживаются однако синтетиче-
Глава //. Оптическое стекло
591
Таблица 9
Предельное содержание компонентов в оптических стеклах
Компонент
SiOz*
тю,
ThO,
в2о,
А120,
La20,
Sb2Oe
I * В фосфатных
1 ** В тяжелых кр<
| кронах и др. щелочны
Содержание
в % ( вес. %)
20—74
До 20
- 15
• 25
• 20
. 35
' 23 |
Компонент
р,о5
РЬО
ZnO
i BaO
CaO
CdO
Щелочные окислы**
F
и £оратиых~стеклах не~содержится SI02.
энах, некоторых тяжелых флинтах, некот
е окислы не содержатся.
Содержание
в % ( вес. %)
орых
До 80
. 80
. 15
ш 50
. 15
- 22
. 22
. 12
фосфатных
ских составов. При систематическом отклонении оптических свойств
от требуемых производится «исправление» состава стекол путем
небольших изменений состава шихты. Допустимые исправления
ограничиваются соответствующими нормалями.
2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОПТИЧЕСКОГО СТЕКЛА
Технологическая схема процесса производства оптического
стекла для наиболее распространенного способа варки в горшковых
печах приведена на стр. 593.
Сырьевые материалы. В производстве оптического стекла
природные сырьевые материалы не применяют из-за их загрязненности
за исключением песка и кварца. Все компоненты вводят в шихту в
виде окислов, углекислых или азотнокислых соединений Они должны
быть технически чистыми или реактивными с маркой «чистый».
Пределы содержания железа в пересчете на Fe203 не
превышают 0,001—0.005%, недопустимо содержание Сг203, которая
увеличивает светопоглощение в 30—40 раз больше, чем Fe203. Содержание
С1 и SO3, могущих вызвать опалесценцию стекла, также
нормировано.
Содержание Fe203 в песке не превышает 0,02%. Для получения
стекол с особо низким светопоглощением вместо песка применяют
молотый жильный кварц (кварцевую муку с содержанием Fe203
0,002—0,005%) и в отличие от песков не содержащий соединений
хрома.
Шихта. Все сырьевые материалы подвергают частому
контролю. «Процентность» гигроскопических материалов (поташ, сода и
др.) устанавливают перед каждым взвешиванием шихты.
Производственные емкости и инструменты изготовляют из
дерева, цинка и алюминия,
Таблица 10
Химический состав и оптические постоянные типовых оптических стекол
СЛ
3
Тип стекла
Оптические постоянные
(V-nc),(H
Содержание окислов в рее. %
О
53
о
3
2
2
СО
9
N
О
Легкие кроны .
Фосфатные
кроны
Кроны . . . .
Баритовые
кроны
Тяжелые кроны
Кронфлинт . .
Баритовые
флинты . .
Легкие флинты
Флннты . . .
Тяжелые
флинты
Особые флнн-
!■' ТЫ
лк
ФК
к
БК
ТК
КФ
БФ
ЛФ.
Ф
ТФ
ОФ
1.4700 !
1,5160
1.5100
1.5688
1.6126
1.5360
1,6259
1,5480
1,6169
1.7550
1,5230
701
737
805
1015
1046
1048
1601
1195
1691
2743
67,0
70,о|
63,4
|56,0|
58,61
51,1
|з9,1
45,91
!36,5|
27,5
59,3]
53,30
72,00
49,55
32,70
63,00
41,85
61,00
47,00
31,60
53,10
J6.20
3,00
8,15
4,80
13,20
1,80
3,15
17,5а
8,8
ю,о1
1.1
0.20
[0,50
0,20
21.3
[0,20
1.60
0,20
10.20
|0.20
0,20
|о,20
0,50
70,50
2,60
16.00
33,40
26,30
46,40
65.35
21,55
45,90
11,55
1,55
12.50
3,50
5.25
2,00
4,00
0,45
16,20
12,00
10.45
7.55
11.00
8.25
8,00
6,35
2,85
6,50
5,30
7,20
1,25
6,00
4,50
Приготовление шихты
Подготовка сырьевых материалов——L-:—►•контроль ►отвешивание-
--►смешение шихты -
--♦•контроль
Выводка горшка—^засыпка боя, шихты
►проварка—^-*-окснчаиие мешки и вывоз горшка со стеклом
Варка
♦■(хальмовка ►бурление)— -►начало мешки »-осветление ►стул-
Выработка и разделка стекла
Студка под кожухом
Разбивка горшка со стеклом
Предварительный контроль кусков
Отливка и прокатка
в лист
Отжиг
-Сортировка кусков-
Получоние ?аготовок
моллированнем
Моллнрование заготовок
Шлифовка и полировка
двух, четырех сторон
;
Контроль
Разметка
Распиловка
Обдирка под размер,
шлифовка, полировка
Контроль
I
I
Получение заготовок
прессованием
3 2 *
ч о,—->• Моллнрованме в плюшку
Отливка в блок
I
Отжиг
Контроль
(отбор блока для изготовления
особо крупных деталей)
Колка блока на прессах
I
Кпнгроль
Изготовление деталей
механическими методами
(распиловка, обдирка)
I
Контроль
о.
-» Шлифовка и •*-
полировка
двух сторон
I
Контроль
\
Разметка
I
Нарезка заготовок для прессования
Подгонка заготовок под точный вес
I
Прессование
► ТонкиЧ отжиг -*
Окончательный контроль
594
Раздел третий. Техническое стекло
Материалы отвешивают на точных весах, обеспечивающих
чувствительность до 1:10 000 при грузоподъемности более 150 кг.
Смесители обычного типа обеспечивают легкость очистки после
каждой операции смешения.
Нормальное количество боя составляет 30%, однако часто эта
норма значительно превышается из-за избытка боя. При расчете
состава шихты учитывают «процентность» сырьевых материалов и
количество добавляемого боя. При отличии оптических свойств
добавляемого боя производят соответствующий пересчет шихты.
На основании анализа сырьевых материалов на красящие
примеси, а также светопоглощения добавляемого боя рассчитывают так
называемое «ожидаемое» светопоглощеиие стекла.
Печи. Для варки оптического стекла применяют горшковые и
ванные (США) печи. Наиболее распространенными являются одно-
горшковые пламенные печи как рекуперативные, так и
регенеративные, обеспечивающие наибольшую маневренность режимов. Реже
применяют двухгоршковые печи, в двух горшках которых
одновременно варится стекло одной и той же марки. Многогоршковые печи
не обеспечивают необходимого режима варки для каждого стекла
н поэтому распространения не получили.
На современных заводах необходимый температурный режим
варки обеспечивается автоматически» так же как и сохранение
заданной атмосферы печи (отношение — газ : воздух).
Варку некоторых особо пузырных и сильно растворяющих
керамику марок стекла (СТК, ТК, БФ) осуществляют в электрических,
главным образом высокочастотных, печах. Стекло варится в
платиновом тигле, помещенном в магнитное поле индуктора. Платиновый
тигель находится в защитном керамическом тигле.
Ванные печи непрерывного действия ограниченно применимы
для варки оптического стекла мз-за относительно небольшой
потребности в отдельных марках стекла. Применение их целесообразно
лишь для более употребительных, массовых марок (например,
очкового). Однако и в этом случае приходится использовать печи
малого объема, в которых отношение объема к поверхности
контакта стекла с керамикой неблагоприятно. Для избежания
неблагоприятного влияния керамики на качество стекла внутреннюю
поверхность ванны облицовывают платиной (США). В таких печах
стекло получается очень высокого качества. По литературным
данным, ванная печь фирмы Бауш и Ломб с газово-электрическим
обогревом обеспечивает получение баритовых флинтов с
наименьшим количеством пузырей (0,3 пузыря на '1 кг). Это достигается как
применением платиновой футеровки бассейна печи, так и
продуванием газа через стекломассу.
Сосуды для варки. В качестве сосудов для варки
используют главным образом шамотные горшки емкостью от 100 до
800 л. С целью уменьшения растворения материала горшка часто
наносят защитные покрытия («намазки») на внутреннюю поверх-
нссть горшка. Такие покрытия представляют собой мелкозернистые
сильно спеченные (малопористые) массы, мало отличающиеся по
химическому составу от состава горшка; толшина наносимого слоя
около I—1.5 мм. Так же используют высокоглиноземистые (до 90%
Глава II. Оптическое стекло
595
АЬОз) и высококремнеземистые (до 80% Si02) составы,
содержащие мало окрашивающих примесей (Ре203-Сг20з).
В качестве материала для стеклоприпаса в последние годы
находит применение платина, которая обеспечивает получение
малопузырных стекол с малым светопоглощением.
Перспективным материалом является непрозрачное,
малопористое кварцевое стекло, содержащее минимальное количество
окрашивающих примесей (<0,1% Fe203), из которого изготовляются
как горшки, так и кварцевый брус для ванных печей. В качестве
бруса, особенно для варочной части ванных печей, применяют
также высокоглиноземистые шамотные и литые материалы, а для
некоторых стекол — нирконо-муллитовый 6pvc (—40% ZrOj).
Режим варки. Ввиду большого разнообразия составов
оптического стекла применяют и различные режимы варки. Даже для
одного состава возможно применение весьма различных режимов.
Рис. 17. Различные режимы варки флинта
/ — выводка горшка; 2 — засыпка шихты: 3 — осветление: 4 —
бурление; 5 — мешка (все кривые сдвинуты одна относительно другой
на интервал в 100° С)
обеспечивающих получение высококачественного стекла. На рис. 17
приведены режимы варки обыкновенного флинта, давагшие
одинаково хорошие результаты. Такие стекла, как баритовый kdoh (БК),
можно варить при максимальной температуре 1200 и 1450°. Однако
раз принятый режим, во избежание изменения оптических свойств
(летучесть компонентов, растворение сосуда), должен повторяться
с возможно большей точностью.
£96
Раздел третий. Техническое стекло
В общем варка оптического стекла протекает так же, как и
других стекол. Отличие заключается в том, что горшок служит
только для одной или в лучшем случае для 3—5 варок. Основным
отличием является применение механического размешивания, которое
начинается часто еще до осветления стекломассы и продолжается
до вывоза горшка.
На практике варка производится следующим образом.
Шамотный горшок обжигается до температуры 850—900° С.
Наиболее равномерно и быстро обжиг происходит в электрических
печах с нихромовыми нагревателями и программными регуляторами.
За границей обжиг горшков осуществляют также в газовых
непрерывно действующих туннельных печах, в которых горшки
установлены на движущемся поду.
Горшки в стекловаренную печь переставляют при помощи
мостового крана или других приспособлений. После выводки горшка
при температурах 1350—1400° С в него забрасывают бой, а затем
засыпают и шихту. В период осветления температуру повышают на
50—70° и по окончании осветления начинают студку, которая
продолжается 5—10 час. до вывоза горшка со стеклом из печи. Иногда,
в период осветления, производят бурление путем погружения в
стекломассу влажной деревянной чурки 1—2 раза, и хальмование
поверхности.
Стекломассу начинают размешивать или вскоре после засыпки
шихты или уже после осветления и снижение температуры на
80—100°.
Размешивание осуществляют различными мешалками.
а) Мешалкой служит круглый, слегка конический, стержень
диаметром около 10 еж, изготовленный из шамотной горшечной
массы. После предварительного разогрева мешалку вертикально
погружают в стекломассу и приводят в круговое движение при
помощи специальной мешальной машины, устанавливаемой перед
окном печи и соединенной с мешалкой штангой, охлаждаемой
водой. Этот наиболее старый метод, примененный еше Гинаном,
используют и в настоящее время. Современные метальные машины
позволяют очень точно регулировать число оборотов, радиус
движения мешалки, а также регистрировать усилие, затрачиваемое на
мешку, которое при постоянном числе оборотов мешалки
характеризует вязкость стекломассы. Максимальное число оборотов
мешалки невелико ("^30) и ограничено возможностью механического
затягивания пузырей волной, которую гонит мешалка. С понижением
температуры число оборотов мешалки по той же причине должно
уменьшаться.
б) Мешалкой является шамотный стержень, снабженный внизу
двумя лопастями, наподобие гребного винта. Мешалка укреплена
на охлаждаемой водой стальной штанге, проходящей через свод
печи, и приводится во вращение от электродвигателя. Число
оборотов мешалки может быть доведено до 100—150 в 1 мин. без
опасения увеличения пузырности стекла.
в) Мешалкой служит винтообразный стержень, изготовленный
из платины, вращающийся вокруг своей оси и совершающий
одновременно круговые движения. Этот способ размешивания
применяют при варке в платиновых тиглях.
Глава //. Оптическое стекло
' 597
На рис. 18 приведен режим варки боросиликатного крона в
шамотном горшке емкостью 600 л для газовой пламенной печи с
применением пальцеобразной мешалки. Продолжительность варки
оптического стекла в 600-литровом горшке, считая от установки
горшка до его вывоза, составляет в среднем 28—30 час. и колеблется от
20 (флинты) до 40 час. (тяжелые кроны).
о
: к.
Bi*>
Si?
V: «а» ?Э
1Ш
Щ0
1300
ОТ
400
1000
900
25
20
15
10
5
0
Чпгм
Я/77
нпип лп
ПЛЛЙУ//
h-
к
*п
•ф
1
1
in
<о
г-
оо
«^
сэ
смкпЫ.
Засыпка
шихты -
to
.
со
;
/
/
t
»>•
**
50
24
-
csi
«Si
Vv
«э-hpto
Ires [cn|cn[cn
ft
ЭР
)? ' |
^
vA
I
Рис. 18. Режим варки боросиликатного крона
Выработка сваренного стекла осуществляется следующими
способами.
«Классический» — охлаждение стекла непосредственно в
стекловаренном горшке с последующей разбивкой на куски. Горшок
со стеклом вывозится из печи и охлаждается по установленному
режиму. Для замедления охлаждения на горшок надевают кожух
и промежуток между горшком и кожухом засыпают песком.
Охлажденный горшок со стеклом разбивают вручную и отбирают
чистые куски стекла для дальнейшей разделки. Мелочь и негодное
для разделки стекло используют как обратный бой. Стекло
получается высокого качества по однородности.
Отливка в виде блока. Стекломасса отливается из
горшка в разборную квадратную стальную форму, установленную
на стальную плиту. Перед отливкой стекломассу сильно охлаждают
и она вытекает из горшка в виде одной большой капли. Свилистый
пристенный, более сильно пристуженный слой стекломассы остается
в горшке. Отлитый блок вместе с формой перевозится в
электрическую печь для отжига. Способ позволяет получать высоко
однородные заготовки крупных размеров.
Прокатка в виде листа. Стекломасса отливается из
горшка на стальной охлаждаемый водой стол и прокатывается
598
Раздел третий. Техническое стекло
стальным валом в лист заданной толщины. Способ аналогичен
прокатке зеркального стекла при периодическом его производстве.
Стекло пригодно для изготовления деталей, работающих в одном
направлении (лннз). В перпендикулярном направлении (в торец) оно
менее однородно.
Отливка в виде бруска применяется при выработке
стекломассы, сваренной в платиновом тигле. Сваренная и
охлажденная стекломасса выпускается через отверстие в дне тигля в виде
бруска желаемого сечения (например, 100X50 мм). Тигель при
этом не извлекается из печи. Брусок поступает в короткую
электрическую печь, где он подвергается грубому отжигу, а затем
разрезается на отрезки до 100 см длины. При этом способе используется
до 80% сваренного стекла.
При варке оптического стекла в ванной печи используются
методы выработки, применяемые для технических стекол: вакуумный
набор и капельный фидер с последующим прессованием полученных
порций стекломассы, а также лодочный способ вытягивания листа и
описанный выше способ непрерывной отливки бруска.
Разделку выработанного тем или другим способом оптического
стекла с целью получения заготовок осуществляют посредством
ряда операций термической и механической обработки. В процессе
разделки контролируется качество стекла главным образом для
отбраковки свильных и пузырных участков.
Способы разделки различны и зависят от примененного метода
выработки стекла.
При «классическом» способе выработки кускам неправильной
формы, полученным при разбивании горшка со стеклом, путем мол-
лированип придают более или менее правильную форму,
необходимую для получения главным образом плиточного стекла. Моллиро-
вание производится при температурах 600—1000° С либо путем
разогревания кусков стекла, помещенных в шамотные (обычно
прямоугольные) формы, до заполнения форм под действием
собственного веса стекла, либо путем прессования разогретых кусков.
Для первого способа применяют электрические или газовые
периодические и непрерывно действующие печи. В периодических
печах моллируют лишь диски для объективов (в круглые формы).
В печах туннельного типа моллируют куски стекла 0,5—10 кг
(в квадратные формы).
Моллирование с прессованием производят в туннельных печах
длиной 15—20 м. Куски стекла, уложенные в железные ящики,
перемещаются по рельсовому пути. В середине туннеля, в наиболее
горячем месте печи, имеется разрыв рельсового пути и здесь
расположены шамотные подовые плиты, посыпаемые порошком окиси
алюминия. Разогретые куски стекла железными крючками
перекладывают из противня на шамотный под. Когда куски стекла
начнут расплываться, железными лопатками им при чают грубую
четырехугольную форму, а затем быстро переносят из печи в форму
и прессуют. Смоллированные куски стекла для отжига
перекладывают обратно в туннельную печь за шамотный под в железные
коробки, в которых стекло и продолжает свой путь к выходному
отверстию печи. Таким образом, получают стекло в форме
стандартных плиток или дисков. Для получения заготовок для линз и
Глава II. Оптическое стекло
5S9
призм, куски сырого стекла предварительно моллируют в виде
«плюшек», т. е. блинов неправильных очертаний, но заданной
толщины.
На рис. 19 показан разрез двухканальной печи для моллирова-
ькя; в верхнем канале куски разогреваются и моллируются, а в
нижнем охлаждаются при продвижении стекла в обратном направлении.
Две горелки или форсунки для обогрева верхнего и нижнего
каналов располагаются с одной стороны печи.
Рис. 19. Туннельная печь для моллнрования
/ — каиал для иагрева стекла; 2 — каиал для отжига стекла; 3 —
противни со стеклсм; 4 — рельсы; 5 — шамотный под: 6 — рабочее
отверстие; 7 — отверстие для передачи смоллированных кусков в
канал отжига
Смоллированные плюшки и плиточное стекло шлифуются и
полируются для просмотра на свили в одном, а иногда и в двух
направлениях. Шлифовку и полировку производят на обычных
карусельных станках диаметром 2—3 м. К качеству полировки особых
требований не предъявляют.
При просмотре способом теневой проекции отмечаются участки
с пороками.
Плиточное стекло размечают, распиливают (алмазными или
карборундовыми циркульными пилами) и обдирают, а «плюшки» —
нарезают на куски определенного веса (стальные ролики) и
прессуют в заготовки (линзы, призмы).
Прессование «нарезок» осуществляют в газовых или
электрических печах с площадью пода около 0,25 м2 и температурой 700—
1100°. «Нарезки» закладывают на под печи, посыпанной порошком
окиси алюминия. Размягченные «нарезки» извлекают из печи и
прессуют на пневматических прессах в металлических формах, а
затем сбрасывают в железные коробки, наполненные горячим
кизельгуром, где и охлаждаются.
Стекло, полученное путем отливки в виде блока, после
просмотра в большой стеклянной кювете, наполненной иммерсионной
жидкостью, подвергается механической разделке на специальных
колочных прессах. На этих прессах блок раскалывается
последовательно на 2, 4, 8 и т. д. кусков правильной прямоугольной формы.
600
Раздел третий. Техническое стекло
Дальнейшую разделку кусков производят или распиловкой на
циркульных пилах (плиточное стекло), или последующей нарезкой
«под вес» и прессованием в заготовки.
Стекло, прокатанное в лист, представляет собой как бы
большую плюшку. После шлифовки, полировки, просмотра, разметки и
нарезки его прессуют в заготовки.
Стекло, полученное путем отливки в виде бруска из
платинового тигля, либо только механически обрабатывается, либо
используется для прессования заготовок.
В табл. 11 приведены общие характеристики печей, сосудов, а
также приемов выработки и разделки, применяемых в производстве
оптического стекла.
Таблица 11
Общая характеристика печей, сосудов и методов выработки
и разделки
Печи
Сосуды
Мелалки
Выработка
Разделка
О дно-(двух)-горш
новые га.овые и
нефтяные
И'амотные
горшки с : ащнт-
ными
намазками и без
Пальцеобразные, шамотные
с гащтгными
иама камч и
Сез них
Охлаждение
стекла с
горшком
(классический)
Молли рование
под
собственным весом
(в «плюшках)
Ванные электрические
и га ого-электри-
ческие
Крарцевыс
горлжи и
\ тигли
То же
лопастное
i
Молли
рование с
прессованием
(плитки,
.плюшки)
Платиновые
тиглн
Ш
То же,
платиновое
Отливка на
стол, с
прокаткой
Колка
бло-.а на
пгесса*
Индукционные
высокочастотные
(платиновый тигель)
Ванный брус
различных типов и
платиновая футеровка
Платиновые спиральные
Выпуск «гегез отверстие
в дне тиглч (в виде
бруска)
Наре ка ал-
ма ной (чар-
Сорундовой)
циркульной
пилой
Прессова-
ие
заготовок им
наре ок
Тонкий отжиг. Для получения заготовок, удовлетворяющих по
двойному лучепреломлению и по оптической однородности
предъявляемым требованиям (см. табл. 7), все оптическое стекло
подвергают тонкому отжигу, который производится исключительно в печах
периодического действия, как правило, электрических. Печи обычно
цилиндрические емкостью 0,2—0,3 м3. Крупные диски объективов
отжигают в печах значительно большей емкости. Отжигаемые
заготовки размещают на круглых полках этажерки, прикрепленной
к подъемной крышке печи, поднимаемой и опускаемой механически.
Секционные нихромовые нагреватели распределяются по всей
поверхности внутреннего цилиндра печи, включая дно и крышку, с
Глава II. Оптическое стекло
601
таким расчетом, чтобы получить равномерное распределение
температуры в печи.
Температуры отжига, в зависимости от марки стекла, лежат в
пределах 380—660°.
Режим отжига зависит от размера заготовок, а также от
конструкции печи и относительной нагрузки.
Режим отжига сильно изменяется в зависимости от требуемого
качества заготовок по двойному лучепреломлению и по оптической
однородности.
На рис. 20 приведен режим отжига крона для заготовок
различного размера и различной оптической однородности. С изменением
марки стекла изменяется лишь верхняя температура отжига
(выдержки); скорость подъема и снижения температуры не
изменяется.
W
<о
I
I
500
300
100
Г/
V
V
*с~
*\
\
V
\
г'
о 20 чо во во wo an m
Время om/ausQ б v
Рис. 20. Температурные кривые отжига крона
Кривая
1
2
Размер заготовки
в мм
75
150
Категория отжига по оптической
однородности и двойному луче-
преломленлю
Низшая 4 и 5
Высшая 1
В случае отжига больших астрономических дисков
продолжительность его составляет обычно несколько месяцев.
Режим отжига ведется автоматически с помощью программных
регуляторов температуры.
Контроль и приемка. Все стекло после отжига направляют в
отдел технического контроля, который его принимает после проверки
на соответствие с требованиями технических условий
На каждую партию заготовок составляют паспорт, в котором
указываются: завод-изготовитель, наименование заготовки,
количество заготовок в партии, марка стекла, номер варки, номер
отжига, категории и классы стекла по оптическим свойствам и
показателям качества стекла.
Глава III
СВЕТОТЕХНИЧЕСКОЕ СТЕКЛО
К светотехническим стеклам относятся стекла, изменяющие
направление или спектральный состав светового потока источников
света (главным образом, искусственных). Стекла, изменяющие только
направление светового потока, падающего в направлении нормали
к их поверхности, составляют группу бесцветных светотехнических
стекол (преломляющих, рассеивающих, отражающих). Стекла,
изменяющие только спектральный состав светового потока, составляют
группу цветных светотехнических стекол (светофильтров). Стекла,
одновременно -изменяющие направление и спектральный состав
светового потока, падающего в -направлении нормали к их
поверхности, составляют под руплу цветных рассеивающих или цветных
преломляющихся стекол и объединяются группой светофильтров.
1. КЛАССИФИКАЦИЯ И СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Классификация светотехнического стекла приведена на стр. 606.
Свойства цветных и бесцветных светотехнических стекол
характеризуются оптическими константами (табл. 12).
Таблица 12
Оптические константы
Свойства 1
Коэффициент
пропускания
Коэффициент
отражения
Коэффициент
поглощения
Оптическая
плотность
Символ
т
р
а
D
Определение и характеристика
Отношение потока излучения,
пропущенного стеклом, к потоку
излучения, упавшему на него
Отношение потока излучения,
отраженного данным стеклом, к пото
ку излучения, упавшему иа него
Отношение потока излучения,
поглощенного данным стеклом, к
потоку излучения, упавшему на него
Десятичный логарифм величины,
о братной коэффициенту пропускания
Единица
измерения
%
%
%
Глава III. Светотехническое стекло
603
Продолжение табл. 12
J Сеойствэ
Цветовой той*
Чистота цвета*
| Координаты
1 цветности
Расссевающая
способность
* В качестве
Символ
X
Р
х, у. г
S
Определение и характеристика
Длина волны монохроматического
излучения, которое при сложении в
определенном соотношении с
выбранным ахроматическим излучением
дает грительное тождество с
измеряемым цветом
Отношение яркости
монохроматического получения, составляющего
при сложении с выбранным
стандартным ахроматическим излучением
измеряемый цвет, к яркости
измеряемого цвета
Коэффициенты цветового
уравнения**
Определяется по формуле:
#20° + #70°
2В5о '
где В - - яркость, измеренная под уг-
Едиии-
ца
измерения
ммк
—
—
[ \ лама 5°, 20° и 70° 1
источника ахроматического излучения при определении цве-
тов^го тона и чисготы цвета сигнальных светофильтров принимается сгаи- |
дартный колориметрический источник Е.
\ ** См. раздел
пгрвын, главу IX.
Бесцветное светотехническое стекло классифицируется по типу
изменения направления светового потока (табл. 13).
Таблица 13
Классификация бесцветного светотехнического стекла
Тип
светотехнического стекла
1
Преломляющее
Призматические
преломлятели
(типа .Голофан-)
Лиизы Френеля.
Дисковые линзы
(геометрическое
строение—вращением профили
Френеля вокруг горнзон-
| талькой оси)
Область
применения
2
Освещение
закрытых н открытых
пространств
Освещение
открытых пространств
и транспортных
средств
Тип световых
приборов,
назначение
3
Осветительные
приборы ближнего
действия—светильники для
внутреннего и наружного
освещения
(пластины, замкнутые
колпаки)
Осветительные и
сигнальные
приборы дальнего
действия (светофоры
различною назначения)
Характер
перераспределения
светового потока
4
Любое, путем
комбинирования
преломляющих эле-1
меитов I
Образование па-1
раллельиого или]
слабо рас ходя щего-|
ся по кои>су пучка, 1
распространяют^- 1
1 ося в одном иап-1
равлении '
604
Раздел третий. Техническое стекло
Продолжение табл. 13
1
Цилиндрические
или по ясные линзы
(г to метрическое —
построение вра-
щением профиля
Френеля вокруг
вертикальной оси)
Прожекторные
преломлятели
Рассеивающие
линзы
Отражающее
Сферическое,
I параболическое,
гиперболическое
Рассеивающее
1 с объемным
эффектом
Молочное
(однослойное и
многослойное)
Опаловое
Опалиновое
Рассеивающее
с поверхностным
эффектом
Матированное с
одной стороны
Матированное с
двух сторон
2
Освещение
открыты* пространств
и транспортных
средств
Освещение
открытых
пространств
То же
Освещение
открытых пространств
Освещение
закрытых и
открытых пространств и
транспортных
средств
То же
,
Освещение
закрытых
пространств н
транспортных средств
То же
3
Осветительные и
сигнальные
приборы дальнего
действия (катерные и
корабельные сигиаль-
ио-отличительные и
хоювые огни,
маячные огнн)
Осветительные
приборы дальнего
действия (фары
различного
назначения, прожекторы)
Осветительные
приборы ближнего
и дальнего
действия (прожекторы
прямого и
заливающего света)
Служат в
комбинации с прелом-
лятелем или
рассеивающей линзой
Светильники
ближнего действия
(открыгые и
закрытые плафоны,
колпаки piЗЛИЧИOГO
размера и формы,
сигнальные и
путевые знаки)
Открытые и
закрытые плафоны,
колпаки
различного размера и формы
То же
Светильники
ближнего действия
(пластины,
защитные колпаки для
сигнальных
приборов различного
назначения)
То же
4
Образование
параллельны пучков,
распространяющихся во все
стороны
Образование
параллельного пучка,
распространяющегося в одном
направлении
Образование
расходящегося или
параллельного
пучка
То же
Равномерное
рассеивание,
определяемое формой
изделий. Часть
светового потока
проходит без
изменений
То же
"
■
Глава 111. Светотехническое стекло
605
Продолжение табл. 13
1
Рассеивающее
с поверхностным
и объемным
эффектом
Молочное
(однослойное»
многослойное) матированное
с одной стороны
Молочное
(однослойное,
многослойное)
матированное с двух
сторон
2
Освещение
закрытых
пространств и
транспортных средств
То же
3
Осветительные
приборы ближнего
действия (пластины.
колпаки, плафоны
различного размера
н формы)
То же
4
Равномерное
рассеивание,
определяемое формой
изделия
То же
По светотехническим свойствам, согласно Зуммереру, глушеное
стекло делится на три класса (табл. 14).
Таблица 14
Классификация глушеиого стекла
Класс
I. Молочное
И. Опаловое
III. Опалиио-
вое стекло • . .
Толщина
стекла в мм
1.4—3,5
1.9-2,9
2.2—2,5
Светотехнические характеристики
Р в %
40—78
31—45
; 13-28
* в %
12—51
47—66
58—84
« в о/0
04—31
3-10
2—14
При изготовлении рассеивателей для электроосветительной
арматуры с лампами накаливания, предназначенных для освещения
промышленных и общественных зданий, жилых и вспомогательных
площадей, а также улиц, применяют стекла со светотехническими
свойствами, приведенными в табл. 15.
Классификация светотехнического стекла
| ГРЕТОТЕХНИЧЕСКОЕ СТЕКЛО
I
Бесцветное
[ Преломляющее | f | Рассеивающее | | Отражающее |
Призматические
преломля-
тел f
(„Голофан*)
Лин^ы
Френеля
Рассеивающие
ЛИН Ы
Сферические
J
Стекла
рассеивающие с объемным
эффектом
Стекла
рассеивающие с
поверхностным эффектом
Глушеиые
однослойные и
многослойные
1
Опаловые
1
Опа- 1
л и
новые |
лические
болические
I
Стекла рассеивающие
с поверхностным и
объемным эффектом
Глушеиые
стекла,
матированные с
одной стороны
Цветное
;
Светофильтры, не
изменяющие
направления
светового потока
Светофильтры,
изменяющие
направление
светоього
потока
вследствие
особенностей формы
или состояния
поверхности
ломляющие
стекла
(линзы
Френеля)
1
Светофильтры
сложной формы,
изменяющие
направление
светового потока
Глушеные
стекла,
матированные с двух
сторон
Рассеивагсщие
с
поверхностным эффектом
(матированные
с одной
стороны)
1
Рассеивающие
стекла
Рассеивающие с
объемным эффектом
(глушеные
однослойные и
многослойные)
Матированные
с одной стороны
Матированные
с двух сторон
Глава III. Светотехническое стекло
607
Таблица 15
Светотехнические характеристики рассеивающих стекол
Обозначение
нм
нмн
нмц
О
МО
Стекла
Накладное молочное
стекло с практически
отсутствующим
направленны м пропусканием ....
Накладное молочное
стекло с малой
составляющей направленного про-
Накладиое молочное
i стекло с наружным слоем
цветного прозрачного стек-
Опаловое стекло со
значительной
составляющей направленного про-
Проэрачиое (не глуше-
иое) стекло, поверхность
которого имеет зернистую
структуру после
обработки химическим или
механическим способом ....
Светотехнические характеристики плоских 1
стекол I
т в%
30—55
50-70
40—60
55—80
70-85
Р в %
35—50
20—35
20—30
Не более 25
Не более 25
S
0.7—0,85
0.5—0.75
0,5—0,75
0,1—0.15
0,1—0,15
толщина рас- 1
сеивающего
слоя в мм
0.25—1.1
0,1-0.25
0,1—0.25
3—5
3—6
1
Таблица 16
Светотехнические свойства матированного стекла (по Зуммереру)
Вид матирования
/
Химический
(плавиковой
кислотой)
[
,
Механический
(песком)
Толщина
стекла в мм
2
2
2,1
2.1
2,2
2.2
2
2
2,5
2.5
3.1
3,1
Матирование
Наружное
Внутреннее
Наружное
Внутреннее
Наружное
Внутреннее
Наружное
Вн>трениее
Наружное
Внутреннее
Наружное
Внутреннее
Светотехнические характеристики
рв%
8
8
13
7
20
8
16
14
13
12
14
11
'■ %
88
89
76
88
63
82
71
77
77
81
70
78
а в %
4
3
11
5
17
10
13
9
10
7
16
11
608
Раздел третий. Техническое стекло
В табл. 16 приведены данные о влиянии характера матирования
на светотехнические свойства стекла.
Матирование глушеного стекла, по данным h\. Кою, приводит к
изменению к. п. д. замкнутого шара (табл. 17).
Таблица 17
Светотехнические свойства матированного молочного стекла
Тип стекла
Однослойное,
глушенное в массе
1 Двухслойное, рассей-
1 дающий слой снаружи
1 Двухслойное, рассе-
1 ивающий слой внутри
1 Примечание,
нято за 100%.
Тип матирования
( Одностороннее
1 песком
J Одностороннее
| химическое
1 Двухстороннее
1 песком
( Одностороннее
1 песком
J Одностороннее
| химическое
f Одностороннее
1 песком
\ Одностороннее
J химическое
Пропускание образца
Матирование
К. п. д.
в%
f Наружное 1 107,5
1 Внутреннее 106,8
Г Наружное 101,2
t Внугрениее 96
| Наружное
\ Внутреннее 116,5
Г Наружное 82,8
1 Внутреннее 64,3
f Наружное 80,8
1 Внутреннее 83,3
f Наружное 77
t Внутреннее 84
Г Наружное 81.5
1 Внутреннее 86,5
в виде шара до матирования при-
Цветное светотехническое стекло классифицируется по
характеру изменения спектрального состава излучения (по цвету) в
соответствии с табл. 18.
Таблица 18
Классификация цветиого светотехнического (сигнального) стекла
Цвет
1 1
Крас-
1 иый
Область
применения
2
Железнодорожный
транспорт
Типы световых приборов и
назначение
3
Прожекторные семафоры,
сигнальные огни на диспетчер*
ских щитах, переносные
фонари, вагонные хвостовые огни
Светотехнические
характеристики для Т =2854 К
пропускание т в %
4
8—10
предельный
цветовой тон т
вммк
5
630—7С0
Я О. £ :
о «в о
- н 2
О 1»
к ш о
э- zx я
6
95
Глаеа III. Светотехническое стекло
609
Продолжение табл. 18
1
Крас- 1
иый
Оранжевый
Жел-
1 тый
Зеле-
1 ный
2
Морской и
речной
транспорт I
Воздушный
транспорт
Городской и 1
шоссейный
транспорт
Производственная
сигнализация I
Морской и
речной
транспорт
Шоссейный
транспорт
Железнодорожный
транспорт
Морской и
речной
транспорт
Воздушный
транспорт
Городской и
шоссейный
транспорт
Железнодорожный транспорт
Морской и
речной
транспорт
Воздушный
1 транспорт
3
Катерные и корабельные
ходовые
снгиальио-отличительные и сигнальные огни. Огии
для внутрикорабельной
сигнализации (аварийные, тральные,
лоцманские, кильватерные)
Аэродромные прожекторы,
бортовые, хвостовые, кодовые,
штурманские огни
Уличные светофоры,
сигналы иа переходах, стоп-сигна- 1
лы 1
Маршрутные автобусные
огни, дорожные катафоты
Сигнальные огии различ- 1
иых размеров и форм 1
Катерные и корабельные
ходовые сигнальио-отличнтель-
иые огии
Маршрутные огни
Прожекторные светофоры,
семафорные линзы, сигналы
иа диспетчерских щитах и
гидравлических колонках,
переносные сигнальные фонари
Отличительные катерные и
корабельные санитарные огни
Штурманские сигнальные
огни, кодовые огни
Уличные светофоры
Маршрутные автобусные
огни, дорожные катафоты
Прожекторные светофоры,
семафорные линзы, сигналы
иа диспетчерских щитах и гид-
1 равлических колонках, пере-
1 иосные сигнальные фонари
Катерные и корабельные
1 ходовые сигнал
ьно-отличительные «гни, огии для
внутрикорабельной сигнализации
(тральные, водолазные, кильватер-
1 иые)
Аэродромные прожекторы,
бортовые и хвостовые огии,
ходовые огни
4
5
6
8—12 615—700 95
19—25 610—700 95
13-30 608-700 95
Не нормируются 1
Не нормируются 1
40 585—600 95
Не нормируются
23—50
10—20
40
30-40
Не
9—16
14—15
13—22
592—603
579-590
579—590
585—595
нормирую
495—521
495—545
495—545
95
95
92,5
90
гея 1
44 ]
40
40 J
610
Раздел третий. Техническое стекло
Продолжение табл. 18
1
Зеленый
Синий
Лунно-
белый
2
Городской
и шоссейный
1 транспорт
Производственная
сигнализация
Железнодорожный
транспорт
Морской
и речной
транспорт
Воздушный
транспорт
Городской
и шоссейный
транспорт
Производственная
сигнализация
Железнодорожный
транспорт
3
Уличные светофоры,
сигналы на переходах
Маршрутные автобусные
I огни, дорожные катафоты
Сигнальные огии
различных размеров и форм
Прожекторные светофоры,
семафорные линзы, сигналы
на диспетчерских щитах и
гидравлических колонках
Катерные и корабельные
ходовые сигиально-отличи-
тельные огни, огни для внут-
рикорабельной сигнализации
(штурманские)
Кодовые и другие
сигнальные огии
Маршрутные автобусные
огни
Сигнальные огни
различных размеров н форм
Прожекторные семафоры,
светофорные линзы, сигналы
на диспетчерских щитах и
гидравлических колонках
4
18-22
Не
Не
5
6
1 495—545 | 40
нормируются
нормируются
1—2 460—479 35
0.5—6,8 460—480 20
0,5—2.5 460—485 30
Не нормируются 1
Не нормируются 1
20-80
492—478
~~~ 1
Таблица 19
Координаты цветности светофильтров для железнодорожного
транспорта
Цвет
светофильтра
Красный . . .
Желтый - • .
Зеленый . . .
Синий . .
Лунно-белый .
Координаты угловых точек областей цветности при источнике
света с Гцв — 2854° К
*i
0.735
0,617
0.080
0.091
0,300
Ух
0,265
0,383
0.834
0,133
0,330
х2
0.710
0,561
0,022
0,144
0,300
1 У*
0,290
0,439
0,420
0,030
0,300
Хъ
0,704
0.545
0,206
0,175
0,425
У.
0,290
0.427
0.376
0,081
0,375
х<
0,725
0,604
0,270
0,175
0,425
У*
0,267
0,383
0.456
0,202
0,405
Глава III. Светотехническое стекло
611
Цветность светофильтров, как правило, изображается в виде
точки на стандартном цветовом графике х, у. Определение цветового
тона и чистоты цвета выполняется графическим методом с помощью
цветового графика.
Рис. 21. График областей цветности, принятых для световой
сигнализации на железнодорожном (пунктирная линия, ГОСТ
8547-57) и авиационном (сплошная линия) транспорте СССР
На рис. 21 и 22 показаны области цветности светофильтров,
принятых для световой 'сигнализации на различных видах транспорта
в Советском Союзе. В табл. 19—22 приводятся значения координат
цветности (цветовых коэффициентов) светофильтров для
железнодорожного, авиационного, морского и городского (шоссейного)
транспорта.
39*
612 Раздел третий. Техническое стекло
0,7 X
Рис. 22. График областей цветности, принятых для световой
сигнализации на морском (сплошная линия) и шоссейном
(пунктирная линия) транспорте СССР
Таблица 20
Координаты цветности светофильтров для авиационного транспорта
Класс
I
Цвет
светофильтра
Красный .
Зелеиый .
Желтый .
Синий . .
Координаты угловых точек областей цветности при источнике 1
света с Г = 2854°К
цв 1
*t
0.735
0,193
0.626
0,091 |
У\
0,265 1
0,783
0,374
0,133
Хг
0,705
0,039
0.574
0,144
Уг
0,295
0,812
0,425
0.030
*•
0,700
0.247
0.560
0,165
У»
0,295
0.473
0.410
0.065 |
**
0.725
0,282
0,617
0,160
У* \
0,264
0,500
0,365
0.190
Глава III. Светотехническое стекло 613
Продолжение табл. 20
Класс
II
III
Цвет
светофильтра
Красный .
Зеленый .
Желтый .
Синий . .
ш
Координаты угловых точек областей цветности при источнике 1
света с Г = 2854 К
цв |
|*1 | У1
0.735
0,230
0.604
0,068
0,735
0,266
0,574
0.265
0.754
0,396
0,200
0,265
0,724
0,425
[*2 \ Уг
0.680
0,014
0,545
0,144
0,665
0,024
0.506
0.320
0.750
0,455
0.030
0.335
0.414
0.494
1 *'
0,667
0.235
0.527
0.177
0,655
0,245
0.486
1 Ув
0,320
0.462
0,442
0,084
0,335
0,414
0,474
1 ** 1 У* |
0,720
0.290
0,590
0.223
0.720
0.304
0,560
0,267
0,505
0,390
0,277
0,267
0.450
0,410
Таблица 21
Координаты цветности светофильтров для морского транспорта .
(ходовые сигнально-отличительные огни)
Цвет
светофильтра
| Красный . . .
1 Оранжевый • .
Желтый* . . .
Зеленый . . .
Синий ....
Координаты угловых точек обласпей цветности при источнике
света с Т = 2854°К
цв
*1
0,735
0,630
0,574
0,027
0.091
У1 | *2 \ Уг
0,265
0,372
0,425
0.410
0.133
0,680
0,545
0.506
0,270
0.220
0,320
0.455
0,495
0.720
0.200
*. ■ 1 У»
0,670
0,527
0,486
0,240
0,200
0.320
0.442
0,474
0.410
0,120
1 х*
0.715
0,620
0,550
0,310
0.144
у* |
0,265
0,365
0,410
0,480 1
0.030 1
Таблица 22
Координаты цветности светофильтров для городского и шоссейного
транспорта (уличные светофоры)
Цвет
светофильтра
Красный . . .
Желтый . . .
Зеленый . . .
Координаты угловых точек областей цветности при источнике.
света с Г =^ 2854°К
ЦВ
*i.
0,675
0,600
0,025
Ух
0,307
0,335
0,410
х*
0.685
0.582
0,420
У*
0.315
0,380
0.270
х»
0,715
0.530
0,315
У*
0,265
0,430
0,472
хл
0,735
0.550
0,275
у*
0,265
0.450
0,720
614
Раздел третий. Техническое стекло
На рис. 23 приведены типовые спектральные кривые пропускания
светофильтров железнодорожного транспорта СССР, а на рис. 24 и
25 для сравнения—спектральные характеристики светофильтров
(красных и зеленых) для английского и немецкого железнодорожного
транспорта.
400
500 600
7ДО
Рис. 23. Типовые кривые спектрального пропускания
сигнальных светофильтров для железнодорожного транспорта
СССР
/ — лунно-белый; 2 — сииий; 3 — зеленый; 4 — желтый; 5 — красный
%
700
80
60
40
20
О
J
2^
3 —
Ч -
**&Гг
/ —
4%
Y я
г/1
iL
у \
•
i^A
Рис. 24. Граничные кривые
спектрального пропускания
красных сигнальных стекол,
принятых на железных
дорогах некоторых стран Европы
/ и 3 — светлое н темное
(английские) ; 2 и 4 — светлое и темное
(немецкие)
Ш «50 500
550 600
А ммк
650 100
На рис. 26 показаны области цветности светофильтров, принятых
для всех видов транспорта в Англии. В зависимости от типа
транспорта цвет фильтров определяется соответствующим классом по
табл. 23.
Глава III. Светотехническое стекло 615
Г %
W\
60
60
40
20
О
1 ! 1
, х/
,1
, J
'rl^ rVv-
k"
.... .
Ш «Я7 ЛИ? 550 600 650 700
Л ммк
Рис. 25. Граничные кривые
спектрального пропускания
зеленых сигнальных стекол,
принятых на железных
дорогах некоторых стран
Европы
/ и 2 — светлое и темное
(английские); 3 и 4 — светлое и
темное (немецкие)
Класс В г
T^K/iaccJ*>2
г1П Сигнальные
62D красте
630"
0%5 0,6
Рис. 26. График областей цветности, принятых для световой сиг
нализации иа железнодорожном транспорте Англии
616
Раздел третий. Техническое стекло
На рис. 27 ограничены области цветности светофильтров,
принятых для световой сигнализации на железнодорожном транспорте
США-
Рис. 27. График областей цветности, принятых для световой
сигнализации на железнодорожном транспорте США
Глава III. Светотехническое стекло
617
Таблица 23
Классификация видов сигнализации Англии
Сигнализация
Класс при цвете фильтра
красном
в,
А
в2
Bl
в2
А
в,
желтом зеленом
А
в.
Вх
в*
Вх
А
—
В
А
В
В
в
А
В
синем |
~~
А
А
А
—
А
—
белом
_
Вх
Ва
Вх
А или 1
в,
А
А
Шоссейный транспорт
Общая~авпационная сигнализация .
Опознавательная авиационная сигиа
лизация
Железнодорожные семафоры ....
Железнодорожные линзы
Освещение помещений
Морской траисдорт
2. АССОРТИМЕНТ ИЗДЕЛИЙ СВЕТОТЕХНИЧЕСКОГО СТЕКЛА
Ассортимент вырабатываемых в настоящее время изделий
светотехнического стекла чрезвычайно разнообразен по типам, размерам,
оптическим характеристикам и другим физико-техническим
свойствам- Ниже приведены размеры и свойства изделий
светотехнического стекла, имеющих массовое применение.
Линзы для светофоров
Линзы для светофоров выпускаются стеклозаводом «Красный
Луч» Ленинградского совнархоза.
На рис. 28—31 приведены размеры линз четырех типов, а в
табл- 24 — данные о составе и светосиле комплекта, а также
указания о составах применяемых стекол.
Бесцветные линзы диаметром 113 и 212 мм изготовляют по ТУ
195—53, согласно которым линзы должны быть выработаны из
бесцветного стекла, имеющего коэффициент преломления 1,51—1,52,
цвет стекла определяется по утвержденным образцам. Стекло
должно быть устойчиво по отношению к естественным колебаниям
температуры воздуха от —60° до +60° С, не изменять свою
светотехническую характеристику. Линзы не должны иметь трещин, посе-
чек, камней. Допускаются выколки по краю линзы длиной до 4 лш,
глубиной до 2 мм, не более 4 шт. на одной линзе. Выколка должна
быть зашлифована. Допускается свиль, не ухудшающая оптическое
свойство линзы, согласно утвержденному эталону. Линзы должны
выдерживать перепад температуры от +40 до +20° С.
618
Раздел третий. Техническое стекло
П
5$
5*
5$
II
Q
я
*=;
•к
о
•9-
о
си
С
Глава Ш. Светотехническое стекло
619
Рис. 29. Профиль
семафорной линзы:
D=150 мм, /=55мм,
п = 1,52
620 Раздел третий. Техническое стекло
Рис. 30. Семафорная линза: Z)=139 мм, п=1,52
Глава III. Светотехническое стекло 621
Рис. 31. Отклоняющая вставка: £)=55 мм для линз,
D=2\2mm
Таблица 24
Комплекты сигнального стекла для светофоров железнодорожного
транспорта, выпускаемого заводом «Красный Луч» Ленинградского
совнархоза
Состав комплекта (наименование линз)
Максимальная сила
света комплекта
должна быть не менее
(свечей)
Марка
стекла
Диаметр 212 мм бесцветная
139 „ красная . .
57 . бесцветная.
212 m бесцветная.
139 „ оранжевая .
57 „ бесцветная.
550
1700
10-3
12
10-3
10-3
16-2
10-3
622
Раздел третий. Техническое стекло
Продолжение табл. 24
Состав комплекта (наименование линз)
Максимальная сила
света комплекта;
должна быть не менее
(свечей)
)
\ 800
1
)
45
J
\
1 1500
1
/ 300
J 480
/ 900
/ 25
J 800
Марка
стекла
10-3
18-1
10-3
10-3
17-1
10-3
10-3
25
10-3
10-3
12
10-3
18-1
10-3
16-2
10-3
17-1
10-3
25
Диаметр 212 мм бесцветная .
139 . зеленая . .
57
212
139
57
212
139
57
160
139
160
139
160
бесцветная .
бесцветная .
синяя ♦ • .
бесцветная .
бесцветная .
лунно-белая
бесцветная.
бесцветная .
красная • •
бесцветная.
зеленая . .
бесцветная .
139 » оранжевая .
160 . бесцветная.
139 , синяя * .
160 » бесцветная.
139 . лунно-белая
Испытания на термическую устойчивость линз производят путем
погружения их в воду с температурой +40° С, выдерживания при
этой температуре 10 мин. и быстрого погружения в воду с
температурой 20° С. Линзы при этом не должны трескаться.
Выщелачиваемость стекла должна быть не ниже IV класса.
Цилиндрические линзы Френеля
Цилиндрические линзы Френеля выпускаются цельнопрессован-
ные и сборные. В табл. 25 приведены типы линз, обозначения их
размеров показаны на рис. 32. Линзы № 1—5 выпускаются заводом
Автостекло (г. Константиновка), линзы № 6—7 — Чернятинским
заводом.
Линзы, изготовленные из стекла МКР-1, применяются для
судовых сигнально-отличительных пиронафтовых фонарей большого и
среднего типа.
Линзы изготовляют по ТУ № 207—55, согласно которым
коэффициент светопропускания должен быть не менее 89,5% на 1 см хода
луча, коэффициент преломления — в пределах 1,48+0,02, изделия
должны выдерживать перепад температуры в 50° С.
Глава III. Светотехническое стекло
623
Рис. 32. Цилиндрическая
линза Френеля
в, Н
Таблица 25
Типы цилиндрических линз (размеры в мм)
№
п,'п
1
2
3
4
6
6
1 7
Nfe чертежа1
ФП-Б-164
109
157/30
166/11
1753/26
372,5
43069
1 Здесь и в дальнейшем
в таблицах и тексте указаны
товляют изделия. Таким обра
сание изделия.
D, Dt
210
188
98
158
188
74,0
113,55
для бол<
номера
зом, ном
173
140
88
142
138
65,4
92
ге точно!
чертеже
ер черте
D9
180
132
84
138
130
62.7
88
И
170 '
170
107
149
160 J
74 |
105 /
Марка стекла
МКР-1
БС-1
* и краткой характеристики изделий
й, по которым заказывают и изго-
жа заменяет характеристику н опи-
Линзы № 3 и 4 (табл. 25) применяют для корабельных и
катерных отличительных огней.
Согласно ТУ № 20-4-55, изделия по чертежу № 157/30 должны
выдерживать перепад температуры не менее 65° С, а изделия по
чертежу № 166/11 —не менее 60°С.
Борский стекольный завод Горьковского совнархоза выпускает
сборные (поясные) шлифованные и полированные линзы
диаметром 500, 300, 200 и 140 мм. Эти линзы используют для установки в
маячных юветооптических аппаратах. Линзы выпускают по ТУ
№ 20-7-56, по которым ширина «шейки каустики» (величина
аберрации) линзы 500 мм должна быть не более 10 мм, линзы 300 мм —
не более 6 мм и линзы 200 мм — не более 5 мм.
Борский завод выпускает также целыюпрессовакные
цилиндрические линзы диаметром 105, 140 и 75 мм, которые применяют на
речных бакенах, морских буях.
624 Раздел третий. Техническое стекло
Согласно ТУ N° 20-6-56 ширина «шейки каустики» для» линзы
диаметром 105 мм должна быть не более 8 мм, 75 мм — не более
7 мм и диаметром 140 мм — не более 8 мм.
Все линзы Борского стеклозавода выпускаются из стекла № 20.
Плоско-выпуклые линзы Френеля
В табл. 26 и на рис. 33 приведены размеры линз, выпускаемых
стекольными заводами серийно.
Таблица 26
Типы плоско-выпуклых линз
п'п
1
2
3
4
5
Н чертежа
41001
48001
42001
43001
8ДН.401.027
*>г
250
350
500
150
120
°*
238.6
341
487
141
111.38
И
13.5
13.5
14
11.0
й
7.5}
8 [
9 |
4 J
5
1 Марка
1 стекла
MKP-I
БС-1
Линзы N° 1—4 выпускаются Константинов -
ским заводом «Автостекло» для
кинопрожекторов из термостойкого стекла МКР-1 по
техническим условиям № 9-292-54, по которым
показатель преломления стекла равен 1,48
(+0,01—0,0051). Светопоглощение не более 2%
на 10 мм. Двойное лучепреломление
(натяжение) для линз диаметром 150, 250 и
350 мм — до 50 ммк на 1 см, а для линз
диаметром 500 мм — не более 75 ммк на 1 см.
Линза № 5 выпускается Чернятинским
стеклозаводом. Борский стеклозавод по ТУ
№ 20-6-56 выпускает плоско-выпуклые линзы
трех типов диаметром 165, 120 и 200 мм.
Линзы применяются для сигналов линей:
ных и береговых створов речного транспорта.
Линза диаметром 165 мм имеет фокусное
расстояние (f) 74 мм, диаметром 120—«100 мм и диаметром 200 мм—
95 мм. Линзы делают из стекла № 20.
Рис. 33. Профиль
плоско-выпуклой
линзы Френеля
Светофильтры
Светофильтры выпускаются стеклозаводами Чернятинским и
«Красный луч» в виде круглых и прямоугольных пластинок,
колпаков н изделий сложной конфигурации. Размеры наиболее распрог
Глава III. Светотехническое стекло
625
страненных типов плоских светофильтров Чернятилского завода
приведены в табл. 27.
Таблица 27
Типы плоских светофильтров (Чернятинский завод)
| -■ — Т
Ms чертежа
1704/5
1704-K/5
8ДН.433001
8ДТ.4330Ю
8ДК.401.008
8ДК.401.009
8ДТ.433.013
8ДТ.433.017
8ДК.401.027
8ДН.401.028
8ДН.401.029
8ДН.401.038
8ДН.401.039
8ДК.401.033
8ДТ.401.163
Диаметр в мм
28
28
64
64
380
380
15
17.5
216
216
33
58.5
58.5
320
17.5
Толщина в мм
2.5.
5
3
3
2—4
2-^4
со со
3
3
3
2.5
2.5
3.5
2
Цвет
Зеленый
Красный
} Зеленый
Красный
Желтый
\ Зеленый
Красный
\ Зеленый
Красный
Зеленый
Красный
Синий
Марка стекла
)
)
)
ЗС-109
КС-5
СЗС-5
КС-1
ОС-6
СЗС-5
КС-1
ЗС-3
КС-1
ЗС-3
КС-1
СС-8
Размеры светофильтров в виде колпаков даны в табл. 28 и на
рис. 34, а в виде цилиндров — в табл. 29 и на рис. 35.
Светотехнические характеристики светофильтров
регламентируются ТУ № КСМ-03-50 и ТУ № 150-54.
Таблица28
N° чертежа
Типы светофильтрующих колпаков
Размеры в мм
Dx \ Dt | а \ И \ б
Цвет
Марка
стекла
Выдувные Чернятинского завода
8ДН.401.068
8ДН.401.069
8ДНЛ01.070
8ДН.401.072
8ДН.401.073
8ДН.401.074
1 121
121
121
121
121
121
108
108
108
108
год
108
3.5
3,5
3.J5
8.5
3.5
3.5
91
91
91
91
91
91
6.5
6.5
6.5
6.5
6.5
6.5
Красный
Синий
Зеленый
Красный
Оранжевый
Зеленый
КС-1
ОС-1281
ЗС-109|
КС-1
ОС-6
ЗС-1091
(#6
Разбел третий. Техническое стекло
Продолжение табл. 28
Ме чертежа
8ДН.401.084
8ДН.401.085
8ДН.401.086
М553/59
М553'59
М553/59
М553/60
56
56
56
£6
D. 1
100
100
100
130
f 130
г*30
1 130
Прес
92
92
92
92
Размеры в
Dt |
85
85
85
119.5
119,5
119.5
119.5
а
3
3
3
2-5.5
2—5.5
2—5.5
2—5.5
мм
»
70
70
70
75
75
75
75
б
6
6
6
6.4
6.4
6.4
6,4
Цвет
Красный
Зеленый
Оранжевый
Красный
Зеленый
} Оранжевый
сованные завода „Красный Луч"
84
84
84
84
4
4
4
4
36
36
36
36
5
5
5
5
Красный
Синий
Зеленый
Опаловый
Марка 1
стекла
КС-1
зс-ios
ОС-6
КС-3
ЗС-109
ОС-6
СОС-6
К 4/2
17
18
14
Т а б л и ц а 29
Типы цилиндрических светофильтров
JA чертежа
95/18
М 263/4
М 487/7
М 487/6
М 657/11
D в мм
99
45
94
94
94
И в мм
80
38
51
51
51
а в мм
4
5
3-6
3—6
3-5.5
Цвет
Сине-зеленый
Красный
Оранжевый
Красный
Зеленый
Синий
Марка стекла
Теплопогло-
щаюшее
КС-3
ОС-6
КС-3
ЗС-109 1
СС-128 |
Колпаки из бесцветного стекла
Колпаки из бесцветного прозрачного или матированного стекла
в светотехнической арматуре предназначаются для защиты источника
света. Характеристика выпускаемых заводами прессованных
колпаков приведена в табл. 30, обозначения их размеров на рис. 34.
Колпаки по чертежам 1626/21,1519/14,3084, 1621/15
изготовляются по ТУ № 150-54, остальные колпаки Чернятинским заводом
изготовляются по ТУ № 46-67. Завод «Красный луч» изготовляет
колпаки по чертежу 1561/1 и 56 в соответствии с ТУ № 150-54, а
колпак по чертежу 1241/15 по ТУ КСП-03.050.
Колпаки завода «Автостекло» обладают повышенной
термостойкостью и применяются для взрывобезопасной арматуры.
Глава III. Светотехническое стекло
627
ay ,
Рис. 34. Светофильтры (колпаки)
с — прессованные; б— выдувные
Рис. 35. Цилиндрические
светофильтры
628 Раздел третий. Технические стекло
Таблица 30
Размеры колпаков из бесцветного, прозрачного
и матированного стекла
№ чертежа
1633/14
1723/1А
1793/4
Размеры
Dx | Dt
а
Н
Колпаки завода „Автостекло
180
194
192
154
152
152
12
12
12
212
212
105
1 б
«
20
20
15
Колпаки Чернятинского завода
1240-4
1241/15а
430/17
1512/15
100
120
94
160
90
110
86
148
Б
5
8
5
116
ПО
40
40
Колпаки завода „Красный Луч
1241/15
1561/1
56
120
61
92
ПО
57
84
5
3
4
ПО
28
36
10
10
9
5
«
10
3
Б
Марка стекла
МКР-1
МКР-1
МКР-1
БС 1
БС 1
БС 1
БС 1
103
24
103
Рассеиватели фар
Рассеиватель фары служит для
защиты источника света от внешних
повреждений и рассеивания светового
потока в заданном направлении.
В табл. 31 приведены размеры и
технические характеристики стекол для
автомобилей и мотоциклов,
выпускаемых Запорожским стеклозаводом,
обозначения их размеров даны на рис. 36.
Согласно ГОСТ 5635—56 светопро-
пускание (общее) бесцветных раосеива-
телей грузовых автомобилей и тракторов
должно быть не менее 85%, легковых и
других автомобилей для перевозки
пассажиров, мотоциклов и велосипедов —
не менее 90%, бесцветных линз — не
менее 75%.
Рис 36. Профиль рассеивателя фары
Глава III. Светотехническое стекло 629
Таблица 31
Характеристика рассеивателей фар
№ чертежа
ФГ-1-3711201
ФГ-2-37П201
ФГ-2-3711201-Б
ФГ-6^2515
1 ФГ-8-37И201-Б,
|ФГ-8-3711201
ФГ-9-3711201
ФГ-10-3711201
ФГ-15
]фГ-18
* В завиа
Размеры в мм
°Х
172,8
174—175
174—J75
65—63.8
174—175
174—175
142—143
174—175
77,3—78
174-175
°*
169—170
169—170
169—170
57—55.8
169—170
169—170
134—155
169—170
73.3—74
169—170
а
9,4—9,14
6,5—6,14
6,5—6,14
2,52—3
5—5.3
6,5—14
4,5—4,14
5—5,3
2-3
6,5—6.14
Назначение
Фары грузовых
автомашин
Фары
различных
автомобилей
Фары
автомобилей „Волга-,
«Москвич"
Фары
мотоциклов
-
Фары
комбайнов
—
Фары
автомашин
Фары
велосипедов
Фары
тракторов
мости от величины угла рассеивания.
•X
та
в CBet
Светосила
16200
16200
20000
—
11500
11500
10000
16000
100
150—1100*
Угол рас-1
сенваиия 1
горизонтальный
18
18
—.
—
16
16
16
25
—
42
вертикальный
5
5
5
—
5
5
5
5
—
22
f Раосеиватели и линзы лри испытании на термическую
устойчивость не должны давать сколов и трещин. Термическую стойкость
проверяют путем погружения изделий, имеющих температуру
20±2СС, на ilO мин. в воду с температурой +70°С и быстрого
переноса их в воду с температурой +19±1°С.
I Проверку степени коробления бортов изделий производят
следующим образом: на плоскую металлическую отполированную плиту
помещают изделие проверяемой плоскостью вниз и прижимают его
по центру к плите. В месте наибольшего коробления в просвет
между плитой и изделием не должен входить щуп толщиной, равной
максимально допустимому короблению (см. ниже); щуп должен
вводиться скольжением по плите без применения усилий.
630
Раздел третий. Техническое стекло
Размер изделий в мм (по наибольшему
измерению)
Менее 100
100—180
180-200
200-250
Более 250
Размер допустимого коробления
0.5
0.8
1.0
1.2
1.4
в мм
Заводы «Красный Луч» и Чернятинский выпускают рассеивате-
лн, размеры которых приведены в табл. 32 и на рис. 36.
Таблица 32
Размеры рассеивателей
№ чертежа
1550
3109
1560
ФГ-100-3711201
1-00-00
АС-2-50
1505
3077
163-054
1 1760-4
ФГ-15-3711201
D,
Завод
228,5
165
228
175
70
212
160
120
Чер*
380
118
78
Размеры в мм
1 о,
„Красный Л>
205
147
205
170
60
198
149.2
100
1ятинскнй заво
350
103
74
R
ГЧ«
200
192
200
159.5
199
190
154.5
137
Д
Плоский
113
54
а
5
6.3
5
6.5
3.5
5.7
5
14
12
1.5
2,5
Качество рассеивателей этих заводов регламентируется ТУ
№ КСП-03-50.
Глава III. Светотехническое стекло
631
la
L
L
Z
t
X
К
к
СЗ
ы
2
СЗ
СЗ
а
со
и
К
а
V
v
V
х;
7
7
632
Раздел третий. Техническое стекло
Рассеивающие линзы
Рассеивающие линзы устанавливают в прожекторах
заливающего кювета для раосеивания светового штока.
Линзы состоят (рис. 37) из отдельных пластинок стекла, каждая
из которых представляет собой выпуклую линзу. Линзы
изготовляются пяти типов по ТУ № 6-55 заводами «Автостекло» (г. Кон-
стантиновка) и Ирбитским.
Размеры выпускаемых линз приведены в табл. 33.
Таблица 33
Типы и размеры рассеивающих линз
1 №
чертежа
69113*
43225*
31505
110284
35175
Размеры
Dx в мм
988±2
632+1
480±1
498-2
262—2
* Линзы по черт
ты линзы по чертежу
изделия
D2 в мм
900±2
630±0,3
455±1
432+2
260±з
число линз
20+2
18+2
13
14
10
Размер
R в мм
60+0.2
34 + 0,2
34+0.5
34±0,2
50±0.2
ы линзы
А в мм
44±0.5
35 + 0.1
35+0.1
36+0.2
9fi+°'2
В в мм
16.5
9+0.5
9+0.5
9 + 0.5
4.5+0.5
ежам № 69113 и 43225 состоят из двух полукругов. Элемен-
69113 двояковыпуклые.
Угол рассеивания для всех линз равен 45°. Просвет между
отдельными линзами допускается не более 0,2 мм. Линзы изготовляют
из полированного (прокатного) стекла. При выборе состава стекла
учитывается, что рассеивающие линзы предназначены для работы в
прожекторах в полевых условиях при относительной влажности
окружающего воздуха, близкой ,к 100%, при (прямом попадании
дождя и снега, а также при температуре ±40° С. Линзы чертежей
№ 69113 и 43.225 должны быть закалены и выдерживать перепад
температур не менее 100° С. Степень закалки 1,5—2 порядка (N/cm).
Отражатели для прожекторов
Стеклянные отражатели устанавливают в прожекторах для
организации светового потока. По своей форме прожекторные
отражатели представляют параболоид вращения, реже применяются
отражатели сферические и гиперболические. Тыльную сторону
отражателя покрывают серебряной амальгамой или алюминируют. Типы и
размеры прожекторных отражателей приведены в табл. 34.
Глава III. Светотехническое стекло
633
Таблица 34
Типы и размеры прожекторных отражателей Константиновского
завода «Автостекло»
чертежа
51003
29/16291
3;506
52003
4
46017
40305
-
ТУ
|
J
ТУ 4-53
)
} ТУ 20-2-56
ТУ 20-4-54
Основные размеры в мм
диаметр
номинальный
900
600
450
350
400
450
350
250
внешний
950±2
640±2
490+2
370±2
418±2
467 ±2
370±2
260±1
номинальное
фокусное
расстояние
366+6
242+4
193+3
106+3
193+4
90±4
106±4
106+0
толщина
края
9+1
7.5+1
7±1
5+1
7+1
5±1
4.5±1
4+1
Вес в кг
(не более)
21
8.5
4,5
3.5
4
4.5
3.5
1
Качество отражателей регламентируется ТУ № 4-53, согласно
которым отражатель должен иметь коэффициент отражения не
менее 0,86.
Осевая сила света отражателей:
диаметром 350 мм — 4 000 000 свечей
» 450 > — 450 000 >
» 250 » — 315 000 >
Отражатели с отверстиями и без отверстий диаметром 250 и
350 мм изготовляют из стекла ВВС отражатели других размеров-
из стекла непрерывной прокатки.
3. СОСТАВЫ СТЕКОЛ
Для выработки изделий светотехнического стекла применяются
стекла весьма разнообразных составов.
В табл. 35 приведены составы наиболее употребительных стекол.
634
Раздел третий. Техническое стекло
Составы стекол для производства
Заводское обозиаченне
стекла (марка), цвет
Содержание окислов
SiO, Al,Ot B2 О, CaO MgO | BaO ZnO
КС-1
кс-з
КС-4
К 4/2
КЗ/2
12.
СККСГ
ОС-6
16-2
СЖСМ
18-1
ЗС-109
5П-3
СЗС-5*
СЗСМ
Электроарматурное
наклада.
17-1 .
СС-128
Лунно-белое*** ....
25
МКР-1*
10-3
24
БС-1**
20
Фарное
Прожекторное . .
Электроарматурное . . .
ОПЛС****
14*****
СМ******
Молочный наклад*******
К
О
О
о
3
3
3
3
3
3
с
с
ЛБ
Б
Б
Б
Б
Б
Б
Б
Б
Оп
Оп
М
м
71
68,5
64
70.5
66
69.5
74,5
71
74.6
71
74
76.7
72
76,5
72
76
74
76
71,7
74,9
80.1
73.5
70
75.5
71.5
74.1
72
75
57.3
59,3
64.3
66
1
0.5
1
1
0.5
1.5
0,4
1.5
1
1.5
1.5
0.2
1.3
2
11.8
12.7
9,2
9
2
3.5
14
3,5
4
2.7
12,4
7
8
7,6
8
7.5
6
9
6
6
8
7,7
7,5
И
7.5
0,5
7.5
0,4
6,5
8
7
7
8.5
1
1
2.7
I 5
1.3
3.5
1.2
1,3
5
1.2
1
0.1
1.9
2,3
2.1
4
0.4
*AS,Oa=0,5%
**ASaO3=0.1%
***А5;О,=0.3%
****F=2.5%
*****F=3%
******F=6.5%
" Р=7,3%
Глава III. Светотехническое стекло
635
Таблица 35
изделии светотехнического стекла
в вес. %
| РЪО
—
—
—
—
—
—
—
—
—
_
—
—
—
—
—
2.5
-
z
9.8
11
—
к,о
8
—
5.5
6
—
1.5
—
—
—
0,8
4
—
4
—
—
—
6
4
—
1
7
1
1*5
1.5
2.9
3
1
—
Na,0
16
7
8
10
11
17.8
12
16
16.5
16.5
16
13.3
12
13
17
16
16,5
7
13
16
5
16
6
14
17
13.5
15
15
13.7
И
16,3
12.3
Вводится сверх 100 % (в %)
CdS-1; Se 0.3
CdS—1,5 CdCO,-0,75; Se—0,3
CdS-1,5-2; CdCO,—0,7—0.9; e—1—1.3
CdS—2; Se 1; СаН«Оа-0.04 Z
CdS-1.8; CdCO.-0.06; Se—0.8
CjH4Oa-0.04; NaCI—2,5
CdS-2.8; CdCOt-0.12; Se-1,13;
CaH4O.-O.04
CuaO—1; SnO-0.5
CdS-1.6; Se-0.2
S-1.5
Опилки древесные—0,8—1
СгшО,—0.5; CuO-1.3
Сг.Оз—0.06; CuO—0,7; NaCl-1
Cr.O,—0.5; CuO—1,8; NaCI—2,5
Cra03—0,3; CuO—2.2
CraOa-0,04; CuO-3,4
Сгл03—0,5; CuO-0,5
CoO—0,08; CuO-0.26
CoO-0.1; CuO-0.3
CoO-0.08; NaCI—1
CoO-0.012; CuO-0.3; NaCl-2.5
NaCl-1
NaCl-1
MnaOs—0,07; Nacl—1; опилки
древесные—0,5
СоО-Ю,012; Se- 0.013
Завод-изготовитель 1
Чернятинский
•
•
.Красный Луч"
•
•
Чернятинский
.
.Красный Луч"
Чернятинский
.Красный луч*
Чернятинский
„Красный луч* 1
Чернигинскнй
.Красный Май"
.Красный Луч*
Чернятинский
То же
.Красный Луч"
.Автостекло"
.Красный Луч"
Чернятинский
Борский имени Горького
Запорожский
„Автостекло"
.Красный Май"
Чернятинский
.Красный Луч"
Чернятинский
Ленинский (ст. Царишгно)
К—красное
О—оранжевое
3—зеленое
С—синее
Л Б—лунно-белое
Б—бесцветное
Оп—опаловое
М—молочное
636
Раздел третий. Гехническое стекло
4. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СВЕТОТЕХНИЧЕСКОГО
СТЕКЛА
Варка и выработка
В зависимости от типа светотехнического стекла и объема
производства для его варки используют ванные печи непрерывного
или периодического действия, а также горшковые (одно-, двух-
или многогоршковые) печи.
Бесцветное стекло для прессования автомобильных фар и
рассеивающих линз различного назначения варят в непрерывно
действующих ванных печах, для маячных и корабельных линз — в
ванных печах периодического действия. Цветное сигнальное стекло
(желтое, красное, зеленое) варится в ванных печах периодического
действия. Для выдувных и прессованных цветных изделий,
вследствие сравнительно малого объема производства их, стекло варят
в горшковых печах.
Выработка стекла производится в соответствии с его типом,
назначением и способом варки.
Листовое (плоское) сигнальное стекло для железнодорожного
транспорта вырабатывается на машинах вертикального
вытягивания стекла (ВВС).
В табл. 36 приведены данные, характеризующие
производительность машин вертикального вытягивания при выработке цветного
стекла.
Таблица 36
Производительность машин ВВС
Стекло
Красное (селеновый рубин) накладное
Скорость
вытягивания в м час
40—50
17—20
25—30
Съем с 1 м'1
варочной части печи в кг
300
600
300
Светофильтры сложной конфигурации вырабатывают на ручных
прессах типа ЭПР и выдувным способом (вручную).
В табл. 37 приведены данные о производительности ручных
прессов типа ЭПР в зависимости от сорта стекла и типа изделий.
Для выработки бесцветных светотехнических изделий
используются прессовые автоматы типа РВМ и ручные прессы типа ЭПР.
Таблица 37
Производительность прессов
Стекла
Тип изделия
Норма
выработки (за 7
час.) в шт.
IВаловая
производительность,
достигнутая
за 7 час, в шт.
Бесцветное прозрачное
Фара прожекторная
0 212 мм
Линза
автомобильная боковая41
400
4200
550—500
4800—4500
* Пресс-форма шестиместная.
Глава III. Светотехническое стекло
637
Продолжение табл. 37
Стекла
Селеновый рубин
Зеленое
Опаловое
Медный рубин
Тнп изделия
Велосипедный
катафот**
„Лодочка- 268/1
(максимальный размер
9—8 см)
Колпак
осветительный
Линза .стоп*
li
** Пресс-форма семиместная.
Норма
выработки
(за 7 час.) в шт.
6700
900
550
1600
Валовая произ-1
водительность, I
достигнутая |
за 7 час, в шт.]
8600—8000
1300-1100
600-580
1900-1800
Листовое (плоское) молочное стекло вырабатывается на
машинах ВВС. Колпаки и плафоны различного размера и формы из
молочного и опалового стекла вырабатывают на ручных прессах
типа ЭПР и способом выдувания.
Варка цветного и глушеного стекла требует строгого соблюдения
температурно-газового режима, поскольку красители (кроме окиси
никеля и кобальта) и глушители весьма к нему чувствительны.
Бесцветные стекла также требуют окислительной или нейтральной
среды печи, поскольку окислы железа в состоянии низкой
валентности имеют меньшее поглощение светового излучения. В табл.
38 приведены основные параметры технологического процесса
варки и выработки светотехнических стекол различного типа и
назначения.
Температура и время отжига определяются в соответствии с
основным составом стекла и толщиной стенки изделий и не зависят
от характера и содержания красителей.
К материалу форм при прессовании светотехнических изделий
Предъявляются особые требования, особенно в тех случаях, когда
формуется преломляющий профиль. Для изготовления поверхности
формы, соприкасающейся со стеклом, используют жароупорную
сталь следующих марок: Х25Т, Х25, 4X13 и.-.л ч,гун СЧ 21—40.
Обработка стеклоформующей поверхности производится в
соответствии со знаком « у 10».
Механическая обработка светотехнических изделий не имеет
каких-либо особенностей и производится согласно указаниям в
чертежах и соответствующих технических условиях.
Контроль светотехнических свойств изделий
Светотехнические изделия в первую очередь проверяются на
соответствие чертежам и показателям внешнего вида (свили,
пузыри и т. д.). Затем контролируются светотехнические свойства. В
тех случаях, когда к изделиям предъявляются требования по
термостойкости, контролируется и это свойство.
Сведения по типам светотехнического контроля для различных
групп изделий и аппаратуре, применяемой для него, помещены в
табл. 39.
Таблица 38
Основные параметры технологического процесса варки и выработки светотехнического стекла
Стекла
1
Бесцветное:
для линз Френеля^
'нетермостойкнеЗ
[то же, термостойкие
фариоеЗ
Молочное для!
накладных и сплошных
электроосветительных
изделий
Опаловое для
прессованных изделий
Селеновый рубин:
для плоских фильтров
для прессованных
фильтров
Тип печи и способ выработки
2
Ванная печь периодического
действия. Прессование малых
линз—автомат РВМ, прессование больших линз—
ручной пресс ЭПР
Ванная печь непрерывного
действия с фидерным питанием.
Прессование на автомате РВМ
Ванная печь непрерывного
действия. Горшковая печь. Прессовыду-
ванне на полуавтомате Шнллера,
ручное выдувание
Двух- и четырехгоршковая печь.
Выработка на ручном прессе ЭПР
Ванная печь непрерывного действия
с рабочим каналом на одну машину
вертикального вытягивания стекла
1 (ВВС), прн малых объемах
производства, одно-двухгоршковая печь,
ручная выработка
Ванная печь периодического
действия. Двух-четырехгоршковая печь.
Прессование на ручном прессе ЭПР
и полуавтомате Пп-Д
Режим варки
среда печи
3
Слабоокнсли-
тельиая или
нейтральная
То же
Слабовосстановительная
То же
температура в *С
засыпки
4
1380-1400
1400-1420
1380-1400
1340-1350
1420-1430
1380-1390
1380-1390
провара
5
1440—1450
1540-1550
1440-1450
1360-1380
1440-1450
1410-1420
1410—1420
осветления
6
1450-1460
1550-1560
1450—1460
1380-1390
1450—1460
1440-1450
1440-1450
Температура
выработки в *С
7
1230-1260
1350-1400
1220-1230
1150-1200
1250-1280
1150-1170
1250-1300
Продолжение табл. 38
Медный рубнн:
для прессованных
фильтров
Оранжевое селено-
во-кадмиевое стекло
для плоских и
прессованных фильтров
Желто- оранжевое
сульфоферрнтное:
для плоских
фильтров
для прессованных
фильтров
Зеленое:
для плоских
фильтров
для
прессованных фильтров
Лунно-белое для
плоских фильтров
Синее:
для плоских
накладных фильтров
для
прессованных фильтров
Горшковая печь. Выработка иа
ручном прессе ЭПР
Двух-н одногоршковая печь.
Выработка на ручном прессе ЭПР и
ручное выдувание
Ванная печь непрерывного
действия. Выработка на одной машине
вертикального вытягивания стекла
Ванная печь непрерывного
действия. При малых объемах
производства—горшковая печь. Выработка на
ручном прессе ЭПР,
Ванная печь непрерывного
действия. Выработка на одной машине
вертикального вытягивания стекла
Горшковая печь. Выработка иа
ручном прессе ЭПР
Ванная печь непрерывного
действия. Выработка иа одной машине
вертикального вытягивания стекла
Ванная печь непрерывного
действия с бесцветной стекломассой.
Камера для варкн цветного стекла.
Вытягивание иа одной машине
вертикального вытягиваиня стекла
Горшковая печь. Выработка на
ручном прессе ЭПР
Восстановительная
Слабовосста-
новительиая
Восстановительная
То же
Окислительная
Слабоокис-
лительнзя или
нейтральная
То же
1400-1420
1370-1380
1380-1400
1380-1400
1380-1400
1380—1400
1380-1440
1380-1400
1380-1400
1450—1460
1420—1440
1430-1440
1430-1440
1430-1440
1400—1450
1430—1440
1440-1450
1440-1450
1460—1470
1440-1450
1440—1450
1440-1450
1450—1460
1460—1470
1440-1450
1460-1470
1460-1470
1200-1220
1150-1170
1200-1230
1230-1250
1230—1250
1250-1280
1230—1250
1240-1250
1280-1300
Светотехнический контроль
Таблица 39
§
Стекла}
1
Бесцветное
прозрачное
Тип изделий
2
Линзы^Фре-
иеля;днсковые
Фары
различного
назначения н формы
Линзы
Френеля поясные
Контролируемое
свойство
3
Коэффициент
общего
пропускания
Сила света
Коэффициент
общего
пропускания
Сила света
Величина
аберрации („шейка
каустики")
Углы
рассеивания
(вертикальный < н
горизонтальный)
Кривая
распределения силы
света
Метод и особенности контроля
1 4
Измерение производится с помощью
интегрирующей сферы (светомерного шара).
Измеряемая лннза устанавливается между
источником света и измерительным
прибором так, чтобы все излучение источника
света, прошедшее через линзу, попало на
прибор
Определяется на расстоянии 17—18 м в
затемненном помещении. Линза
устанавливается в рабочей арматуре.
То же
•
Определяется в затемненной камере с
источником света, фактически работающим
в приборе, н в рабочей арматуре
Определяются на расстоянии 17—18 м в
рабочей арматуре на установке, позволяющей
измерять положение фары в вертикальном
и горизонтальном направлениях
Определяется в затемненном помещении.
Линза устанавливается в рабочей арматуре
Аппаратура и приборы,
применяемые для контроля
1 5 1
Интегрирующая сфера* и
визуальные нлн
фотоэлектрические** фотометры, источник
света, предусмотренный ТУ
Стационарная установка со
сменной рабочей арматурой,
калиброванный фотоэлемент нлн
люксметр
То же
Стационарная установка с
экраном. Источник света,
фактически работающий в приборе
Стационарная установка со
сменной рабочей
арматурой.Фотоэлемент, источник света,
фактически работающий в приборе
Стационарная установка со
сменной рабочей арматурой,
калиброванный фотоэлемент или
люксметр
Продолжение табл. 39
1
Бесцветное
прозрачное
Бесцветное
глушенос
(сплошное или
накла tune) пли
матированное
прозрачное
Цветное глу-
шеное
(сплошное или нак-
ла лое) или
матированное
прозрачное
2
Колпаки,
цилиндры
Пластины,
колпаки,
цилиндры, пла-f
оны
гКолпаки,
цилиндры,
плафоны
3
Коэффициент
общего
пропускания
Коэффициент
общего
пропускания
Коэффициент
отргжеиия
Рассеивающая
способность
Коэффициент
общего
пропускания
Коэффициент
отражения
Рассеивающая
способность
4
Измерение производится с помощью
интегрирующей сферы. Внутрь изделия
помещается источник спета на уровне,
предусмотренном техническими условиями. Арматура
и тип источника света также
предусматриваются ТУ
Измерения производятся с помощью све-
томериого шара при нормальном падении
света на поверхность образца
Измеряется с помощью светомерного
шара сравнением с эталонным коэффициентом ,
отражения. Угол паден !Я светового лучка на
измеряемый н эталонный образцы—45°
Определяется яркостью образца,
измеренной под углами 5е, 2j° н 70е и вычисляется
по формуле:
0 Л20* +Л70*
2*5-
То же
*
5
Интегрирующая сфера £и
визуальные или фотоэлектрические
1 фотометры, источник света в
соответствии с ТУ
Интегрирующая сфера,
осветитель проекционной системы с
углом расхождения не более 3#,
корригированный фотоэлемент, |
экран
'Светомерный шар, осветитель,
фотоэлемент, эталонный образец,
экран
Стационарная установка с
приемником излучения
(фотоэлементом), перемещающимся по
градусной сетке в горизонтальном
и вертикальном направлениях
То же
Продолжение табл. 39
1
Цветное
прозрачное
2
Пластины,
плоские
диск н
3
Цветность
Коэффициент
общего
пропускания
4
Для осветительной арматуры
определяется визуально сравнением с эталоном в
проходящем рассеянном свете. Для других
светотехнических приборов определяется с
помощью светомерного шара и визуального
нлн фотоэлектрическою колориметра
Определение производится с помощью
фотоэлектрических нлн визуальных
фотометров нлн путем расчета по спектральным
кривым пропускания
Светофильтр помещается между
источником света и светопрнемиой частью
прибора возможно ближе к последней
5
Стан 1артный источник света
и диффузно-рассенвающая
поверхность
Интегрирующая сфера,
визуальный колориметр ГОИ или
универсальный
фотоэлектрический колориметр ВНИСИ (УФК)
и стандартный источник света
(источник света и расстояние от
источника света до приемника
излучения выбираются в
соответствии с ТУ)
Универсальный
фотоэлектрический колориметр ВНИСИ
(УФК) или фотоэлектрический
колориметр с непосредственным
отсчетом цвета КНО, нлн
визуальные нлн фотоэлектрические
фотометры
Спектрофотометры,
регистрирующие СФ-2 или СФ-2М, или
монохроматор универсальный
УМ-2, нлн спектрофотометр
кварцевый фотоэлектрический
СФ-4
Продолжение табл. 39
1
2
Колпаки
различного
размера н формы,
цилиндры,
полусферы
и т. д.
3
Цветность
Коэффициент
пропускания
Цветность
4
Определение производится с помощью
визуальных или фотоэлектрических
колориметров, а также путем расчета по
спектральным кривым пропускания
Образец устанавливается так же, как н
при измерении пропускания
Измеряется с помощью интегрирующей
сферы и определяется отношением оспещен-
ностей (или яркостей) участка внутренней
поверхности сферы при установке перед ее
входным отверстием измеряемого
светофильтра н без него. Измеряемый участок
поверхности сферы защищается экраном от
прямых лучей
Измерение производится для участка
фильтра, близкого по форме к плоскому, в
направлении нормали к поверхности
Положение, размер и число измеряемых
участков указываются в технических
условиях. Светофильтр с диафрагмой,
выделяющей измеряемый участок, по возможности
помещается на расстоянии, соответствующим
расстоянию в сигнальном приборе
5
Универсальный
фотоэлектрический колориметр ВНИСИ
(УФК), илн колориметр
непосредственного отсчета КпО илн
визуальный колориметр ГОИ
Для измерения кривой
спектрального пропускания
применяются те же приборы, что и при
определении коэффициента
пропускания методом расчета
Интегрирующая сфера и
универсальный Фотоэлектрический
колориметр (УФК), нлн
визуальные или фотоэлектрические
фотометры
Универсальный
фотоэлектрический колориметр ВНИСИ
(УФК) или визуальный
трехцветный колориметр ГОИ
Продолжение табл. 39
Цветное
прозрачное
Линзы
Френеля дисковые,
ЛИНЗЫ ,СТ£П-,
светомаскировочные линзы
и т. д. „i.
Линзы Френеля
поясные
Коэффициент
пропускания
Цветность
Кривая рас-
пределення силы
света
Цветность
Измерение производится с помощью
интегрирующей сферы методом замещения
измеряемой цветной лннзы линзой такой же
формы, изготовленной из бесцветного
стекла. Линза устанавливается между
источником света и измерительным прибором так,
чтобы все излучение источника света,
прошедшее через линзу, попадало бы в
измерительный прибор, Прн этом значение
коэффициента пропускания бесцветной линзы
принимается равным 1 (100% )
Для линз Френеля по ГОСТ 9242-59, а для
других по эталонам
То же, что и для бесцветных линз
Определяется с помощью
интегрирующей сферы. Через выходное отверстие сферы
измеряется колориметром цветность участка
внутренней поверхности сферы,
защищенного от прямых лучей экраном.
Измеряемая линза устанавливается или вплотную
к входному отверстию сферы, нлн на
расстоянии, обеспечивающим попадание всего
потока, прошедшего через линзу (со стороны
измерительного прибора). Цилиндрические
линзы располагаются так, чтобы источник
света помещался на оси лннзы в ее центре
Интегрирующая сфера и
визуальный трехцветный
колориметр ГОИ, универсальный
фотоэлектрический колориметр
ВНИСИ (УФК) или визуальные
фотоэлектрические фотометры
Те же, что и для бесцветных
линз
Интегрирующая сфера и
визуальный трехцветный
колориметр ГОИ или универсальный
фотоэлектрический колориметр
ВНИСИ (УФК)
* Диаметр интегрирующей сферы (светсмсрного шара) должен быть не менее чем в 4—5 раз больше максимального
размера измеряемого изделия.
** Фотоэлектрические фотометры, использующие фотоэлектрические приемники излучения, должны быть снабжены
светофильтрами, приводящими их спектральную чувствительность к средней кривой вндностн МОК (Международная осветительная
комиссия)
Глава III. Светотехническое стекло
645
Контроль по показателям внешнего вида на соответствие
чертежам и термостойкость производится так же, как и для других
технических стекол, и не имеет специфических особенностей.
Более подробные сведения по светотехническому контролю и
методикам измерений изложены в разделе первом, главе XI и в
соответствующих ГОСТах.
Удельные нормы расхода материалов и химикатов на
производство изделий светотехнического стекла приведены в табл. 40.
Удельные нормы расхода
Таблица 40
Наименование материалов
и химических реактивов
ГОСТ или ТУ
Единица
измерения
I. Сигнальное листовое стекло
Красное накладное стекло
Закись меди
Металлическое олово
Зеленое сплошное стекло
Окись меди
Хромпик калиевый
Молочное накладное стекло
Криолит
Селитра натриевая
Синее стекло
Окись кобальта .....
Окись меди
Селитра натриевая
Для всех цветов
Пиломатериалы для упакгыки . .
Гвозди для упаковки
Бумага оберточная для упаковки
Сода кальцинированная
II. Светофильтры
Красное стекло
Цинковые белила . . . .
Борная кислота
Се;:ен металлический . .
Сернистый кадмий . . . .
Песок
Сода кальцинированная
Зеленое стекло
Окись меди
Хромпик калиевый . . . .
Песок
Сода кальциннреоанная . .
Мел
Поваренная соль
Селитра калиевая . . .
Мышьяк (трехокись) . . .
4469—48
860—41
4469-48
2652—48
ЦМТУ 1253—41
828-41
2144-49
4469—48
828—41
4295—48
4034—48
ТУ
5100—49
кг на 1000 м1
То же
лс* на 1000 м7
кг на 1000 jh'2
То же
кг m
продукции
202—41
2629—44
5455—50
2352—43
ТУ
5100—49
4469—49
2652—48
ТУ
5100-49
ТУ
153—41
1949—43
1973—43
кг на 1000 м2
То же
m
•
m
m
w
ш
p
646
Раздел третий. Техническое стекло
Продолжение табл. 40
III. Линзы рубиновые
(селеновый рубин)
Селен металлический . .
Олово металлическое . .
Окись цинка
Сернистый кадмий . . .
Углекислый барий . . .
Виннокаменная кислота
Поташ
Сода кальцинированная
Борная кислота . . . .
IV. Плафоны опаловые
Криолит
Сода кальцинированная .
Борная кислота . . . .
Свинцовый сурик . .
V. Линзы рубиновые (медны!
рубин)
Олово металлическое
Окись меди
Закись меди
Поташ
Сода кальцинированная .
Виннокаменная кислота.
VI. Бесцветное светотехническое
стекло, вырабатываемое
в ванной печн
Азотнокислый барий . .
Трехокись мышьяка . .
Сода кальцинированная
Селитра калиевая . . .
Доломит боснийский . -
Селен металлический
Поташ
Сульфат аральский .
Мел белгородский .
Окись кобальта . .
Поваренная соль
VII. Шахтное стекло
Борная кислота
Пиломатериалы для упаковки . . . .
Гвозди для упаковки
Бумага оберточно-целлюлозная весом
60—80 г/ж2
5455—50
860-41
202—41
2352—43
2149—50
7404 558
ОСТ. 373
5100—49
2629—44
202—41
5 ЮС—49
2629—44
1787—50
860—41
4469—48
ТУМХП
2166—49
ОСТ 373
5100—49
7404,558
1713—42
1973—43
5100-49
1949—43
ТУ
5455—50
ОСТ 373
ТУ
ТУ
2144—49
153-41
2629—44
4295—48
4034—48
ТУ
продукции
То же
г m
продукции
кг m
продукции
То же
г m
продукции
кг m
продукции
То же
ж3 на 1000 шт.
То же
94
1,092
0.54
Глава III. Светотехническое стекло
647
Продолжение табл. 40
VIII. Маячные линзы
Диаметр линз 500 мм
Сурик свинцовый
Глицерин
Спирт этиловый
Диаметр линз 300 мм
Сурик свинцовый
Глицерин
Спирт этиловый
Диаметр линз 200 мм
Сурик свинцовый
Глицерин
Спирт этиловый
Диаметр линз 140 мм
Сурик свинцовый
Глицерин
Спирт этиловый
Диаметр лннз 210 мм
Сурик свинцовый
Глицерин
Спирт этиловый
Диаметр линз 350 мм
Сурик свинцовый
Глицерин
Спирт этиловый
1787—50
2631—51
278
1787—50
2631—51
278
1787—50
2631—51
278
1787—50
2631—51
278
1787—50
2631—51
278
1787—50
2631—51
278
Глава IV
ЗАКАЛЕННОЕ ЛИСТОВОЕ СТЕКЛО
1. ХАРАКТЕРИСТИКА, КЛАССИФИКАЦИЯ И АССОРТИМЕНТ
Закаленным листовым стеклом называется стекло
любого состава, цвета, формы и размеров, подвергнутое специальной
закалке путем нагревания и быстрого охлаждения, в результате
которой наружные слои стекла приходят в состояние сильного сжатия,
а внутренние — в состояние растяжения, образуя систему
напряжений в стекле, обеспечивающую его высокую механическую и
термическую прочность.
При достижении предела прочности закаленное листовое стекло,
разрушаясь, распадается на мелкие округленной формы осколки,
не имеющие острых режущих" граней.
Закаленные листовые стекла применяют в тех случаях, когда
требуется повышенная механическая прочность при сравнительно
небольшом весе, относительно высокая термостойкость и
безопасность в случае разрушения. Сравнительная характеристика свойств
закаленных и обычных (отожженных) листовых стекол приведена
в табл. 41.
Закаленные листовые стекла изготовляют в основном путем
тепловой обработки неполированного и полированного листового
стекла вертикального вытягивания и непрерывного проката.
Операции резки, сверления отверстий н обработки кромок
листов стекла должны предшествовать закалке, так как закаленные
стекла при проведении этих операций распадаются на мелкие
осколки.
Таблица 41
Сравнительная характеристика закаленных и обычных
листовых стекол вертикального вытягивания
Свойства
Прочность на
удар
Стекла 1
полузакаленные толщиной
2,7—4 мм
При ударе стальным
шаром весом 500 г разрушается
с высоты более 700 мм
закаленные толщиной
6-0,5 мм
При ударе стальным
шаром весом 800 г разрушается
с высоты более 1 200 мм
Глава IV. Закаленное листовое стекло 649
Продолжение табл. 41
Свойства
Стекла
полузакаленные толщиной
2,7-4 мм
закаленные толщиной
6-0,5 мм
Сопротивление
изгибу
Устойчнвост ,
к вибрационным
нагрузкам
Упругость
сность
при разрушении
Устойчивость к
механическим
повреждением
поверхности
Термостойкость
Светостойкость
Светопрозра^-
ность
Теплостойкость
Морозостойкость
Влагостойкость
Неизменяемость!
свойств
В 2—3 раза больше, чем
у ооычиого стекла
В 5—6 раз больше, чем у
обычного стекла
Устойчивы. Продолжительное воздействие
нагрузок не вызывает изменения свойств
вибрационных
Изгибаются под нагрузкой
в 2—3 раза большей, чем
обычное стекло
Со стрелой прогиба в 4—5
раз большей, чем обычное
стекло
При снятии нагрузки приобретают первоначальную
форму
Разрушаются на
остроугольные реж\щие осколки
аналогично оиычному стеклу
Разрушаются на мелкие
осколки с iyiib.Mii нережу-
щнми гранями
I лубокие царапины, заходы и другие повреждения
поверхностей привод ir к разрушение, наступающему
мгновенно ил-1 через некоторый промежуток времени
Примерно в 2—3 раза
выше обычного стекла
Примерно в 1,5—2 раза
выше обычного стекла
Аналогична обычному
стеклу
Практически не изменяют свои свой ства в течение
продолжи гсльнэго времена в условшх те мператур от +160
до —60° С
Примечание. При ударе закаленных стекол в края (у самой кромки)
или в углы прочное!ь уменьшается в 2—3 раза.
Классификация закаленных листовых стекол дана ниже.
Классификация закаленных листовых стекол
Отличительные признаки
Цвет
Прозрачность
Род поверхности
Группы
Бесцветные, цветные
Прозрачные; глушеиые; непрозрачные,
эмалированные; с пониженной прозрачностью, с
полупроводниковыми покрытиями; непрозрачные с
зеркальными покрытиями
Неполированные; полированные; узорчатые;
рифленые
650
Раздел третий. Техническое стекло
Продолжение
1 Отличительные признаки
1 Форма поверхности
1 Степень закалки
Характер разрушения
Характер кривизны
Степень кривизны
Область применения
Группы
1 Плоские; гнутые
| Полузакаленные (степень закалки ~2 NplcM);
закаленные (степень закалки от 2 до —4 N р!см)\
сильно закаленные—сверхпрочное (степень
закалки > 4 N р см)
Остроугольные осколки, аналогичные
отожженному стеклу,—полузакаленные стекла
округленной формы, мелкие осколки с нережущими
гранями—безопасные стекла
Одинарной кривизны (цилиндрические,
конические, линейчатые и др.); двоякой кривизны
(сферические, эллиптические, параболические
и др.); смешанные (цилиндро-конические и др.).
Слабо изогнутые со стрелой прогиба — 200 мм
(например, автомобильные полу панорамные
стекла); сильно изогнутые со стрелой прогиба более
200 мм (например, автомобильные панорамные
стекла)
Для остекления транспорта (автомобилей,
самолетов, судов, железнодорожного и городского
транспорта); для светотехнической аппаратуры 1
(светофильтры, осветительная арматура); для ар- 1
хитектурно-строительных|целей (дверн, полы, по- 1
толки, лестницы, балюстрады, плитки для'стек- I
лобетона и др.); водомерные стекла, щиты для
паромеров; для различных приборов и аппаратов 1
Основной ассортимент выпускаемых промышленностью
закаленных стекол приведен в табл. 42.
Таблица 42
Основной ассортимент закаленных листовых стекол
1 Наименование и назначение изделий
Автомобильные стекла:
а) боковые и перегородки . . .
Стекла для авиационного
триплекса:
Форма
Плоская
Гнутая
| Плоская
/ и гнутая
Плоская
Толщина
в мм
4.5-6.5
4,5—6.5
4-5
6—17
6—30
Степень
закалки N см
2.5—3.4
2.5—3.0
0.8-1.5
1.0-2,5
2,5—4.0
Глава IV. Закаленное листовое стекло
651
Продолжение табл. 42
Наименование и назначение изделий
Электрообогреваемые стекла:
а) триплекс для остекления
электровозов, тепловозов,
трамваев, троллейбусов, авто-
б) стекла для зеркал, каминов и
Стеклянные двери, перегородки,
1 Стекла для различных приборов и
1 Остекление детских учреждений
I психиатрических больниц, парников
1 Остекление железнодорожных
вагонов, кабин подъемных краисв, трак-
1 торов, судов морского и речного фло-
1га и других видов транспорта ....
Форма
Плоская
Толщина
в мм
4-5
9-11
10-25
2,5-5
5,5—30
2,7-4.0
5,5—6,5
Степень за- 1
калки N см 1
1-2
2,5—3,5
2,5—3.5
1—2,5
2.5—4.0
, 1.0—2.0
2,5—3,5 J
2. ПРОИЗВОДСТВО ПЛОСКИХ И ГНУТЫХ ЗАКАЛЕННЫХ
СТЕКОЛ
Плоские листовые закаленные и полузакаленные стекла
производят так называемым вертикальным способом на установках,
состоящих из электропечи сопротивления н обдувочного (воздухо-
струиного) устройства, расположенных на одной оси.
Вертикальным этот способ назван потому, что стекло
подвергается всем операциям, будучи подвешенным в вертикальном
положении на зажимах.
Гнутые листовые закаленные стекла изготовляют также
вертикальным способом, однако стекло, нагретое в электропечи, прежде
чем поступить в воздухоструйную решетку, подвергают
принудительному изгибанию с помощью формующих частей пресса,
расположенного между печью и обдувочной решеткой.
На стр. 652 приведена типовая технологическая схема закалки
листовых плоских и гнутых стекол вертикальным способом.
Гнутые полупанорамные и панорамные закаленные стекла для
автомобилей, имеющие большие габариты и сложный профиль,
изготовляют преимущественно горизонтальным способом
моллирования и закалки на установках, состоящих из од-
ной-двух или многокамерных электропечей и обдувочного (воздухо-
струйного) устройства, соединенных рельсовым путем, по которому
перемещается каретка с профилированной штырьевой рамкой,
несущей стекло в горизонтальном положении.
Типовая технологическая схема изготовления автомобильного
полупанорамного и панорамного закаленного стекла горизонтальным
способом приведена на стр. 652.
652
Раздел третий. Техническое стекло
Технологическая схема производства плоского и гнутого закаленного
стекла на вертикальных установках
I Резка стекол на форматы
I
Обработка кромок
Подготовка стекла
I
I Нагревание в электропечи
Охлаждение в обдувочном
устройстве
I
Контроль продукции
Гнутье пресс-формами
рычажно! о пресса
Охлаждение в обдувочном
устройстве
\
Контроль продукции
Технологическая схема изготовления гнутого полупанорамного
и панорамного закаленного стекла на горизонтальных установках
Резка стекла на форматы
*
Обработка кромок
Подготовка стекла (мойка, протирка, замер толщины)
*
Подогрев каретки с профилированной рамкой в электропечи
4
Укладка стекла на рамку
I Моллирование стекла в электропечи |
I Выравнивание температуры согнутого стекла в электропечи I
I Охлаждение в воздухоструйиом обдувочном устройстве I
Таблица 43
Примерные режимы гнутья и закалки некоторых видов листовых стекол
Стекола
Ветровое и заднее гнутое
автомобиля .Москвич* . . .
Ветровое н заднее полу-
панорамиое автомобиля .Вол-
Плоское закаленное
широкого ассортимента ....
Вертикальный способ
нагревание
о
•
е
я
а,
я
ей
с
2
н
700-720
600-
650
620—
660
s|
0
« at Я
d» ч S
о. н
0*« V
38-
42
43—50
37
45
0
s
я
о л
18
фо
ссе в
3 8.
о,
0 0
4-6
4—6
охлаждение
мешками
>яние
решет
§ Л
я >>_
СкЧ*
120
125.
ПО—
130
4
Я С
х о
о S С '
ние в
ходе
рт. с
S -3 ж
я я
е(Х О
38-
40
43
35-
40
Горизонтальный способ
моллнровайне
я я
И и
о п
а в ме
юго и
о* s |
S3" '
н So
-
700—720
s
S£
га
0 У
я 2
о,6
а» О,
н и се
630-660
к
s
Я
я
О 1
1
2
3§ 1
о. '
0 0
3—4
выравнивание
температур [
о
0
я
а
&
я
о,
О)
с
£
н
700-720
! Я
0
4»
о.
"
1-1.5
(
654
Раздел третий. Техническое стекло
В табл. 43 приведены режимы гнутья и закалки некоторых
видов листовых стекол.
В производстве листовых закаленных стекол применяют
следующее оборудование:
1) электрические печи сопротивления, снабженные
измерительной и регулирующей аппаратурой;
2) обдувочные устройства, состоящие из воздухоструйных
решеток и компрессорных машин (вентиляторов или воздуходувок),
подающих сжатый воздух в воздухоструйные решетки;
3) оборудование для транспортирования, подвешивания и
крепления стекла, состоящее из специальных тележек, передвигающихся
по подвесным путям, к несущей раме которых при помощи
регулирующих подвесок на зажимах специальной конструкции
подвешивают стекло;
4) пресс для гнутья стекол (в случае производства гнутых
листовых закаленных стекол).
Электрические печи сопротивления для закалки стекол
представляют собой камеру, торцовые стороны которой закрыты
дверцами; в дверцах имеются сквозные щели для перемещения
несущей рамы тележки. Внутренняя кладка стенок печи, на которой
расположены нагревательные элементы, осуществлена из фасонных
шамотных кирпичей или керамических плит с пазами для крепления
спиралей. Наружный кожух печи выполнен из листового железа
на жестком каркасе. Пространство между внутренней кладкой
стенок печи и наружным кожухом заполняют термоизоляционным
материалом.
Основные технические данные по трем электрическим печам
для закалки и гнутья листовых стекол приведены в табл. 44.
На рис. 38 и 39 приведены примерные схемы электропечей для
гнутья и закалки стекол.
Таблица 44
Основные технические характеристики некоторых электропечей
для гнутья и закалки листовых стекол
Типы
электропечей
Вертикальная для за-
Вертикальная для гиу-
Горизонтальная для
моллирования и закалки
Размеры рабочего
пространства печи в мм
2 000X800X300
2 000x800x500
2 100X1 300X600.
2 300x1350x1000
Суммарная мощность
печи в кет
80-100
90-110
120-170
Глава IV. Закаленное листовое стекло
655
-230(1-
1520-
К механизму
подъема
Рис. 38. Вертикальная
электропечь для гнутья
и закалки стекол
( I 'I || ( I ' ' Т
Рис. 39. Горизонтальная электропечь для гнутья и закалки стекол
/ — огнеупорная кладка; 2 — теплоизоляция; 3 — обвязка; 4 — пазы для
электронагревателей
656
Раздел третий. Техническое стекло
vbtfW tfW*
Z°y°4>V*£% ' ' 1ао<?г*>Л>
Рис. 40. Секционная обдувочная решетка для закалки плоского
стекла
1 — решетка обдувочная; 2 — эксцентриковый механизм; 3 — воздухил-.д
подвижной; 4 — диафрагма; 5 — клапан переводной
Рис. 41. Секционная
обдувочная решетка для закалки
гнутых стекол
Рис. 42. Ротационная обдувочная решетка конструкции
инж. Грачева
Глава IV. Закаленное листовое стекло
657
Рис. 43. Горизонтальное
обдувочное устройство
для гнутья
автомобильных стекол
/ — нижняя обдувочная
решетка; 2 — верхняя
обдувочная решетка: 3 — тройник
с отводом; 4 — рама
подвески; 5 — гибкое соединение;
6 — подъемное устройство;
7 — воздуховод
Рис. 44. Схема расположения сопел в решетках
а — секционного типа; б — ротационного типа
658
Раздел третий. Техническое стекло
щ
CZ3
Н~К\
Рис. 45. Типовые конструкции зажимов
Рис. 46. Подвески для зажимов
|!!|
hi
t»<d
-34 —
Я
5^-
й
Ь <d
Глава IV. Закаленное листовое стекло 659
Обдувочные устройства. Закалку листовых стекол
осуществляют преимущественно воздухоструйным способом в обду-
вочных решетках, подающих сжатый воздух перпендикулярно
поверхности листа через большое количество отверстий (сопел)
малого диаметра, расположенных в шахматном порядке. Решетку
приводят либо в возвратно-поступательное, либо во вращательное
движение для более равномерного охлаждения стекла. При закалке
гнутых стекол применяют профильные воздухоструйные решетки,
изогнутые в соответствии с профилем закаляемых стекол. Основные
технические данные по некоторым воздухоструйным решеткам
приведены в табл. 45. Типовые конструкции обдувочных решеток
приведены иа рис. 40—43. На рис. 44 приведены типовые схемы
расположения сопел в обдувочных решетках.
В воздухоструйные решетки сжатый воздух подают
воздуходувками или вентиляторами среднего и высокого давления. Послед-
^Ш
ж
m
b=R
ДД^И
Ж
1-™ ж
£
i^
щ
Рис. 47. Пресс с гипсовыми формами для
гнутья стекла
ние применяют в некоторых случаях по два при последовательном
их соединении.
Оборудование для транспортирования,
подвешивания и крепления стекол. Транспортирование
стекла в печь и воздухоструиную решетку осуществляют при помощи
специальных тележек, которые передвигаются по подвесным путям
ручным или механическим способом. К центральной штанге
тележки на двух вертикальных тягах крепят железную полосу, к которой
на специальных зажимах подвешивают стекло в вертикальном
положении. Для более равномерного распределения веса стекла в
некоторых случаях применяют регулируемые по высоте подвески.
Основные технические характеристики некоторых воздухоструйиых решеток
дли изготовления плоского и гнутого закаленного стекла
Таблица 45
Наименование
духоструйиых
решеток
Коробчатые*
Секционные
Трубчатые
Ротационные
* Поми
Размеры
в мм
1.6x0,8
До 2x0,8
До 2X0,8
Диаметр
до 1,5
мо качающг
Диаметр отверстий
сопел в мм
3-5
4-5
4—5
4-5
1ХСЯ ИМ(
[Шаг
отверстия
в мм
25-50
35-50
35—50
25-28
по радиусу
50, по
окружности
!ются иепод
Характеристика движения
решеток
характер
движения
Возвратно-
поступательное
То же
я
Вращательное
вижные.
амплитуда
качания
в мм
До 50, но
ие менее
половины
шага
между
центрами
отверстия
То же
скорость
качания
или
вращения
в кач'млн
100-150
100-150
120-150
50-75
обман
Скорость лобового
потока воздуха у
стекла в м'сек
10-13
4
Скорость
параллельных потоков воздуха
у стекла ъ м'сек
4
10
Средняя
скорость
эвакуации воздуха
м,сек
1
7,8 — верхняя
щель,
3,5—торцовая щель,
2—
эвакуационная щель
4,5
Примечание
Применяются
для тонких стекол
небольших
размеров
Имеют
наибольшее
распространение
Преимущества — отсутствие
отклонения
стекол к
поверхностям решетки
Недостатки —
низкий
коэффициент
использования, сложность
и громоздкость
конструкции
Глава IV. Закаленное листовое стекло
661
Типовые конструкции зажимов, подвесок показаны на рис. 45 и 46.
При закалке специальных листовых стекол применяют также
подвешивающую рамку.
Пресс для гиутья (рис. 47) представляет собой механизм
автоматического или ручного управления, формующими частями
которого являются гипсовые или металлические асбестированные формы,
укрепленные на каркасе в вертикальном положении.
В табл. 46 даны некоторые технические показатели
производства закаленного листового стекла.
Таблица 46
Технические показатели производства закаленного листового стекла
Закаленные стекла
Расходные
коэффициенты
неполированного
стекла
полированного
стекла
Производительность
одной установки
закалки в
тыс. м1 в год
Коэффициент
выхода годной
продукции
Плоские. .
Гнутые . .
Панорамные
1.5
1.69
2,31
75—100
40—45
26-30
,0,96
0,77—0,86
0,62
Применение. Производительность установки для закалки зависит от
ассортимента.
3. КОНТРОЛЬ И МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ ЛИСТОВЫХ
ЗАКАЛЕННЫХ СТЕКОЛ
Закаленные стекла того или иного типа и назначения
подвергают проверке и испытаниям в соответствии с ГОСТ 5727—57 на
плоское безопасное стекло или ТУ на гнутые закаленные стекла или
специальные виды закаленного стекла.
Основные методы контроля и испытаний стекла приведены
ниже.
Методы контроля и испытания стекла
Элементы контроля
Проверка внешних дефектов
Методика испытания
Определяют осмотром невооруженным
глазом в проходящем свете, помещая изделие
на расстоянии 0,6 м от глаза наблюдателя
перпендикулярно лучу зрения, в условиях
нормального дневного освещения. Размеры
дефектов определяют при помощи линейки,
штангенциркуля и других измерительных
инструментов
662 Раздел третий. Техническое стекло
Продолжение
Элементы контроля
Методика испытания
Проверка габаритов и толщи-
Прове рка кривизны стекол
Определение светопрозрачно-
сти н оптических искажений
Определение равномерности и
степени закалки (ГОСТом не
предусмотрено)
Испытание механической
прочности
Определение термической
устойчивости
Правильность размеров прямоугольных
изделий проверяют путем обмера стальной
измерительной линейкой или рулеткой. Форму
и размеры фигурных изделий определяют
шаблонами. Толщину измеряют микрометром
в четырех точках стекла. При этом ра.-но-
толщинность не должна превышать 0,4 мм
Кривизну (степень деформации) плоских
стекол проверяют путем наложения нх на
выверенную горизонтальную плоскость н
замера стрелы прогиба щупом или
калиброванным клином. Изменение кривизны гнутых
стекол проверяют наложением их на
профилированный контрольный шаблон и
измерением величины зазора между стеклом и
шаблоном
Методику определения светопрозрачнести
н оптических искажений в стеклах см. раздел
первый, главы IX и XI
Количественное определение напряжений
осуществляется на контрольных образцах той
же толщины, что н закаляемые изделия.
Линейные размеры контрольного образца
должны быть более четырехкратной толщины
его. Закалку производят сразу по получении
данной партии стекол. Контроль
равномерности закалки изделий осуществляется в
полярископе
Прочность закаленного стекла на удар
определяют падением стального шара весом
800 г с наибольшей высоты на лист стекла,
лежащий горизонтально -на двух опорах
Прочность закаленного стекла на изгиб
определяют на прессе н выражают в кГ;смК
Испытуемый образец помещают на двух
Опорах и по средней линии между опорами
изгибают металлической призмой,
закрепленной иа верхней подвижной плите пресса
Характер разрушения закаленного стекла
определяют величиной осколков, получаемых
при разрушении стекла свободно падающим
шаром
Термическую устойчивость, закаленного
стекла характеризуют максимальной
разностью температур, которую оно выдерживает
при помещении равномерно нагретого в
электропечи или жидкестной ванне образца в
холодную воду нли при обливании его
водяным душем
Глава V
ЛИСТОВОЕ СТЕКЛО ТРИПЛЕКС
1. ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ
Стекло «триплекс»1 представляет собой трехслойное изделие,
состоящее из двух листов стекла, прочно связанных находящейся
между ними прозрачной эластичной прокладкой. Такое сочетание
хрупкого материала стекла с эластичным материалом прокладки
обеспечивает триплексу свойство безосколочности, т. е. способность
изделия не давать отлетающих или отделяющихся осколков при
разрушении стекла от ударов или толчков.
При ударах — даже значительной силы — все осколки
хрупкого растрескавшегося стекла прочно удерживаются на внутренней
эластичной прокладке триплекса, сохранившей полностью свою
целость, или же получившей лишь разрывы в отдельных местах.
Триплекс хорошего качества в целом состоянии трудно отличить
по внешнему виду его поля от обыкновенного однослойного или же
закаленного стекла.
Слоистое строение триплекса может быть обнаружено при
рассмотрении его торцовых поверхностей, где могут быть ясно
различены три составляющих его слоя.
При ударе в триплексе возникает сеть трещин,
ориентированных чаще всего как радиально, так и концентрично по отношению к
месту удара. Опасных режущих осколков кинжаловидной формы,
типичных для обыкновенного листового стекла при его разрушении,
триплекс не образует. Поэтому триплекс относят к группе стекол
безопасных или защитных. К этой же группе принадлежат также
закаленное и армированное стекла (с металлической сеткой внутри).
Будучи слоистым изделием, триплекс обладает значительно
большей гибкостью, чем обыкновенное однослойное стекло той же
толщины. По гибкости триплекс уступает лишь закаленному стеклу.
В группе плоских стекол стоимость триплекса значительно
превосходит стоимость однослойных стекол как незакаленных, так и
закаленных. Так, например, для плоских неполированных стекол
толщиной 5; 6 и 6,5 мм отпускные цены (в руб.) составляют
ориентировочно (за 1 лс2):
1 От латинского triplex — тройной
бб4 Раздел третий. Техническое ctesAO
Обыкновенное однослойное незакаленное необработанное
стекло (3-го ключа) 1,66
Закаленное стекло 4.36
Триплекс на бутафольной пленке ... .... 12,65
Разница в ценах на полированные стекла тех же категорий, а
также на гнутые стекла еще более значительна.
В связи с этим в автостеклах массового выпуска триплекс
частично вытесняется закаленным стеклом. Однако триплекс не
вытесняется полностью более дешевым закаленным стеклом.
Общий объем годового производства триплекса и закаленного
стекла приведен в табл. 47.
Таблица 47
Выпуск триплекса и закаленного стекла
Стекла
1951
241
427
36
1955
421
950
30.5
Годы
1S53
465
1210
28
1950
501
1679
23
1931
522
2022
20,5
В последние годы наряду с плоским триплексом в
автомобильной и авиационной промышленности стали все шире применять
гнутый триплекс различной степени кривизны и различных
размеров: малоизогнутый, иногда называемый полупанорамным (для
автомобилей «Москвич», «Волга») и сильно изогнутый — панорамный
(ЗИЛ-111; ЗИЛ-130Л и др.) (рис. 48).
Рис. 48. Профили некоторых гнутых стекол (ветровые для
автомобилей)
а —«Москвич»: б —«Волга»; в — ЗИЛ-111
Глава V. Листовое стекло триплекс
665
По классификационному признаку стекло триплекс
подразделяют на следующие виды:
Классификация стекла триплекс
Род поверхности
Форма поверхности
Характер кривисны
Степень криви:ни
Угол между
крайними касательными к
гнутой поверхности (см.
рис. 48)
Толщина
Термостойкость
(способность выдерживать
без изменения резкую
смену температур)
Теплостойкость
(способность выдерживать
без изменения
длительное воздействие
высокой температуры)
Обработка стекол по
контуру (рис. 49)
Наличие внутреннего
электрообогрева
Теплопог лощение
Склеивающий
материал
Область применения
Место установки
НеполироваинаяГполированная
Плоская; гнутая
( ' Одинарная (цилиндрические, конические
| и другие линейчатые поверхности)
Двоякая (сферические, эллиптические,
параболические, парусные и др.)
I Смешанная (цилиндро-конические н др)
г Слабо изогнутые—со стрелой
прогиба—до 200 мм (например, автомобильные
полупаиорамные)
Сильно изогнутые—со стрелой прогиба
более 200 мм (например, автомобильное
L панорамное)
Непанорамное (угол более 100"), полу-
панорамиое (угол 60—90*), панорамное
(угол менее 45°)
Утоненное (4—4,5 мм), обыкновенное,
нормальное (5—6 мм), двойное или
утолщенное (6—7,5 мм), специального заказа
(более 7,5 мм)
Обыкновенное, термостойкое: а) с
применением закаленного стекла; б) нз
стекла особого состава с низким
коэффициентом теплового расширения
Обыкновенное, нормальное (до-|-60вС),
теплостойкое (до+Пб0; 125°, lSO^C и т.д.)
Обрезной необточенный, с затупленными
кромками, с фацетированными торцами,
с краем, обработанным полуваликом
(полированный), с краем, обработанным
валиком (полированный)
Неэлектрообогревное, электрообогрев-
ное: а) сеточное; б) с полупроводниковой
пленкой
Нормальное, детермальное, теплопогло-
щающее
Целлулоидный, ацетнлцеллюлозный
(целлоновый), акрилатиый (метилметакрн-
латный), мовнтальный (поливинилацеталь-
ный}, бутафольный (полнвннилбутираль-
ный)
Автомобильные, авиационные, судовые
(рулевых рубок, иллюмннаторные),
маячные, железнодорожные (вагонный, паро-
во: ныи), приборные и для смотровых
отверстии аппаратов
F* Ветровое (передннй,1* лобовой), боковое
(двери, окна, борта автомобиля, кабины),
заднее (заднего окна) и пр.
666
Раздел третий. Техническое стекло
а) 6) б)
Рис. 49. Триплекс с различно обработанной кромкой
а — притуплённая; б — прямая фаска; в —край полуваликом: г— край
валиком
Данные о качественных показателях триплекса приведены в
табл. 48.
Таблица 48
Характерные качественные показатели стекол триплекса
Показатель
Сущность показателя
Требования к изделиям
по данному показателю
Светопрозрачность
(зависит от качества
примененного стекла
н склеивающего
материала) ",
Светостойкость
(зависит от рода
склеивающего материала)
Безмутность ~!
'(зависит от
применяемого склеивающего
материала и чистоты при
операциях склейки)
Неискажаемость
изображений (зависит
главным образом от
внешних поверхностей
стекол и от
правильного распределения
склеивающего слоя)
Оптические
Коэффициент общего
свстопропуекания, т. е.
отношение светового
потока, прошедшего сквозь
стекло (с сохранением
своей направленности) к
потоку, падающему на
стекло
Отсутствие видимых
изменений при
длительном воздействии света и
прямых солнечных лучей
Отсутствие
светорассеяния, вызывающего
уменьшение контраста
изображения (посветление
темных мест и
потемнение светлых)
Сохранение
действительного изображения
предмета при
рассматривании сквозь изделие
Для автомобильного^!
триплекса (ГОСТ 8435—57;|
не менее 84%. Другие ви"
ды триплекса в
зависимости от толщины от 69 до
76% (по врем., или пос-
тоян. ТУ)
Непоявление
дополнительной окрашенности
изделия и снижения свето-
пропускания за пределы
установленной ТУ
величины (1%)
Для автомобильного
триплекса не
фиксировано; для авиационного—све-|
торассеяние не более
—3
0,7-10 стильбов на фот
Для автомобильного
плоского триплекса
отсутствие заметных
искажений при визировании
сквозь стекло под углом
35Q (ветровое стекло) или
|45° (прочие): ГОСТ
8435—57
Для прочих видов
триплекса
устанавливается допустимый угол
отклонения проходящего
луча. В зависимости от
рода изделия норма
изменяется
Глава V. Листовое стекло триплекс 667
Продолжение табл. 48
Теплостойкость
(зависит от примененного
склеивающего
органического материала и
материала обрамления)
Термоводостойкость
(зависит от
термостойкости примененного
стекла и качества
склейки)
Устойчивость прн
термоударе:
а) Внутренний
термоудар
электронагрева
6) Внешний
термоудар (зависит от
условий нагрева и
термостойкости
стекол)
Морозостойкость
(зависит от качества
склейки и
.склеивающего материала)
Термические
Способность изделия
противостоять
длительному действию
повышенной температуры без
возникновения при этом
каких-либо видимых
изменений
Способность изделия
противостоять действию
холодной воды (душа) на
согретое изделие без
возникновения видимых
изменений
Способность
охлажденного изделия переносить
без всяких видимых
изменений нагрев от
включения электрообогревного
элемента
Способность изделия
переносить без всяких
видимых изменений
кратковременное воздействие
тепловой^ энергии значнтель-]
ной интенсивности. Ла-
раметрьГ_обусловлены ТУ
Способность изделия
переносить воздействие
низких температур без
каких-либо видимых
изменений
Для автомобильного
триплекса ГОСТ 8435—57
требует 60ЭС. Фактнч. бу-
таф. трипл. прн 80—100°С
сильно размягчается и
обнаруживает
значительную текучесть, ухудшая
оптические качества
изделия. Термостойкость
триплекса, изготовленного!
на базе поливинилбутира-
ля (ПВБ н БН)—до
100—120°С
К автомобильному трн-
плексу подобные
требования ие предъявляются.
К некоторым видам
изделия применяют душ
(0,0003 л воды на 1 см2
в 1 мин.). Температура
изделия 60±2°С. Перепад
температуры 35±5°С
К автомобильному
триплексу эти требования не
предъявляются
К некоторым видам
изделия применяется
охлаждение до —60° н в этих
условиях включается
электрообогрев на
полную мощность,
обусловленную техническими
условиями
В каждом отдельном
случае параметры
устанавливаются особо в
зависимости от условий
эксплуатации изделия
Обычно обусловлнва
ется охлаждение до —60вС
в течение 6 час. В отдель
ных случаях
обусловливается ТУ особо
668
Раздел третий. Гехническое стекло
Продолжение табл. 48
Поверхностные
10
Незапотеванне и
незаиндевение
(зависит от степени
обогревания нзделняи
окружающих условий)
Несмачиваемость
(зависит от
специальной обработки
поверхности стекла кремний-
органическими
соединениями)
Способность изделия
сохранить свою
поверхность незанндевевшей и
незапотевшей при пере-
несепии изделия из холод-1
ной среды в теплый влаж-]
ный воздух
Отсутствие обычного
прилипания воды в виде
пленки или капель к
поверхности изделия и
создание
удовлетворительной видимости
Сохранение чистой
поверхности изделием,
находившимся в течение 2 час.
в среде с температурой
—60С и затем
перенесенным в помещение с
комнатной температурой
с влажностью воздуха
40—80 %
Сохранение
удовлетворительной видимости
вертикально расположенного
стекла при облнванин его
струей воды
Электрические (при наличии влектрообогрева)
12
Равномерность и
непрерывность
электрообогрева (зависит
от качества
изготовления электрообог-
ревного элемента)
Электросопротивление
а) Нагревательного
элемента
а) Отсутствие
значительной разницы в нагреве
отдельных частей
обогреваемого поля
при токопроводящей
пленке
б) Отсутствие пропусков
в нагреве поля при
сеточном обогреве
а) Электрическое
сопротивление: удельное,
относящееся к 1 см*
пленки и
общее—между токоподводящнмн
шинкамн изделия (в
ом)
а) Разница во времени
(отставание в
расплавлении парафина на
одних частях поля
нзделня по сравнению с
другими) не более
5 мин.
б) Полное отсутствие
нерасплавленной пленки
парафина по всему
обогреваемому полю. К
автомобильному
триплексу это требование
не предъявляется
Удельное
сопротивление межд)
противоположными сторонами квадрата
на поверхности стекла со
стороной 1 см по ТУ
различное, например, 30; 50;
100 ом
Глава V. Листовое стекло триплекс
669
Продолжение табл. 48
б) Терм исторов
(специальных
датчиков)
в) Изоляции
13
15
Прочность прн
одностороннем давлении
Прочность по отно
шенчю к удару
(безосколочность)
Малоосколочность
при поражении пулей
б) Электрическое
сопротивление термисторов-
датчиков, изменяющих
свое сопротивление
(в ом) с изменением
температуры
в) Сопротивление
изоляции (в мгом) между
контактами
электрообогрева и
обрамлением
Механические
Способность изделия
переносить без
разрушения н видимых дефектов
внешнее равномерно
распределенное
одностороннее давление
Способность изделия
при ударе падающим
стальным шаром не давать]
отлетающих или
отделяющихся осколков
Способность изделия
прн пробивании его
пулей давать ограниченное
количество осколков, не
превосходящих
установленной нормы
Сопротивление тер-
мисторов по ТУ должно на
ходнться в пределах 5000—
8 000 ом
Сопротивление
изоляции не должно быть
меньше 20—50 мгом (в
зависимости от индекса
изделия). К автомобильному
триплексу это требование
не предъявляется
Неизменяемость при
воздействии
гидравлического давления,
задаваемого ТУ в зависимости
от толщины и габаритов
изделия (например, 1; 2;
3 /сг/сл-)
Автомобильные
стекла должны быть безоско-
лочнымн при живой силе
(работе) удара до 0,8 кГм.
К триплексу иных
категорий требований не
предъявляется
Число осколков,
пробивших картонный
экран, установленный
позади стекла, и общий вес
их определяется ТУ в
зависимости от защитных
требований
Примечания: 1. Требования п. 3, б, 7. 9. 10, 11, 12 и 13— к
автомобильному триплексу не предъявляются.
2. Для автомобильного триплекса показатели регламентируются ГОСТ 8435—57
(триплекс бутафольный).
3. Показатель" морозопрочностн, т. е. способности сохранять безосколочные
свойства прн низких температурах (—40°. —60°), ие регламентируется, так
как ни один из видов триплекса полностью не отвечает требованию морозо
прочности.
2. АССОРТИМЕНТ ИЗДЕЛИИ ИЗ ТРИПЛЕКСА (ТАБЛ. 49)
Ассортимент главнейших типов изделий из триплекса
Таблица 49
а
о
п/п
1 |
1
2
3
4
5
6
Вид и типовая форма
изделий
2
Автомобильные^плосн
О 1
л :
□ 0
Автомобильные£гнут
ш>
p-rl
гост,
ОСТ; ТУ
на изделие
3 |
ие ^
ТУСНХ
То же
•
1
ые
ТУ СНХ
То же
Тип (марка)
применяемого
стекла на бу-
тафольной
пленке
4 1
U _:
Вертикального
вытягивания i
полированное
То же
•
Вертикального
вытягивания
полированное
То же
Основные размеры в мм
длина
5
497
351
734
573
1659
1470
ширина
6
443
185
443
396
524
550
диаметр
7 1
-
—
"
—
-
толщина
8 |
6±0,5
6±0,5
6+0,5
6±0,5
6±0,5
6±0,5
стрела
прогиба
9 |
-
—
1 337
320
Назначение
10 |
ЗИЛ-Ill; опускное
передней двери
ЗИЛ-111, поворотное
передней двери
ЗИЛ-Ill; опускное задней
двери
ЗИЛ-111; окно боковины
ЗИЛ-111, ветрового окна
ЗИЛ-111; окна перегородки
10
12
С
О D
О
Судовые плоские
-ф-1
D
ТУ СНХ
ТУ 9-57
ТУ АС
203-66
ТУ 54-57
ТУ СНХ
То же
Вертикального
вытягивания
полированное
Вертикального
вытягивания
неполированное
и полированное
Вертикального
вытягивания
полированное
Вертикального
вытягивания
неполированное
Непрерывного
проката
полированное
То же
1530
1314
1024
1153
462
612
Продолжение табл. 49
ю
— 6+0.5 — ЗИЛ-Ш, окно заднее
6±0,5
6+0,5
4,5—5,5
8-12
10-15
10—15
153,5
242
100
,Волга-, ветровое
ЗИЛ-153 (автобус),
ветровое левое
рМосквнч*, ветровое
Иллюминатор бортовой
Стекло окна рубки
672
Раздел третий. Техническое стекло
3. СВОЙСТВА СТЕКЛА ТРИПЛЕКС
Показатели свойств, которыми принято характеризовать
качество стекла триплекс, изменяются в зависимости от назначения
триплекса и условий его эксплуатации. Их делят обычно на
следующие группы:
1) оптические;
2) термические;
3) характеристики поверхности;
4) параметры электронагрева;
5) механические (прочностные и др.).
Оптические свойства
Светопропускание триплекса определяется
прозрачностью примененного стекла и прозрачностью склеивающего слоя.
Последовательное изменение величины светового потока при
прохождении его сквозь лист стекла по нормали видно из
приведенных данных.
Падает на поверхность поток .... /,
Отражается от первой поверхности . . Л=/ор (1)
Проникает в стекло поток /*=/« (1—р) (2)
—31
Достигает второй поверхности поток /,=/в (1— р)е .... (3)
Отражается от второй поверхности ^»
лоток /4=/0 (I—р)е 'г р . . . (4)
Выходит нз пределов стекла поток . . /5=/* (I—pYe '' .... (5)
где р — коэффициент отражения от поверхности стекла;
е — основание натуральных логарифмов;
р — показатель, характеризующий светопоглощгние данным
стеклом;
/ — толщина стекла.
Для каждого рода стекла величина р может быть определена
по формуле Ламберта — Бера:
т = (1_р)^' (6)
после измерения величины коэффициента светопропускания т
(фотометром)), толщины стекла / и коэффициента отражения р .
Для быстрого решения задач, связанных со светопропусканием,
пользуются номограммой (см. главу IX раздела первого).
Для сопоставления величин светопропускания различных стекол
(имеющих показатель Р от 0,7 до 10%) при толщинах до 10 см
приведена диаграмма (рис. 50).
Цифровые данные по светопропусканию для качественных
стекол вертикального вытягивания или непрерывного проката,
применяемых для склейки триплекса, приведены в табл. 50.
Максимальная светопрозрачность стекла без специальной
обработки поверхности («просветления оптики») не может превышать
92% (при р=4%). При наличии же такой обработки (р=-~1%)
светопрозрачность может быть повышена до-^97%.
При охлаждении лучом стекла не по нормали, а под углом
к плоскости его листа вместо толщины стекла следует принять при
Глава V. Листовое стекло триплекс
Ш
расчете длину пути луча в стекле, а величину р принять
соответственно с данными графика рис. 51.
Путем создания на поверхности стекла тончайшей пленки,
имеющей отличный от стекла коэффициент преломления, удаегся
100
i
Qj
I
I
SO
80
70
ВО
50
ьо
so
20
10
ч
^^
1
-^.
1
|
T^92-e'm \
^T~-^TJ
-^ l""—""!
^O^SO^^^J
^"--■^1
"^^>^Н
t ****•»«,
_ j^S
1 Г*—г— i J
10 15 ZO Z5 30 35 W
Толщина образца 8 см
Ь5
0,7
0,9
t,0
t,Z
1,6
f,S
Zfi
3,0
5M
ч
I
I
I
Рис. 50. Диаграмма общего светопропускания различных стекол
I
S
$ 0 10 20 30 ЬО 50 60 70 80 90
Угол падения луча в град.
Рис. 51. Зависимость коэффициента отражения
света от поверхности стекла от угла падения луча
674
Раздел третий. Техническое стекло
cd оо_
cd
со
л
Н Л
•е-
-в-
*
со
"**
1 се
X
0>
1 н
1 су
-
§
1 ^
1 о
1 н
1 s
1 °*
1 С
1 ^р
1
ю
ее
я:
1 ас
^»
с
сх
топ
1 о>
1 IB
о
ф
1 зс
=f
=
(Г)
°
1
1 w
1 с-
1 *
1 о
С
О
о
о
00
о
г-
о
со
о
ю
о
■<"
о
со
о
СМ
о
_
о
е£
о
СО.
А
ч»" «ОГ- О СМ
CNOXl'in
О) О) О) О) О)
СО — ООО СО
OQOGO)
сооосоо)^
^ см ~ооо
— — — о о
О) О) О) О) О)
•
смслсосо —
ю со см — о
0)0)0)0)0)
«—• ОО) 00 СО
to ю со см eg
О) <7>0)0)СГ>
о —— coco
г- ю»о ч- со
О О) О) О) О)
О) СМ "* f- О
Г-. г~ «О 1Л Ю
1 О) О) О) О) О)
сосог-емю
00 СО Г- Г-- Ю
0)0)0)0)0)
г--г ососо
ООО00Э0
0)0) О) ОО
Г^ЮСО-^О!
о о ооо
CM 741 TV) OJ —«
О) О) О) 0)0
CtN^ tOOO
"* tOt-QCOj
CO —«О 00 to
О ООО) О)
О) О) ОО ОООО
CM lO О) СО 00
1С СО — О 00
ООООО)
О О «-О О ОО
or- —toco
t— Ю '"Г CM —
QQO =ЭО
О) С?) О) О) О)
СО-Г COQCO
oor-toin со
OQOOO
00)00)0)
tOlO ^СОСО
OQXr-(D
— оооо
&Oi&iOiO)
•«г Ю г- г- со
см — оооб
—— — гэо
О) О) О) О) О)
СО LO ОО — -^
■ч- со см см —•
О) ОО) О) О)
Ю ^j ift TJ* сО
00)0)0)0)
О tO CM 00 iQ
Г~ I- 1— tO CO
C) 0)0)0)0
f- ГО ■* CM О
О) О) О) OCT)
О) ОО) ОО)
ОСМ^г tOOO
СМ СМ "» СМ СМ
■*ЮГ-СЛСО
^iotor-o)
ао об оо об об
— OQСО СО
С-0)0)СОЮ
о оо г- г- to
00 ОООО 00 СО
Г- ЮЮЮч»"
ОСМЮОО-н
О) О ОС 1- 1-
00 ОООО ОООО
-* —ОСОЮ
CM tO О) СО 1-
О 3^00 0°^
С) ОООО 00 00
СМ Г-"*— Г-
ЮО)-«Г О)С0
ОСЛО) 00 СО
С) 00 ОО ОООО
Г~ СОЗОчГ J)
0000)00
00)00 00 00
tO 00"* 00 —
О х> -о ел to
-000)0)
00)0) ОООО
СО tO С) СМ"*
СО Ог-Ю СМ
ОС)000)
^*со -«г toco
to ч**см ооо
—. — — — о
OiOiOiOiOi
00 О) CD —CM
OOl-l-'sO Ю
О) О) О) ОО
ООООО
со ■♦intoг-
Г-»СОО>
~-«СМ СО
г£> ■«•СО
сооосО
to о со
г-О) см
ОООООО
LOtOOO
■ч-Г-О
ОООООО
ЮСОСО
— »0 0)
ЮСОЮ
Щ —О
ОО ——
ОООООО
SSS
ОООООО
срою
смою
SSS8
?^Л
sss
г-юсо
ооо
аао>
со соч»"
■«ч- со см
О) 0)0
ооо
00 0)0
. 1
2
0>
S
О»
"5
о
**
2
2
ч
— ее
§
сх
©
СХ
— с
з
к
0>
*5
eg
X
л
н
"~ 3
«о
&
2
_ к
s
tr
о
ю
о
S
2
о
о,
с
CU
S
к
tr
—. 2
S
ft
с'
Глава V. Листовое стекло триплекс
675
резко снизить коэффициент отражения до 0,010—0,015, т. е. в 3—
4 раза. Однако к триплексу применение такой обработки
поверхности еще не практиковалось и технология обработки стекол таких
крупных габаритов не освоена.
При решении задач по светопропусканию стекол с прокладкой
следует учитывать также светопоглошение склеивающего слоя.
Величину светопоглощения следует принимать:
для целлулоида (0,5 мм) 4%;
для бутафоля (0,5 мм) 1—0,5%.
Применение электрообогревной сетки или теплопроводящей
пленки уменьшает светопропускание изделия на 8—10%.
Светостойкость триплекса характеризует его
способность не изменяться под влиянием облучения дневным светом или
на солнце в течение длительного времени.
Светостойкость целлулоидного триплекса весьма
несовершенна: под влиянием света в склеивающем слое появляются
блестящие трещинки; в некоторых местах происходит помутнение и
отслоение пластика от стекла; вся прокладка желтеет и даже
приобретает буроватую окраску.
Светостойкость бутафольного триплекса может считаться
полной: при весьма длительном облучении светопрозрачность
уменьшается не более чем на 1—2%, цветность изменяется не более как
на 1 сатрон1, других же явлений старения или разложения
склеивающего слоя, а также отслоения его от стекла не наблюдается
вовсе.
Безмутность. Под мутностью изображения разумеется
частичная потеря контраста между темными и светлыми частями
изображения. Такое потемнение светлых частей изображения и по-
светление его темных частей приводит к тому, что границы между
светом и тенью становятся хуже различимыми глазом и вся
видимая картина становится словно рассматриваемой сквозь туман или
сквозь матовое или очень мутное стекло.
Окрашенность обыкновенного триплекса обычно весьма
малозаметна.
За рубежом для некоторых машин высших марок начато
применение стекол, окрашенных в «нейтральный» серовато-голубой тон
в целях уменьшения проникновения ультрафиолетовых и главным
образом инфракрасных лучей (так называемое «детермальное»
стекло). При этом общее светопропускание снижается с 86—88 до 72—
73%, т. е. примерно на 15%- Пропускание такими стеклами лучей
различных длин волн приведено на графике рис. 52.
Неискажаемость изображений. При прохождении
светового луча сквозь стекло направление его не всегда остается
неизменным (рис. 53). Смещение z луча (см. рис. 53.4) в
зависимости от угла падения луча а и толщины определяют формулой:
(sin a \
tga— }. (7)
1/2,28 — sin2<x /
1 I сатрон—единица, характеризующая порог чувствительности нормального
человеческого глаза к изменению цвета.
676 Раздел третий. Техническое стекло
0,2 0,5
f,C 1t5 2,0
Длина волн £ мк
Рис. 52. Спектральное светопропускание некоторых
автомобильных стекол
/ — завода «Автостекло», 2 — Крайслер; 3 — Коделяк
Плоснопароллель\
• ное стенло
О) ,
I
\ ;
i
l
^ )
L
Минообразмое
стенло
*№
rt
1
Гнутое стенло
(no дуге нруга)
~&
^
Рис. 53. Различные случаи преломления световых лучей
стеклами
а — луч падает по нормали к поверхности; б — луч падает под
углом к поверхности; 1,3 — луч не отклоняется; 2, 5, 6 — луч
отклоняется; 4 — луч параллельно смещается
Гласа V. Листовое стекло триплекс
6/7
Изменение величины z в зависимости от а (при Ь =1)
представлено на рис. 54.
Угол падения of 6 град
Рис. 54. Смещение луча плоскопараллельным стеклом
Отклонение луча *у ПРИ клинообразном стекле (см. рис. 53,5)
определяют в зависимости от угла падения луча а и угла клина ?
из следующих соотношений:
Y = a1 + a2 — у
(причем а и <р заданы);
sin a2 = 1,51 sin p2; рг = Pi — <f
-и
1
sin Pi =
1.51
Sinaj.
(8)
(9)
(10)
При падении луча под малыми углами Y = '
Зависимость угла у отклонения луча от угла падения луча a
при различных углах клина стекла <р. а именно при ? =1'; 2'; 4';
6'; 8' и 10' (угловых минут), представлена на графике рис. 55.
Отклонение луча Y пр*1 гнутом стекле с радиусом кривизны
R (см. рис. 53,6) при толщине стекла Ъ, коэффициенте
светопреломления стекла п и при падении на поверхность стекла под углом
аь может быть определено из следующих соотношений
(^—задано):
1
sin Pi = sinai; (11)
л
R
**?*=- R + Ь
sin аг;
sina2 =
R
R + Ь
sinai
(12)
(13)
678
Раздел третий. Техническое стекло
и угол
Y=(al + p2)-(a2+pi). (14)
Значения п для стекла и для склеивающего слоя довольно
близки между собой. Поэтому при решении практических задач по
преломлению луча не в стекле, а в триплексе можно полностью
10е 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90*
Угол подсчия ctf
Рис. 55. Отклонение луча клиновым стеклом для различных
углов падения
игнорировать преломление света на границе между стеклом и
пластиком и вести расчет как для однослойного стекла, имеющего
толщину, равную толщине триплекса.
Механические свойства
Наиболее характерным механическим показателем для
триплекса является его безосколочность под воздействием удара.
В зависимости от силы удара (наносимого стальным шаром
весом 800 г диаметром 58 мм) разрушение триплекса и несклеенно-
го стекла при толщине 5,5 мм характеризуется такими данными
(табл. 51).
Характер разрушения триплекса от удара зависит от толщины
составляющих его стекол, степени отжига или закалки их, качества
и толщины пленки и качества склейки.
Для оценки качества склейки автомобильного триплекса
испытания производят ударом стального шара весом 800 г, свободно
падающего с высоты 1 м на образец размером 250x250 мм,
опертый по всему контуру на рамку шириной 10 мм, обшитую резиной
толщиной 4 мм.
Результаты определяются по пятибалльной системе (табл. 52)
Глава V. Листовое стекло триплекс
679
Таблица 51
Характеристика разрушений различных видов стекол
Вид разрушения
Первая утрещнна
Возникновение осколков ■
1 Распадение 'на части . .
Живая сила (работа) удара в кГм |
стекло неклеен
ное толщиной
5,5 мм '
0.30
0.30
0.30
тритекс толщиной 5,5 мм \
на цел!улоиде I на бутафоле
0.35
2.0
(не отделяются)
2.25
2.25
0.20
2.50
(не отделяются)
3.25
Не происходит
Таблица 52
Оценка результатов стандартного удара по пятибалльной системе
Наименование
дефекта
Крошки со
1 стороны удара
Крошки с
обеих сторон
Отлипы
Сквозные
трещины
Расклейка
Осыпание
Характер
дефекта
• 1
Мелкие
кусочки стекла,
отделившиеся
без сбнажения
прокладки
То же
Местное
отставание стекла
от прокладки
Разрыв
прскладкн
1 Отставание
1 прокладки по
всей поверх-
1 ности
Полное
отделение от прок-
1 ладки
Оценка результата удара в баллах 1
1 | , |
3 1
4
5
Допускается
Допускается
Допускается
диаметр 25 мм,
ширина |
С мм
Допускается
диаметр 25 мм,
ширина
6 мм
Допускается
Допускается
Допускается
Допускается
диаметр 15 мм,
ширина
, 3 мм
Не
допускается
Не
допускается
Не допускается
Не допускается
Не допускается
Стандарт на стекио безосколочное на бутафольной прокладке
ограничивается требованием, чтобы при указанном ударе изделия не
распадались на куски и вес крошек не превышал 0,5% веса
образца (ГОСТ 8435—57).
Другим характерным показателем прочности триплекса является
его способность сохранить свою целость при одностороннем
равномерно распределенном по его площади статическом давлении.
К автомобильному триплексу таких требований не предъявляют
680
Раздел третий. Техническое стекло
При сильном сосредоточенном ударе острым предметом
триплекс пробивается насквозь с образованием отверстия, отвечающего
сечению предмета. Вокруг отверстия возникает сеть трещин, однако
отлетающих осколков вне отверстия не образуется. В отношении
поражения разлетающимися осколками бутафольный триплекс
представляет наименьшую опасность и в отношении защиты имеет
значительные преимущества по сравнению с закаленным стеклом.
4. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА ТРИПЛЕКС
Процесс склейки триплекса является основным в общем
технологическом процессе его изготовления. Образование
органического склеивающего слоя достигается следующими различными
приемами:
1,а) применением готового листового или рулонного материала,
помещаемого между стеклами;
б) нанесением раствора пластика на стекло с последующим
испарением растворителя;
II) внесением между стеклами мономера с последующей его
полимеризацией.
Основными этапами технологического процесса склейки для
I группы является:
1) подготовка склеивающего слоя; *
2) удаление воздуха из промежутка между стеклами;
3) сближение и сжатие между собой трех слоев с образованием
контактов между ними;
4) создание высокой адгезии между стеклами н органической
прокладкой с достижением прочной склейки во всех точках поля.
Основными этапами склейки для II группы служат:
1) обеспечение невытекания смеси мономеров из промежутка
между стеклами;
2) проведение требуемыми темпами процесса полимеризации
пластика, введенного между стеклами.
В зависимости от примененного склеивающего материала
отдельные этапы процессов строятся в соответствии со следующим
(табл. 53)
Технологический процесс изготовления автомобильного
триплекса по трем имеющим наибольшее значение в нашей стране способам
представлен схемами (см. стр. 682).
Процесс склейки триплекса на целлулоиде в СССР полностью
ликвидирован.
Процесс же склейки триплекса на бутафоле вальцовым
методом в настоящее время является наиболее прогрессивным для
массового производства.
В производстве плоского бутафольного триплекса операции
мойки, сушки, вальцевания, вакуумировання выполняют с помощью
конвейеров, специальных приспособлений, автоклавов (водяных или
газовых).
К этой группе оборудования следует отнести: конвейеры
мойки — сушки плоских стекол и бутафольной пленки и конвейер
вальцевания плоских пакетов; специальные приспособления (вакуумные
насосы, магистрали, присоединительные краны и т. д.), автоклавы
(водяные или же газовые).
Таблица 53
Технологические процессы склейки триплекса
Материал
склеивающего
слоя
1 '
Целлулоид
Винилит
Плексигум
Мовилит
Мовиталь
Акрилат
1 БутагЬоль
(бутпар)
То же
Способ образования
слоя
2
Применением
листового материала
То же
•
Испарением раствора
То же
Применением
рулонного материала
Применением
мономера (жидкости I)
Применением
рулонного материала
То же
*
Применяемый подслой
3
Желатинный подслой
Желатинный и
целлулоидный
Гидро целлюлозный
Без подслоя
Без подслоя
То же
Способ удаления воздуха из
пакета
4
Вакуумирсвание в
резиновых мешках
То же
Вальцевание
Вытеснение
пластификатором
Вакуумирование в
вакуумном прессе
То же
Сжатие в автоклаве
специального устройства
Вытеснение заливаемым
жидким мономером
Вакуумирование в
резиновых мешках
Вакуумирование и
обработка пластификатором
Вальцевание (прокатка)
Способ достижения
склейки
5 |
Прессование в мешках в
автоклаве
То же
Прессование без мешков
в автоклаве
То же
Прессование в маслоавти-
клавс
Прессование
вакуум-прессом
Прессование в
специальном автоклаве
Термостатирование (без
прессования)
Прессгвание в мешках в
автоклаве
Прессование без мешков
в автоклаве
То же
Технологическая схема изготовления автомобильного триплекса
Триплекс на целлулоиде
Триплекс на бутафоле
Поток целлулоида
Поток стекла
Разметка
Резка по шаблону
I
Раскрой
по шаблону
Мойка, сушка
I
Намазка
дигликол.
Нанесение
желатины
I
Сушка
Сушка
I
Пакетирование
Прессование в автоклаве
I
Фацетирование
Выжигание пазов
I
Осмолка
I
Окончательный контроль
Упаковка
Вакуумированне в мешках 1
(полумокрый вариант)
Поток бутафоля
Поток стекла
Мойка, сушка I Резка по шаблону
1
I
Резка по шаблону Мойка, сушка
Пакетирование
I
Холодное вакуумированне в мешках
Обработка пластификатором
Вылеживание в тепле
Прессование в автоклаве (без мешков)!
Фацетирование
Окончательный контроль
I
Упаковка
(вальцовый вариант)
Поток бутафоля
Поток стекла
Мойка, сушка Режа по шаблону
Резка по шаблону | Мойка, сушка
Пакетирование
I
Вальцевание на конвейере
I
Прессование (без мешков)
Фацетирование
Окончательный контроль
Упаковка
Глава V. Листовое стекло триплекс 683
Моечно-сушильный конвейер для стекол (рис. 56)
Техническая характеристика
Габариты в мм
Рабочая ширина в мм
Отрезок укладки в м
Длина сушильной секции в м
Отрезок съема в м
Скорость движения стекла в м'мин
Количество моечиых щеток (пар)
Диаметр щето шого барабана в мм
Количество подаваемого фоскана в см"Чмин • . .
Количество подаваемое воды в л.мин
Температура воды в *С
Коэффициент использования ленты конвейера
(на ттельно колеблется в зависимости от
ассортимента стекол)
Время прохождения стеклом сушильной секции в
мин
Температура сушильной секции в в С
Коэффициент использования конвейера по
времени
12000X2000X1400
1200
0.5
7.6
1,6
2
2
190
300
25
17—20
0,70
1.3
40—50вС
0.91
Рис. 56. Моечно-сушильный конвейер для стекол
/ — отрезок укладки: 2 —подача 0.5%-иого раствора фоскана: 3 — круглые
моечные щетки; 4 — подача ополаскивающей воды; 5 — ведущие валки;
6 — протирочные горячие барабаны; 7 — вытяжка воздуха; 8 — подача теп*
лого воздуха; 9 — отрезок съема
Моечио-сушильный конвейер для бутафольной пленки (рис. 57)
Техническая характеристика
Габариты в мм 15000x1765x2550
Рабочая ширина в мм
Скорость движения пленки в м'.мин - -
Сухие и моечные (мокрые) щеточные барабаны:
наружный диаметр в мм
скорость движения в об!мин
Количество подаваемой воды в л'мин
Температура воды в секциях в °С:
11
III
Сушильная секция:
количество валиков верхних
нижних
вертикальных полотен
1100
1.3
160
82
16
30
10
10
22
19
высота полотен в м
684
Раздел третий. Техническое стекли
Общая площадь пленки (считая одну сторону)
при ширине 0,93 м в м* 68
Продолжительность пребывания пленки в
сушильной секции в мин ~3Q
Температура сушки в °С 20—26
Относительная влажность воздуха в секции в % 57
Остаточная влажность пленок в % . . 0,9—1.1
19 20 21
21 22 23
Рис. 57. Моечно-сушильный конвейер для бутафольной пленки
1 — размоточный вал; 2 — ходовой валик; 3 — ведущие валики: 4 — первая
пара сухих щеток; 5 — вторая пара сухих щеток; 6 — ходовой валик;
7 —водяной д\'ш первой пары моющих барабанов; 8. 10, 12, 14 — пары
моющих щеточ'иых барабанов; 9, //. 13 — водяные души второй, третьей и
четвертой пары барабанов; 15, 16, 17 — ведущие валики; 18 — угловой валик;
19 — отжимные тканевые планки: 20 — вводящий валик; 21 — валики
сушильной секции, создающие 40 поворотов пленки; 22—24 — выходные ролики
Конвейер подпрессовки пакетов. Предельные режимы подпрес-
совочных конвейеров даны на рис. 58.
160
^ 1Ь0
£ юо
80
60
I ! I ' I "I I I I I Г I I I I I I I I I I I I I I ' П
iW и i i! м М и М
\\Ш мм
щ ММ
Ш N I М I
МшШ Ш
ркг^щ^ м \\ш
7 S
/1 13 15 17 19 21 23 25 2?
Врем/7 3 мин
Рис, 58. График режимов подпрессовки бутафольного триплекса
j _ предельно ужестчеиный; 2 — нормальный рабочий; 3 — предельно
ослабленный
Глава V. Листовое стекло триплекс 685
j ~ p 3 * 1 6 7 в 9 Ю » U П к 15
1-1350-1- >i" #50 4— t50D -4— tfflfl—~ «00 ■!■ /950-
Рис. 59. Конвейер полпрессовки ткетоо
/ — отрезок укладки; 2, 3 — первая и вторая пары вальцов (холодные);
4—I нагревательная секция; 5 — первая пара горячих вальцов. 6— II
нагревательная секция; 7 — нагреватели; 8 — вторая пара горячих вальцов; 9 — III
нагревательная секция; 10 — третья пара горячих вальцов; // — IV
нагревательная секция; 12— четвертая пара горячих вальцов; 13—V нагревательная
секция; 14, 15 — пятая и шестая пара горячих вальцов; 16 — отрезок съема
Техническая характеристика конвейера.
Рабочая ширина рольганга в м 0,9
Скорость движения пакетов в м'мин 0,75
Количество вальцов (пар) 8
Диаметр ва1ьца в мм 285
Толщина резины ва 1ьца в мм 22
Твердость резины по Джонсу (прл шаре диаметром "/в") - 60—70
Температура нагрева пакетов в секциях в °С:
1 60
II 70
III 80
IV 90
V 100
Время прохождения пакетом секции в мин.:
хогодной ~15
горячей 2
I 2
II 2
III 2
IV 2
V 2-3
VI 2
Давлен »е:
удельно? п кГ см" 4
огщее пкГ 900
Ко^ффщюнт нспочь ованчя плоцадч 0,70
Коэфф щ »ент исполь ования по времени . - . 0,95
Отходы в % 3
Автоклав водяной (рис. 60)
Техническая характеристика
Диаметр в мм:
наружны* 1482
внутрении 1 1400
Высота инутреинего цилиндра в мм 2350
Пло падь крышки в мл .... 1.54
Давление:
мачеималыга допустимое в кГ'см* 20
общее на кры ике вт 300
Объем внутренн 1й в л 3080
Вес кры ики с крон итейном в m ... 1,59
Продолжительность подъема крышки в мин. . . . 1,5
Достигаемая температура в °С .... 105
Давлен ie пара в ямеевике в am 2,5
Пропускная способность автоклава (без прессования в
резиновых мс ика\):
загру ка пакетов в одно прессование в м1 70—100
продолжительность одного прессования в час I
число прессований r смену 8
Раздел третий. Техническое стекло
Рис. 60. Схема водяного
автоклава
/ — направляющие крышки;
2 — крышка; 3 — запирающее
кольцо; 4 — зубцы крышки;
5 — зубцы запирающего
кольца; 6 — отверстия для воды и
пара; 7 — паровой змеевик
ймй^Ш
Рис. 61. Тележка-этажерка для прессования триплекса
в автоклаве
/ — рельсовые пути: 2 — подвесные тяги; 3 — рама этажерки; 4 —
полкн этажерки; 5 — секции этажерки; б — пакеты, подлежащие
прессовке
Глиьа V. Листовое стекло триплекс 687
Производительность автоклава: Р=70. 8=560 м2 в смену, или
1680 м2 в сутки, или — 500 000 м2 в год.
Тележку-этажерку (рис. 61) применяют для загрузки пакетов
триплекса в автоклав.
Схема коммуникаций и управления автоклавом представлена на
рис. 62.
Основные данные, определяющие собой производительность
конвейеров, приведены в табл. 54.
Данные по отдельным технологическим операциям приведены в
табл. 55.
Пропускная способность отдельных стадий производства с
учетом неизбежных потерь на них (отходов) должна быть отрегули-
рована в производственном потоке согласно следующему расчету
(табл. 56).
Рис. 62. Схема коммуникаций и управления
автоклавом
Mi—манометр пара; М2—манометр сжатого воздуха,
М3— манометр давления в автоклаве; М* — манометр
давления в гидромагистрали; / — отходящий пар
змеевика; 2 — спуск и подача горячей воды; 3 — подача
острого пара в автоклав; 4 — подача гидравлического дав»
ления в автоклав; 5 — выпуск воды в канализацию; 6 —
подача пара в змеевик; 7 — подача воды в автоклав;
8—выжимание воды из бачка; 9— соединение с
гидронасосом; 10 — дроссельный клапан на 18 и 30 ат\ И —
край открытия и закрытия крышки; 12 — автоклав;
13 — конденсационный горшок; 14 — сливной бачок
горячей воды; 15 — гидравлическая линия; 16 —
водопроводная магистраль; П — компрессорная линия: 18—
канализация; 19— паровая магистраль; 20—воздушный
ресивер: 2/ — гидравлические цилиндры аатвора
Таблица 55
Технологические операции изготовления триплекса на бутафоле
Операция
1
Резка
заготовок стекла
но шаблону
Мойка и
сушка стекла иа
1 конвейере
Мойка и суш-
1 ка бутафольной
пленки
Способ выполнения операции
2
Обведение шаблона, лежащего на
заготовке, алмазом вручную и
отломка кромок
Обработка обеих поверхностей
стекла вра дающимися цилиндри ie-
скнми щетками с п )дачсй моющего
раствора, ополаскиванием вод й,
механизированной протирю й и окон ia-
тельной просушкой теплым
воздухом
Обработка обеих поверхностей
пленки сучими щеточными барабана-
1 ми; обработка моющими щеточными
барабанами с водой; сущка в камере
теплым воздухом (около 60 С)
Основные показатели операции
3
Прои: водительность регчика в ча-
виымостч от размеров и особенно*
стой кенгура колеблется от 90 до
Ь0 м в с пену. Отходы при резке
(окрайки, оой) составляют 20—25%
площади
Пропускная способность,
зависящая >,т размера и формы стекол,—
p=b v-kx »kt n •/,
где 6—рабочая ширина
конвейера;
v — скорость движения стекла;
kx — коэффициент использования
площади конвейера;
ki — коэффициент использования
конвейера по времени;
п — коэффициент выхода стекла:
/ — время рабочее в мин.,
например. />=!,2 х 2,0 х 0,8x0,9x0,99x480=
—820 м- в 8-час. смену
Пропускная способность при
ширине пленки 0,93 м p=b'Vkl-k2't,
где 6 —ширина пленки;
и —скорость движения пленки;.
Дополнительные данные
4 1
Шаблоны должны быть иэгот* в-
лены с отступлением от заданного
контура ровно на 2,5 мм. Го 1Ность
р2зки стекла составляем 1 мм.
Некоторые форматы вырезаются на
специальном станке (автомаге)
При расчетах необходимо
принимать во внимание, htj I) на един
триплекс идет два стекла; 2) 1 м
вымытого стекла отвечае! и.ЗЗо м
готового готного триплекса
Содержание остаточных летучих
и влаги не должно превышать U,S—
1,0% лля автомобильного триплекса
1 (для авиационного не более 0,3%).
Хранение пленки в висячем положо-
1 нии в условиях прохладного сухого
i воздуха
Продолжение табл. 55
Резка плеикн
по шаблонам
Пакетирование
Прокатка па-
к:тои hj
вальцовом
конвейере
(подпрессовочном)
Раскрой полусомкнутыми
ножницами» проводимыми вдоль края
шаблона, или обведение шаблона
чертилкой н разрывание по черте
Складывание пары стекол с
прокладкой их бутафольний пленкой
Предварительная прокатка пакета
холодном состоянии
Нагрев в I секции
Прокатка первая
Нагрев во II секцнн
Прокатка вторая
Нагрев в III секции
Прокатка третья
Нагрев в IV секции
Прокатка четвертая
#1 — коэффициент использования
машины по времени;
ft, — коэффициент выхода пленки;
/ — время работы в мин.
Например: р=0,93х 1.3x0,90x0,93=
= 180=52^ м* в смену (8 час.)
Производительность одной
резчицы в среднем достаточна для резки
на ф фиаты половины выходящей
из конвейера пленки
П юизводительн^сть одной паке-
тир .вшнцы около 100 м1 в смену в
зависимости от ассортимента
Начальная температура 10—15"
Температура нагрева 60е
То же, 70*
. 80е
90°
Коэффициент раскроя колеблется
от 0,6 до 0,30 в зависимости о г
ассортимента. Уточняется пр бной
раскладкой согласно конкретному
заданию
Пакетирование должно
производиться в прохладном помещении (12—
15°) во избежание местного
прилипания пленки к стеклу
Провальцованные пакеты после
просмотра должны прессоваться в
автоклаве без длительного разрыва
по времени. Производительность на
чльцовом конвейере 200 м в смену,
При изменениях основных параметров
линвейера (температуры и
продолжительности) следует руководствоваться
тайными графика—на рис. 58
(средня линия—рабочий режим, крайние—|
федельные режимы)
Продолжение табл. 55
s
Прокатка
пакетов на
вальцовом
конвейере (подпрес-
совочнои)
Прессование
пакетов в
автоклаве
Фацетнровка,
обточка
торцовых
поверхностей
триплекса
Нагрев V секции
Прокатка пятая
Съем и просмотр в отраженном
свете для предварительной оценки
Укладка пакетов на подвесную
этажерку, погружение ее в горячую
воду автоклава; закупорка его и
подъем давления. Режим
прессования: температура 98—105°, давление
18—20 am, продолжительность 1 час
Стачивание торцовых частей
триплекса по всему контуру на фацетных
станках (шайбах) с применением
песка или наждака. Края стекол, не
заключаемые в рамки (свободные),
обычно обрабатываются сверх того на
камне (дистируются) и иногда
полируются на войлочных кругах с крокусом
Температура нагрева 100#
Нагрузка на пару вальцов 900 кг
(напряжение сжатия колеблется от
4 до 8 кГ1см ) в зависимости от
ширины проход, пакета).
Скорость продвижения пакетов
0,75—1,5 м мин
Количество пакетов в одном
прессовании в зависимости от
ассортимента колеблется от 60 до 100 jk2.
Число прессований в смену до 8
Пропускная способность в смену:
минимальная р—60x8=480 м-\
максимальная рззШих 8=800 м1
Производительность фацетчика
сильно колеблется в зависимости от
ассортимента и составляет от 100 до
250 м в смену (8 час.) Дистировка—
примерно на чв времени более
Фацетный станок (чугунная
.шайба") имеет диаметр около 11)00 мм
и делает обычно 200—220 обмин.
Расход песка составляет практически
около 12 кг на 1 м* триплекса
2
1-3
Глава V. Листовое стекло триплекс
691
Характеристика конвейеров
Таблица 54
Конвейер
Элементы характеристики
мсечно-су-
шильный для
стекла
моечно-су-
шильный для
пленки
для подпрес-
совки пакетов
Рабочая ширина конвейера в м .
Скорость продвижения в м'мин .
Коэффициент использования
площади
Коэффициент использования по
времени
Выход годной продукции в % . •
Коэффициент раскроя
Производительность:
в час
в сутки
в год
1.2
2.0
0.70
0.90
100
45 ж1 пар
1080
300 тыс. м2
0,9
1.3
1.0
0.95
100
0.70
46.7 л»
1121 .
300 тыс. м*
0.9
0.75
0.70
0.9S
97
26 ля пакетов
624
200 тыс. *а
Таблица 56
Расчет пропускной способности отдельных стадии производства
Операции
Поток стекла
поступает
в м-
отходит
в %
выдается в л
Поток пленки
поступает
отходит
в%
выдается
Мойка—сушка
Шаблснировка .
Мойка—сушка
Пакетирование . . ■
Вальцевание
Прессование
Фацетирование
Окончательный контроль
345
259
251.2
125.6
123.1
110.8
105.3
25
3
(251.2:2)|
2
10
5
5
259
251,2
125.6
123.1
110,8
105.3
100
181.2
179.4
125,6
125.6
123,1
110.8
105.3
1
30
2
10
5
5
179,4
125.6
125,6
123.1
110.8
105,3
100
5. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ
СТЕКЛА ТРИПЛЕКС
В производстве бутафольного триплекса применяют стекло
вертикального вытягивания и непрерывного проката; бутафоль
рулонный триплексныи автомобильный и авиационный; мешки резиновые
для вакуумнрования.
Стекло неполированное вертикального вытягивания применяют
преимущественно для автомобильного триплекса — особо
отбираемое по качеству от листового оконного стекла вертикального вытя
сивання
692
Раздел третий. Техническое стекло
Технические требования к стеклу для триплекса
ниже.
приведены
Толщина
Контур
2,0; 2.3: 2.8; 3.2; 4.7-5.3 мм
(толщина 4.7—5.3 мм нсо <хошма в случае
изготсвлсн. я триплекс из закаленных
стекол)
Разнотолщинность <0,2 мм
Со ггветствче заданному чертежу
с отклонениями, не
превышающими ±1—2 мм от требуемого контура
Не более 6 угл. мин. отклонения
светового луча (по алоскопу)
Допускаемые для триплекса
дефекты менее, чем в половинном размере
на каждое составляющее стекло (ГОСТ
8435—57 на триплекс)
Волнистость
Местные дефекты:
пуэырн газовые, щелочные,
мошка, царапины волосные
и резкие, свиль, шлиры,
камии. сколы, надколы, от-
лом углов и пр.
П ючче требования—см.
ГОСТ 111—54
Бутафоль рулонный представляет собой пленку,
состоящую из поливинилбутираля, пластифицированного дибутилсебаци-
натом; получают как поливным методом из лакового раствора,
высушиваемого на специальном конвейере, так и экструзионным
методом— путем выдавливания из круговой щели шлиц-аппарата.
Бутафоль выпускают двух марок: А (авиационный) и Ь (для
автомобильного и других родов триплекса).
Поливная пленка содержит дибутилсебацината 16%, экструзион-
ная — 18%.
Основные технические показатели бутафоля приведены в табл.
57, а отдельные виды допускаемых дефектов — в табл. 58.
Стекло полированное вертикального
вытягивания или непрерывного проката применяют лля
легковых машин (ветровые, боковые и задние стекла). Специальных
качественных требований к полированному стеклу,
предназначенному для триплекса, не предъявляется: оценка качества
полированного стекла производится исключительно по ГОСТ 7132—61.
Заготовки стекол, подлежащие дальнейшей разрезке по
шаблонам, должны иметь край для отломки (припуск) не уже 1—1,5 см
для тонких стекол и не уже 2,5— 3,0 см для толстых.
При этом следует учесть, что разрезка ленты стекла ведется
на размеры, кратные 25 мм.
Таблица 57
Основные показатели бутафольной пленки
Элементы характеристик
Светорассеяние в стильбах
Светопоглощение в % на
| Цветность в сатронах/1 мм
Дчя марки
А
0.7—Ю-3
1.7
0.6
Б
Не
определяется
2,0
1.0
Примечание
До ппогрева
/ л irq V. Листовое стекло триплекс
693
Элементы характеристики
Светостойкость в сатронах
Предел прочности при
разрыве в кГ см1
Относительное удлинение
Твердость пленки в мм . .
Адгезия к силикатным стек-
Толщина пленки в мм. • .
Разнотолщннность в мм . .
Длина в м не менее . . .
Содержание летучих в % .
Дефекты'
дыры, пятиа, полосы
недыры, пятна, не отмыва-
Для ь
А |
-
240
150
0.3-0.65
80
0.5±0.05
±0,05
0.6
От 440 до 1100
2.0
Не допу
Продолжение табл. 57
•арки
Б
1.5
200
150
Не
определяется
70
0.5±0.05
±0.05
1.0
От 690 до 930
Не допускаются
Примечание
Не должно
появляться желтых
пятен в клеялхем
слое
J
Гарантируется
изготовителем
К средней толщине
куска
Таблица 58
Отдельные виды допускаемых дефектов
Виды дефектов
Матовые полосы на поверхности
Точки любого вида и цвета*
размером в мм:
0,5—1
1.2—2.0
Непрозрачные включения в мм*. .
Пузыри содовые невымываемые
размером в мм:
0.5—1,0
| * Взаимно заменяются в отношении
Для триплекса марки J
А !
Допускаются ие
оставляющие
следов при трнплексо-
вании
Допускается на
1 м* пленки
5
1
5
5
0.2
Б 1
Допускаются не 1
сс.авляюлхие
следов при триплек- I
сован.ш по
нормали 574
10
2
5
8
4:1. |
694 Раздел третий. Техническое стекло
Продолжение табл. 58
Виды дефектов
Для триплекса марки
Пузыри прозрачные одиночные
разбросанные размером в мм:
0,5—1,0
1.0-2.0
Волос, нити, общей длиной в см .
Пэлупрозрачные пятна, волоски,
гели, волокна в см
30
Не допускаются
4
1.5
30
1
4
1.5
Примечание. Хранить пленку следует в сухом помещении без солнечных
лучей, (вдали ст источника тепла и отопительных приборе в) при температуре
+5—|-25в. Срок хранения—6 месяцев, а эксплуатация (в триплексе)—3 гсда.
в. КОНТРОЛЬ СТЕКЛА ТРИПЛЕКС
Методика испытаний триплекса значительно варьирует в
зависимости от назначения того или иного вида триплекса и
требований, к нему предъявляемых. В частности, различают комплексы
испытаний:
автомобильного триплекса (и аналогичных видов защитных
стекол);
авиационного триплекса (и аналогичных им стекол).
Краткие данные о принятой методике контроля триплекса
приведены ниже.
Методы контроля свойств и качества триплекса
Автомобильный
Авиационный
Светопропускаиие
Определение в процентах
отношения потока, прошедшего сквозь
изделие, к потоку, падающему на изделие.
Используют фотометр с селеновым
фотоэлементом и корригирующим cie-
тофильтром (ГОСТ 8435—57, п. 9 н 27
устанавливают требуемое
светопропускаиие ие менее 84%)
Определение в процентах отношения
потока, прошедшего сквозь изделие, к
потоку, падающему на изделие. Используют
фотометр ИФТ-15
ВТУ и ТУ на соответствующее изделие
определяют размер требуемого
коэффициента светопропускания
Светостойкость
Облучение ртутио-кварцевой
лампой ПРК-2 иа расстоянии 25 см в
течение 48 час.
Светопрсрачность должна
сохранить величину не ниже 84% (ГОСТ
8435—57, п. 12 и 23)
Облучение ртутно-кварцевой лампой
АРК-2 или ПРК-2 на расстоянии 40 см
в течение 48 час.
Не должно возиикать~усиленне
окрашивания более, чем иа 1 сатрон (ВТУ и
ТУ иа соответствующее изделие)
Iлава 1Л Листовое стекло триплекс 695
Продолжение
Автомобильный
Авиационный
Неискажаемость изображений
Применяют визуальную оценку;
изделие не должно давать заметного
искажения при визировании сквозь
изделие под углом 25°
ло) и 35е (прочие)
(ветровое стек-
а) Определение угла отклонения алое*
копом
б) Измерение в наклонных пучках
света: проектирование растровой сетки на
матовый экран и измерение пантографом
стрелы изгиба линий растра в результате
искажения изображения изделием
(допустимая степень изгиба для баз различной
длины установлена ТУ или ВТУ на
изделия различных индексов)
Теплостойкость
Нагрев и выдержка изделия в
регулируемом термостате при
температуре oO±iieC в течение 48 час.
Должно отсутствовать возникновение
видимых изменений в изделии
Нагрев и выдержка в термостате с
решетчатыми полками и с открытым сосудом!
с водой при температуре 60±2*С в
течение 6 час. в условиях 100%-ной
влажности
Термоводостойкость
Требований по термоводостойкости
не предъявляется
Воздействие холодного водяного
душа на предварительно нагретое в
термостате изделие. Температура изделия 60±
±2°С; температура воды 35±53С, нагрев
изделия 6 час.
Интенсивность душевания 0,9003 л
воды на 1 см1 в I мин., продолжительность
15 мин.
Устойчивость при электрообогревном термоударе
Требований ие предъявляется
Помещение изделия в холодильную
камеру и выдержка его в течение 2 час.
при температуре, требуемой ТУ на
изделия данного индекса; включение в этих
условиях электрообогревного элемента
испытуемого изделия в сеть с заданным
напряжением и присоединенным
регулирующим автоматом (АОС), связанным с
заключенными внутри изделия датчиками
(термисторами)
Изделие подвергают электрообогреву
в условиях холодильной камеры, пека не
произойдет трехкратного выключения и
включения тока автоматом (АОСом)
Изделие должно сохранять свою
целость и в нем ие должно возникать
видимых изменений
696
Раздел третий. Техническое стекло
Продолжение
Автомобильный
Авиационный
Устойчивость при внешнем термоударе
Требований не предъявляется
Кратковременное интенсивное
воздействие иа изделие с внешней его рабочей
стороны тока горячего воздуха или
лучистой теплоты, создаваемой инфракрасным
излучением. Параметры, задаваемые ТУ,
весьма разнообразны для различных
индексов изделий
Морозостойкость
Воздействие на изделия заданной
низкой температуры (минус 60дС) в
течение в час. Просмотр изделия в
холодном состоянии и после согревания.
Изделие должно быть свободно от
видимых изменений
Воздействие на изделие низкой
температуры (минус 60 С в течение 8 час.) в
холодильной камере и проверка
отсутствия каких-лиСо разрушений и видимых!
изменений в изделии
Незапотевание и неаанндевение
Конструкцией изделий не
обеспечено
Внесение в среду теплого влажного
воздуха изделия, предварительно
охлажденного в холодильной камере,и создание
этим условий для запотевания или за-
итев^н «я внешней поверхности изделия;
последующее включение электрообогрев-
иого элемеша изделия и устранение тем
самым иаблю 1ав!1мхся ранее явлений
на поверхности, или наблюдение в тех же
условиях за явлениями иа поверхности
при заранее включенном элекгроо огреве
иэтелия. Температура охлаждения—60±
±2°С» продолж ггельиоегь охлаждения
2 часа. О l нос отельная влажность воздуха
вне холодильной камеры 40—80%
Равномерность и непрерывность алектрообогрева изделия
Не включает электрообогрева,
поэтому к нему испытания не приме-
а) При электрообогреве посредством
заключенной внутри триплекса токопро-
водящей сетки проверяют
нанесением иа поверхность триплекса тонкой
и ровной полоски («дорожки*) расплавтен-
ного параф ша поперек лин^и сегки.
После его засгывання в*люча:от
электрообогрев и веду г наблюдения за ходом
плавления „^орожки". При
удовлетворительной непрерывности элект poo6oi рева
нерасплавленные участки должны
отсутствовать
Глава V. Листовое стекло триплекс 69
Продолжение
Автомобильный
Авиационный
б) При электрообогреве посредством
заключенной внутри триплекса токопро-
водящей плейки проверка состоит ь
нанесении по всему обогреваемому полю
ровного и тонкого парафинового слоя.
После его застывания производится
включение электрообогрева и ведется
наблюдение за ходом плавления слоя: разница
во времени расплавления в отдельных
участках поля должна быть .не более
установленного ТУ промежутка времени
(например, 5 мин.)
Электросопротивление между отдельными деталями
влектрообогревного изделия
Определения не производится
Применяют обычно принятые в
электроизмерительной практике
приборы—омметры, мегомметры и др., основанные иа
методе мостика Уитоона. Требуемые
нормы, определяемые ТУ, зависят от
напряжения тока, используемого для работы
изделия
Механическая прочность при одностороннем давлении на изделие
Не требуется
Воздействие статического водяного или
воздушного равномерно распределенного
давления с одной стороны изделия,
вмонтированного в стенку испытательной
камеры. Выдержка под заданным давлением
в течение строго определенного времени.
Осмотр изделия н констатация отсутствия
изменений
Механическая прочность при ударе
Наиесеиие удара свободно
падающим с высоты 1 м стальным шаром
весом 800 г по центру изделия
размером 250x250 мм, опертого по всему
своему контуру на обитую резиной
(толщиной 3—4 мм и шириной 10 мм)
деревянную рамку с подложенным
листом бумаги для сбора крошек. В
результате удара не должно быть
отделившихся крошек стекла
размером более 5 мм. общий вес их—
не более 0,3% от веса образца
(например, от \
-2,4 г)
Испытание ударом шара не практик у
ется
698
Раздел третий.. Техническое стекло
7. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Главнейшие области применения триплекса указаны в табл. 59
Таблица 59
Области применения триплекса
п п
1
1
2
3
4
L
Области
применен !я
триплекса
2
Транспорт
Автомобильный
Тракторы
и другие
скохозяйственные машины
Железнодорожный
Водный
Назначение
3
Остекление легковых ввто-
мобилей (ветровых, боковых и
задичх проемов кузова).
Стекла глухие, опускные и
поворотные
Остекление кабин грузовых
автомобилей (ветровых и
задних проемов, иногда боковых
дверей) !
Остекление автобусов
(ветровых окон, боковых и задних).
Боковые стекла большей
частью подъемные
Защитное остекление кабин
тракторов и других
сельскохозяйственных машин
Остекление окон паровозов
и тепловозов, а также
мотодрезин и др.
Остекление бортовых
круглых и рубочных
(прямоугольных) иллюминаторов, а также
палубных световых люков.
Ссгекление должно
противостоять статическому давлении
| лзвне (ГОСТ 9424-60)
Вид применяемых изделий 1
из стекла триплекс [
4
Плоское и гнутое бесцвет- 1
ное стекло триплекса на бу-
тафэльной пленке 0.5 мм
общей толщчной 4,5—5,5 мм.
не создающие заметных on- |
тических искажений. Часто за-i
меняют закаленным стеклом
той же толщиной
Плоские стекла триплекс
на бутафольиой пленке
обычных толщш. Часто заменяют
закаленным стеклом
Плоское бесцветное стекло
трчплекс на бутафольиой
пленке толщчной 0,5 мм,
без заметных оптических
искажений, обычных толщчн
(4,5—6,5 мм). Часто заменяют
закаленным стеклом той же
ТОЛЩИНЫ
Плоское бесцветное стекло
триплекс иа бутафол'ной
пленке толщиной 0,5 мм.
Общая толщина триплекса
8—12 мм. Часто заменяется
-акаленным стеклом разных
гил щи н
Глава V. Листовое стекло триплекс
69£
Продолжение табл. 59
Авиационный
Промышленность
Аппараты,
работающие под
лаолением при
невысоких тем-]
пературах
Очковые
защитные стекла
Стекла
противогазов
Остекление пилотских
кабин и пассаж фских салонов
самолетов стеклами триплекс
разнообразной формы.
Остекление должно противостоять
внешнему, а также
внутреннему перепаду давлений,
величина которых зависит от
рода самолета
Кроме того, остекление
должно быть термостойким при]
одностороннем нагреве до 60;
130 С и более
В несклеениом виде
закаленные стекла не применяются
Остекление отверстий (смот
ровых глазков)
Стекла очков, защищающих]
при обрубочных и других
работах, сопряженных с
возникновением отлетающих частиц
материала
Монтируемые герметично
в резиновый шлем стекла
триплекс, изолирующие от
воздействия внешней среды в
специальных условиях
Плоское и гнутое
бесцветное стекло триплекс на бута-
фольиой пленке и на пленках
видоизмененных составов
(ПВБ; БН), обрамленное для
герметичного монтажа в
проемах самолета. Часть стекол
снабжают внутренними элек-
трообогревными элементами.
Толщины стекол триплекс
варьируют в широких
пределах. Склеиваемые стекла
нередко подвергаются
предварительной закалке
Плоское стекло триплекс
на бутафольиой пленке
различной общей толщины.
Часто заменяют закаленным
стеклом
Плоские бесцветные
стекла триплекс небольших
диаметров (60—90 мм), толщиной
4,5—5,5 мм на бутафольной
пленке 0,5 мм толщины
Плоские бесцветные
стекла триплекс круглой формы
или фигурные толщиной
4,5—5,0 мм, на бутафольной
пленке 0,5 мм толщины
Глава VI
ГНУТОЕ СТЕКЛО (МОЛЛИРОВАННОЕ)
1. ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ
Процесс изгибания листового стекла, называемый м о л л и р о-
ванием, осушествляется при высоких температурах (выше
температуры размягчения) под действием собственного веса или
принудительно под давлением. В отличие от прессования при моллирова-
нии только одна поверхность стеклянного листа соприкасается
с формой или контурной рамкой.
Наибольшее распространение получил способ моллирования
размягченного стекла под действием собственного веса. Реже
применяют способы принудительного моллирования под вакуумом или
давлением воздуха.
В производстве гнутых закаленных стекол широко применяют
способ изгибания размягченного листового стекла пресс-формами
с последующей закалкой (непрерывный процесс гнутья и закалкн).
Технология изготовления гнутых закаленных стекол рассмотрена в
главе IV данного раздела.
В зависимости от основных характеристик гнутые стекла могут
быть классифицированы следующим образом.
Классификация гнутых стекол
i Отличительные признаки
Цвет
Прозрачность
Род поверхности
Характер кривизны
Группа гнутых стекол
Бесцветные; цветные
Прозрачные; с пониженной прозрачностью (с
полупроводниковым покрытием); непрозрачные (с
зеркальным покрытием)
Неполированные; полированные 1
Одинарной кривизны (цилиндрические, коннче- [
ские н др.); двоякой кривизны (сферические,
эллиптические, параболические и др.); смешанные (цилин-
дро-конические и др.) 1
Глава VI. Гнутое стекло (моллированное) 701
Продолжение
Отличительные признаки
Область применения
Группа гнутых стекол
Для остекления скоростного транспорта
обтекаемой формы (автомобили, самолеты и т. д.); для сье-
томаячной аппаратуры; для прожекторов; для
телевизионных линз, для светокопировальных аппаратов;
для прилавков и мебели, для различных приборов и
аппаратов |
Гнутые стекла изготовляют различной толщины разнообразной
формы н размеров (табл. 60).
Таблица 60
Характеристика некоторых гнутых листовых стекол
Наименование и назначение
гнутыхстекол
Для светомаячной аппа-
naxvDbi
Для светокопировальных
Ветровое для автомобиля
Ветровое полупанорамное
триплекс для автомобиля
1 рВолга"
Заднее закаленное стекло
Панорамное ветровое
триплекс для автомоСнля
ЗИЛ-111
Заднее закаленное ....
Толщина в мм
6—9,5
6
4.5
2,5—3
5,5
2,5—3
2.5—3
Размеры
в мм
335x280
1360X435
1130X437
1304x508
1320x409
' 1660X580
1162x421
Радиус кривизны
в мм
236
282
Стрела
прогиба в мм
по длине
91
151
115
355
180
по ширине
0
0
14
0
14
Угол между
касательными к
краевым частям
стекла в град.
130
70
30
2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ГНУТЫХ '
ЛИСТОВЫХ СТЕКОЛ
В различных областях в зависимости от назначения применяют
как обычные гнутые стекла, сготовленные из листового стекла
вертикального вытягивания или проката, так и безопасные гнутые
стекла — закаленные и триплекс.
Назначение гнутых стекол диктует требования к качеству
поверхностей стекол, точности воспроизводства заданной формы и
702
Раздел третий. Техническое стекло
оптических -свойств. Технические требования в -свою очередь
определяют технологический процесс производства того или иного гнутого
стекла.
В табл. 61 приведены наиболее распространенные способы
изготовления гнутых стекол различного назначения.
Таблица 61
Способы изготовления гнутых листовых стекол
Назначение гнутых
стекол
Требования,
предъявляемые к гнутым стеклам
Способ изготовления
Для
светокопировальной и светомаяч-
ной аппаратуры*
прилавков, гнутой
мебели и пр.
Зеркальные
отражатели
Для
автомобильного триплекса
Закаленное гнутое
для автомобилей
Стекла для
триплекса, работающего
в условиях
одностороннего давления и
перепада температур,
предназначенного для
наблюдения,
фотографирования или
работы с точными
приборами в различных
аппаратах
Воспроизводство
заданного профиля с небольшой
точностью (отклонение до
3—6 мм). Отсутствие
видимых грубых дефектов
Строгое
воспроизводство заданного профиля.
Высокое качество
полированной поверхности
Воспроизводство
заданного профиля с
отклонением до 4 мм. Отсутствие
воздушного за?ора между
парой стекол больше, чем
0,5 мм (эквидистантность
пары стекол). Отсутствие
видимых грубых дефектов
поверхности
Воспроизводство
заданного профиля с
отклонением до 6 мм. Отсутствие
видимых грубых дефектов
поверхности. Повышенная
механическая прочность.
Безопасная величина
ячейки при разрушении
Воспроизводство
заданного профиля с
отклонением до 1,5 мм.
Эквидистантность пары стекол
(допускаемый зазор до
0,5 мм). Высокие
оптические качества.
Повышенная механическая
прочность и термостойкость
Моллированне неполи-
рованно! о листового
стекла на формах
облегченного типа без
последующей обработки
Моллированне
неполированных заго овок
стерла на форме с после iyio-
щей механической обра-
(о гкой поверхности на
специальных станках
Совместное
моллированне двух листов
полированного стекла на
специальных рамках для
последующей склейкн
Гнутье размягченного
стекла пресс-формами с
последующей закалкой
(непрерывный npoi ecc
гнутья и закалки).
Моллированне на штырьевых
рамках и последующая
закалка
Совместное
моллированне двух листов
полированного стекла на
формах или рамках с
последующим отжигом. Oi
резка стекол. Закалка
каждого гнутого стекла в
отдельности. Контроль по
экви шстантнос гн и
оптическим качествам пары
стекол н передача на
склейку
Глава VI. Гнутое стекло (моллированное) 703
Кроме приведенных двух типовых технологических схем,
существует ряд других технологических схем смешанного характера
Технологический процесс моллирования листов стекла
складывается в основном нз операций: подогрева, собственно
моллирования — изгибания стекла, отжига и охлаждения до комнатной
температуры. Эти операции могут осуществляться последовательно одна
за другой в одной и той же камере печн нли в различных камерах
вплоть до полной конвейеризации процесса.
В процессе собственно моллирования при температуре,
превышающей температуру размягчения стекол данного состава, а также
продолжительности выдержки на поверхности стекла, обращенной
к форме, и на соприкасающихся поверхностях пары стекол при
совместном моллировании образуются точечные дефекты, так
называемые «отлипы».
С целью предотвращения порчи соприкасающихся между собой
поверхностей стекол на последние предварительно наносят
защитные слон сажи или окисн магния.
На сгр. 704 приведены типовые технологические схемы
производства гнутых стекол.
Температурно-временные режимы моллирования определяются
как химическим составом, формами и размерами стекол, так и
требованиями к оптическим свойстам поверхности стекол. При высокой
температуре моллирования скорость процесса увеличивается, однако
ухудшаются оптические свойства изделий (увеличиваются
оптические искажения) н качество поверхности (повышаются количество
и размеры отлипов).
W ZC 30 <^0 50 60 70 80SO fОС
время S мин
Рис. 63. Графики типов режимов моллирования стекол
На рис. 63 приведены два графика типовых режимов
моллирования стекол для остекления различных видов транспорта.
Печи для моллирования. Моллированне листового стекла
осуществляется преимущественно в электропечах сопротивления с
автоматическим регулированием температуры, обеспечивающих
заданные режимы нагревания и охлаждения, а также стабильность
заданного пространственного распределения температур.
Электропечи моллирования бывают периодического и непрерывного действия.
704
Раздел третий. Техническое стекло
Технологические схемы
Схема 1
Вырезка фигурных заготовок
4
Обработка кромок
4
Мойка и протирка стекол
*
Нанесение защитных покрытий иа
поверхности стекол
4
Укладка стекол в печь на форму
или рамку
*
Нагрев
I
Моллирование
I
Отжиг
4
Охлаждение до 180° С
4
Снятие стекол с формы илн рамки
и выгрузка из печи
4
Охлаждение на столе
I
Контроль кривизны и оптических
искажений
4
Обрезка по заданной форме
*
Обработка стекла по контуру
4
Контроль по всем показателям
изготовления гнутых стекол
Схема 2
I Вырезка форматок заданного
I размера
4
Обработка кромок
4
Мойка и протирка стекол
4
Укладка стекол на рамку
передвижной каретки
4
Ввод кареткн со стеклом
в форкамеру электропечи
4
Предварительный разогрев стекла
*
Передвижение каретки со стеклом
во вторую камеру
*
? Моллирование
4
Передвижение каретки со стеклом
в камеру отжига илн обратно
в форкамеру
4
Отжиг стекол
4
Охлаждение до 180* С
4
Выгрузка каретки со стеклом из
печи
4
Охлаждение на воздухе, снятие
стекла и протирка
4
Контроль по всем показателям
Глава VI. Гнутое стекло (моллированное)
705
тельфер asm
Рис. 64. Колпаковая
электропечь моллирова-
ння
/ — колпак; 2 — нагреватель;
3 — противовесы: 4 — под
38W
Рис. 65. Схема
двухкамерной
электропечи мо-
лировання
706
Раздел третий. Техническое стекло
Гнутые стекла, сферической эллиптической, параболической и
других форм, представляющие собой тела вращения, молллруются
преимущественно в круглых электропечах с поднимающимся
колпаком (рис. 64).
Круглая электропечь выполнена в виде
металлического-колпака, внутри которого помещен круглый металлический муфель,
ограничивающий рабочую камеру. Пространство между муфелем и
внешним колпаком заполнено теплоизоляционным материалом.
Нагреватели, выполненные в виде спиралей из нихромовой проволоки,
подвешены на керамических роликах к металлическому каркасу,
укрепленному на внутренней стенке муфеля. Нагреватели
размещены на своде, боковых стенках и поде электропечи. При загрузке и
выгрузке стекол колпак печи поднимается с помощью тельфера.
Гнутые стекла продолговатой формы, длина которых
значительно больше ширины (автомобильные стекла, стекла для
светокопировальных аппаратов и др.), моллируются в прямоугольных печах:
однокамерных — периодического действия или двухкамерных —
непрерывного действия (рис. 65).
Камерные электропечи сопротивления выполнены в виде
металлического каркаса, внутри которого находится рабочая камера,
собранная из огнеупорных шамотных плит с пазами для
размещения нагревателей — спиралей из нихромовой проволоки.
Пространство между рабочей камерой и каркасом заполнено
теплоизоляционным материалом. Наблюдение за моллированием осуществляют
через смотровые окна, расположенные в передней стенке — шибере
Таблица 62
Некоторые технические характеристики электрических печей
для моллирования стекла
1
Тип электро-
1 печи
/
1 Круглая |
1 колпаковая <
моллирования 1
Прямоугольная
двухкамерная
горизонтальная1
1 Мощность
одного — 6 кет).
Размеры
рабочего
прссгран-
, ста ъмм
Диаметр
1200
Диаметр
1500
Камера
моллирования
21JOX700
дополните/
Регулировк
О -~
* ** №
я х 5
Т О/ «
2^5
имальное j
в изделия
о нагрсват
Я О» и.
х«о
150
150
250
6
з электрич
гй в кет
1- Ч
ая мощное
нагревате
3*
о я
о£
30
45
-120
ьных местн
а неза
висим
Распределение
мощностей в кет
камера
моллирования
"t
с
CQ
С/
10
15
24
ч
с
10
15
16
вые на- 1
агели 1
О Ш
ж о
2 °-
10
15
24
форка-
мера
*=*
о
л
о
—*
24
■*
1 с
—
16
ых нагревателей — I
ая.
л
рических 1
н-
вриал элек
ателей
н ю
й о
3-&
Нихром
—
Нихром
2 кет l
ес-
автоматич
ния темпе
к «?
аратура дл
регулиров
ры
с о >>
е «- ^
| < 5й О, J
ЭРМ-47
ЭРМ-47
МРЩПР-54
мощность
Глава VI. Гнутое стекло (моллированное) 707
камеры. Регулирование и включение нагревателей свода, пода и
боковых стенок камеры производится раздельно.
Над участками максимального изгиба стекла внутри камеры
подвешены два дополнительных местных нагревателя.
В двухкамерной электропечи одна из камер — форкамера —
предназначена для предварительного нагрева стекол перед моллиро-
ванием и последующего
за моллированием
отжига и охлаждения
стекла. Во второй камере
печи осуществляется
процесс моллировання.
Некоторые данные по
электрическим печам для
моллировання листового
стекла приведены в
табл. 62.
При моллировании
панорамных или других
стекол с
сосредоточенным на отдельных
участках крутым изгибом
распределение и величина
температуры по полю
стекла не должна быть равномерной. В местах максимального
изгиба стекла температура должна быть несколько выше, что
достигается установкой местных электронагревателей (излучателей).
Распределение температуры в камере моллировання
электропечи при изготовлении панорамного ветрового стекла для автомобиля
ЗИЛ-111 приведено на рис. 66.'
Моллирование листов стекла производится на формах или
рамах, изготовленных из жароупорного чугуна или стали.
Рис. 67. Формы и рамы чугунные
массивные для моллировання стекол
1 — форма; 2 — рама
В зависимости от заданного профиля и величины стрелы
прогиба изделия определяется выоор выпуклой или вогнутой формы
моллировання. При большой величине стрелы прогиба изделия
(350—400 мм) чаще всего моллирование производится на выпуклых
формах — «грибах» (стекла для прилавков и т. п.).
Эскизы некоторых типовых конструкций форм и рам
представлены на рис. 67 и 68.
Рис. 66. Распределение температуры в
камере моллировання двухкамерной
электропечи
/ — камера печи; 2 — дополнительные
нагреватели; 3 — нагреватели; 4 — ножевая рама;
5 — зоны распределения температур в печи
над рамой
70Ь Раздел третий. Техническое стекло
Перспективы массового выпуска легковых и грузовых
автомобилей, остекленных гнутыми и панорамными стеклами триплекс и
закаленными стеклами, вызывают необходимость в создании
конвейерных установок моллирования автомобильных стекол. Схема
конвейера моллирования стекол для панорамного триплекса
представлена на рис. 69.
Рис. 68. Ножевая рама для моллирования панорамного стекла
I — трубчатая каретка; 2 — согнутое стекло; 3 — ребро жесткости;
4 — поддерживающий прутик: 5 — контурные ножи; 6 — направляющие;
7 — колеса каретки; 8 — вывешивающие устройства. 9 — упорные ножи;
10 — изогнутый прут с зажимом
3. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ГНУТЫХ СТЕКОЛ
Качество гнутых изделий определяется временными
техническими условиями на конкретный вид продукции, согласованными между
заказчиком и поставщиком.
Основные нормируемые показатели и методы нх контроля
приведены ниже.
Контролируемые
параметры
Габаритные размеры и
кривизна
Толщина
Эквидистантность
(величина во?душно1 о ?а ора
между гвумя совместно
моллнрсвавшнмисн
стеклами дли триплекса)
1 Методика испытания
' Проверку осуществляют наложением стекла на
выпукльй илн вэжутьй объемный шаблон. Откло-
Н1ние но приле1аиию стекла криволинейной
поверхности шаблона определяют путем замера щупом ве- 1
личины просвета между ними
Измерение толщины прои?водят микрометром в 1
четырех точках но четырем сторонам контура 1
1. Проверку прои водят замером щупом зазора 1
к.ежду Авумя стеклами ио контуру. 1
2. И хермют i рибором ППЬО (двойной микроскоп 1
Лннника с дополнительным автоколлич адионным 1
тубусом), наоолыющим определять величину
воздушных промежутков между двумя наложенными 1
одно на друюе ыеклами в любом мес»е 1
-~20000
"1
-Ш-
■ ш
I II -*|/ш н—
1 М М Ы М Ы р=ч ,p=d I
О*
Рис. 69. Схема конвейера моллирования стекол для панорамного триплекса
/ — каретка для укладки листов стекла; 2~ hi ipje ш.ощие, по которым движутся каретки; S — камера предварительного нагрева стекла;
4,— камера моллирования стекла; о — камора отжига; 6 — зона окончательного охлаждения; 7 —рельсы; 8 — приводной механизм
710
Раздел третий. Техническое стекло
Продолжение
Контролируемые
параметры
Внешний вид изделия
(царапины, выколки и
другие дефекты)
Светопропускание
Оптические свойства
1
Методика испытания
Контролируется внешним осмотром невооружен- |
ным глазом в проходящем свете иа расстоянии 0,6 м I
от изделия в помещении с рассеянным освещением
или при лампе дневного света
Определяют на фотометре в параллельном пучке
света по стандартной методике (см. раздел третий,
главу V)
Контролируются в зависимости от назначения.
Стекла групп 1, 3 и 4 (см. табл. 61) проверяют bvi-
зуально. Стекла прн этом устанавливают под углом
45° на расстоянии 0.6 м от гла:'а наблюдателя.
Стекла труп 1ы 5 контролируют на зеркальноvi аллоскопе
(угловое отклонение луча) и в наклонных пучках
лучей (игра изображения) по методике, описанной
в главе V раздела третьего
Глава VII
ХИМИКО ЛАБОРАТОРНОЕ СТЕКЛО
ВИДЫ И СВОЙСТВА ХИМИКО-ЛАБОРАТОРНЫХ СТЕКОЛ
Химико-лабораторным стеклом называют изделия из стекла
повышенной химической и термической стойкости. Из
химико-лабораторного стекла изготовляют различную посуду (стаканы, колбы,
воронки, цилиндры и т. п.), приборы и аппаратуру (газоанализаторы,
холодильники и т. п.), применяемые в лабораторной практике и
научно-исследовательских работах.
Изделия из химико-лабораторного стекла в СССР выпускаются
заводами «Лаборприбор» (г. Клин), «Дружая Горка»
(Ленинградская область) и «Победа Труда» (г. Казань),
В табл. 63 дан укрупненный ассортимент распространенных
изделий из химико-лабораторного стекла.
Таблкда 63
Ассортимент изделий
Наименование
1
Толстое
Цилиндры:
без делений ♦ . ...
измерительные с носиком ....
Склянки:
для фильтрования (Буизена). . .
для получения и промывания га-
для промывания и сушки газов
Единица
измерения
2
генная
—
МЛ
'
•
-
-
ГОСТ
3
посуда
ГОСТ 8613-57
ТУ № 52
| ГОСТ 1770-59
ГОСТ 6514-53
ОСТ НКТП
8187,1131
ОСТ НКТП 4300
Емкость и
размеры
4 |
— 1
! 50—1000
10—1000
50—1000
250-5000
500—5000
100—500
712 Раздел третий. Техническое стекло
Продолжение табл. 63
1
1 Тнщенко .
Чашки кристаллизационные . . •
1 Эксикаторы с краном и без крана
1 Колпаки . .
ТОНКОС1
Стаканы:
1 высокие с носиком и без носика .
низкие с носиком и без носика . .
Колбы разных типов (круглодон-
ные, плоскодонные, конические). - .
Чашки кристалл изациониые и
чашки с крышками (биологические).
Колбы измерительные
Пипетки измерительные
Стаканы для взвешивания (бюксы)
Бюретки с краном и без крана . .
Воронки и тигли фильтрующие с
впаянной стеклянной пластинкой
разной пористости (100—120 мк, 40—
Аппарат
Аппараты разные (Гофрнхтера.
Птролейиа. Омелянского, Зайчеико
i Сокслета н др«)
2
МЛ
ш
ш
мм
мл
»
мм
3
ОСТ НКТП
8187,1131
ОСТ НКТП 4293
ГОСТ 7900-56
ГОСТ 6371-52
ГОСТ 6058-56
ОСТ 8187/1131
\ ОСТ НКТП
/ 4297
енная посуда
мл
-
„
мм
МЛ
•
мм
•
МЛ
—
' ГОСТ 8534-57
ГОСТ 79Г0-56
ГОСТ 1770-51
ГОСТ 1770-51
ГОСТ 7148-54
ГОСТ 7774-55
| ГОСТ 1770-51
ГОСТ 7465-55
СТ ГХП 15/1960
ТУ № 59-52,
ОСТ НКТП 4017
ы и приборы
- 1
мм
-
-
ГОСТ 532-41
ГОСТ 9199-60
ГОСТ 9425-60
ОСТ 10519-40.
ГОСТ 2115-57.
ОСТ 100/4-39
и др. |
4
250
250-2000
125-400
£>=100—250
500-2000
5000-15000
£>=180—260
Я=180-250
5-1000
250-2000
10—5000
£Ь=40—250
25—2000
2—100
£>=25—80
//=30—60
£>=7—30
//=50—250
25—100
1—5
1—100
-
£.=600—1000
-
-
Глава VII. Химико-лабораторное стекло 713
Продолжение табл. 63
1
Газоанализаторы разные и
приборы к ним (Бобровского, Орса-Фнше-
Аппараты для бидистилляцин . . .
Аппаратура для органического
Ареометры разные
Краны соединительные разные . .
Примечание. Принятые в
выражают: D — диаметр, // — высота
г
—
-
—
3
ГОСТ 7018-54
и др.
ВТУ № 5-55
ТУ № 107
ГОСТ 1300-57
и др.
ГОСТ 7995-56
таблице обозначения размеров
L — длина.
4
-
-
—
изделий
Заводы выпускают также посуду, приборы и аппараты на
нормальных взаимозаменяемых конусных шлифах, которые позволяют
легко собрать любой сложный прибор из отдельных деталей, а
также быстро заменить пришедшую в негодность деталь.
Взаимозаменяемость шлифов обеспечивается одинаковой для всех шлифов
конусностью и нормализованными номерами шлифов.
Согласно ГОСТ 8682—58 нормальные шлифы изготавливают
трех типов: тип А—основной ряд нормальных шлифов для
аппаратов, приборов и посуды; тип Б — нормальные укороченные
шлифы для аппаратов, приборов и посуды; тип В — нормальные
короткие шлифы для бюксов и другой посуды.
Конусность нормальных шлифов должна быть равна 1 : 10, а
установленный угол конуса шлифа 2°52' ± 1'. Между диаметрами
наибольшим (d) и наименьшим (dx) и высотой шлифа существует
отношение
J—dx 1
И а ю "
Шлифы одного и того же размера между собой
взаимозаменяемы и обеспечивают герметичность изделий. Смазанные вазелином,
шлифы выдерживают в течение 5 мин. без изменения вакуума (в мм
рт. ст.) в пределах: тип А — 300, тип Б — 200, тип В — 50.
Нормальные шлифы отжигаются до величины разности хода
двух лучей не более 80 ммк на il см хода луча.
Форма и размер шлифов должны соответствовать указанным
на рис. 70 и в табл. 64.
Лабораторное стекло, кроме высокой химической и термической
стойкости, не должно кристаллизоваться при обработке на
стеклодувной горелке.
Составы химико-лабораторных стекол весьма разнообразны.
Основной особенностью этих стекол является пониженное содержание
Таблица 64
Размеры шлифов в мм
Основные размеры
Наибольший диаметр
\ ъ мм |
Высота шлифа типа
Обозначения
шлифа—Л
А И
Б И
В Н
5
5±0,1
13±1
9±1
5±1
7,5
7,$±0,1
16±1
11±1
5±1
Номера шлифов
10
10±0,1
19±1
13±1
7±1
12,5
12,5±0,1
21±2
14±1
7±1
14,5
L14,5±0,l
, 120±2J
15±1
"A_i±\2
19 1
19±0,1
26 ±2
17±1
8±1
Продолжение табл. 64
Основные размеры
Наибольший диаметр
в мм
[
1
Высота шлифа типа
1
Обозначения
шлифа—Л
А И
Б И
! в и
24
24 + 0,1
29±2
20±2
9±1
29
29±0,1
32±3
22±2
9±1
34.5
34,5+0,1
35±3
24 ±2
10±1
Номера шлифов
45 | 60
45±0,1 '"
38±4
26±2
И±1
60±0,1
45±4
30±3
12±1
70
70±0,1
50±4
34±3
12±1
85
Т85±0,1^
155±5
Т*38±4
15±1
100
100±0,1
60±5
40±4
15±1
Глава VII. Химико-лабораторное стекло 715
щелочных окислов и наличие в их составе В203, AI203f ZnO, а также
Zr02 и ТЮ2. Для улучшения варочных и выработочных свойств
некоторые химико-лабораторные стекла содержат ВаО. Многие
химико-лабораторные стекла имеют повышенное содержание Si02.
Наилучшим химико-лабораторным стеклом является кварцевое, хотя
оно так же, как и другие высококремнеземистые стекла, менее
стойко к действию щелочей.
d,—1
Рис. 70. Нормальный шлиф
а — муфты; б — керн
Составы некоторых распространенных химико-лабораторных
стекол даны в табл. 65, а их свойства в табл. 66.
Таблица 65
Составы химико
Тип стекла
Стекло:
ЛЬ 23
№29
Стекло 846
Циркониевое Ц-32 . .
Стекло КС-34. .
Пирекс
Si04
68,6
68,6
74,0
68,4
67,43
81,0
99,95
В.О,
2.5
-
6,9
3,0
3,90
12,0
—
-лабораторных
А1,0,
3,8
3,7
5,2
3,0
4,4
2,15
2,0
0,01
СаО
8,4
7,5
1.3
10,0
6.7
6,30
0,5
0,03
MgO
0.8
3,5
—
-
2,5
2.27
0,01
стекол
ВаО
-
3.5
3.6
-
-
| ZnOi
J 2,27 |
—
—
Na20
9,7
Ю,0
6.2
10.0
14,7
12,16
4,5
0,04
КгО
6.1
3.0
1.2
-
2,65
—
Zr02
-
щ
—
—
3,1
0,87
—
716
Раздел третий. Техническое стекло
Таблица 66
Свойства химико-лабораторных стекол
Тип стекла
Стекло №23. . .
Стекло:
№ КС-34
Потеря веса в мг с 1 дм?
поверхности
Нагревание при 100°
в течение 3 час.
Ж
О
га
2
я
=м
49.3
53.9
83.8
40.0
О
С^
га
2
я
см
34,5
24.0
26.9
О
«ft
X
J5
0.25
0.43
0.22
0.5
кипячение в воде
в течение 10 час.
2.1
1,9
1,9
2.0
1,0
Линейный коэффициент
расширения о-10*
89
61
35
88.9
82.0
Устойчивость
при обработке
на горелке
Очень хорошая
Хорошая
Плохая
Хорошая
2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ХИМИКО-ЛАБОРАТОРНОГО
СТЕКЛА
Химико-лабораторные стекла варят в ваннах и реже в горшко-
вых печах. Ванные печи непрерывного действия имеют суточную
производительность 5—15 т. Горшковые печи обычно применяют
для варки специальных сортов химнко-лабораторных стекол. Для
варки стекла типа пирекс применяют периодические или небольшие
непрерывно действующие ванные печи.
В табл. 67 приведена общая характеристика ванных
регенеративных стекловаренных печей с поперечным направлением пламени
завода «Лаборприбор».
Таблица 67
Общая характеристика ванных регенеративных печей
Номер ванной
печи
1
2
3
Температура в °С
варки
1450
1450
1420
выработки
1245
1320
1220
Способ
разделения стекломассы
Пережим и лодочка
Проток
Пережим и лодочка
Площадь
варочной
части в м-
25
18.2
25
Площадь вы-
работочной
части в м*
10.2
6.7
8,1
Емкость печи
в m
90
60
70
Производительность печи
в m сутки
Ю
5
6
Глава VII. Химико-лабораторное стекло 717
Из стекломасс ванной печи № 1 вырабатывают трубки
машинами АТГ-8-50. Диаметр трубок 3—52 мм с толщиной стенки 0,4—2 мм.
Скорость вытягивания трубки в зависимости от диаметра 5—
90 м/мин. Из стекломассы ванной печи № 2 вырабатывают ручным
способом мерную и тонкостенную посуду, а также формовые
заготовки для аппаратов.
Из стекломассы ванной печи № 3 вырабатывают тонкостенную
посуду вместимостью до 500 мл на автомате ВВЛ-24
производительностью 30 000 шт. изделий в сутки.
Варка стекла типа пирекс производится при температуре
1680°, а выработка изделий — при 1580—1560°.
Режим варки стекла № 23 показан на рис. 71, стекла пирекс —
на рис. 72, а стекла № 29 — на рис. 73.
После выработки изделия отжигаются в горизонтальном
газовом лере и поступают на дальнейшую обработку. Отколку колпачка
у изделий, вырабатываемых на автомате ВВЛ-24, производят на
отколочной машине карусельного типа огневым способом.
Производительность машины 1500 шт. в 1 час.
Оплавку, развертку края и формование носика производят на
оплавочных карусельных машинах, производительность одной
машины 480 шт. в 1 час. Колпачок у изделий, вырабатываемых ручным
способом, откалывают на трехместном станке огневым способом.
Горло изделия оплавляют и развертывают на оплавочных
машинах горизонтального типа.
Оплавку и формование носиков мензурок и цилиндров
производят на газовой отопочной печи. Носик формуется специальным
приспособлением.
На тонкостенную химико-лабораторную посуду наносят марку
завода керамическими красками № 1007 Дулевского керамического
завода на специальном станочке.
После маркировки изделия укладывают в металлические ящики
и подают на отжиг в вертикальный лер для снятия напряжения и
вжигания марки.
Цилиндры и мензурки после оплавления края и формования
носика поступают в градуировочное отделение, где градуировку
производят двумя способами: травлением и при помощи клише.
1. Способ травления:
а) определение объема изделий на групповых аппаратах;
б) покрытие расплавленной восковой массой;
,в) деление по воску на групповых делительных машинах <или
на одноместных ручных делительных станках;
г) нанесение, цифр и надписей на пантографах;
д) деления и надписи смачивают тонким слоем плавиковой
кислоты, смешанной с голландской сажей. По истечении 10—12 мин.
кислоту смывают холодной проточной водой, затем воск смывают
горячей кипящей водой .и изделия стротирают древесными опилками;
е) в деления и надписи втирается слой цинковых белил,
смешанных со скипидаром.
2. Способ клише: /
а) определение объема на групповых аппаратах;
б) разборка шкал по интервалу;
в) нанесение делений ня клишева пьном станке:
718
Раздел третий. Техническое стекли
Ърепя 6 часа*
Рис 71. Режим варки стекла № 23
11500
2 * Б 8 Ю 12 К 16 18 20 22 24 26 28
Варна и дыра б о "ж а б чесах
Рис. 72. Режим варки стекла пирекс
f5DD\
Ю 15
6ре и я б чага*
Рис. 73. Режим варки стекла № 29
Глава VI/. Химико-лаборагорное стекло 719
г) припудривание шкалы серебряной диффузионной краской;
д) вжигание шкалы в вертикальном лере.
После контроля на мензурки и цилиндры наносится клеймо
фтористым аммонием.
В зависимости от условий эксплуатации, химической и
термической стойкости химико-лабораторное стекло разделяется на
следующие типы: ХУ—I — химически устойчивое 1-го класса; ХУ—II —
химически устойчивое 2-го класса; ТУ — термически устойчивое;
ТУ-К — термически устойчивое кварцевое стекло.
Химико-лабораторное стекло независимо от состава должно
соответствовать требованиям, указанным в табл. 68
Таблица 68
Технические требования
Тины стекол
ХУ- I
ХУ-Н .
ТУ . .
ТУ-К
Потери в весе образца в мг, пересчитанные на
100 см1 поверхности стекла, не должны превышать
при воздействии
2н.
раствором
едкого натра
60
70
90
—
1н.
раствором
серной
кислоты
0.5
1.0
0.5
—
дистиллированной
водой
2.0
2.0
1.7
—
серной
кислотой
удельного
веса 1.83
_
—
—
0.3
соляной
кислотой
удельного
веса 1.188
—
—
—
0.5
Термостойкость
ратур) в вС не ;
менее
80
60
160
780
Стекло типа ТУ-К предназначено для работы только с
нейтральными и кислыми средами.
Химическую устойчивость определяют в соответствии с ГОСТ
9111—59 по методу выщелачивания стеклянных образцов с
измеренной поверхностью при кипячении их в дистиллированной воде в
течение 5 час. и в других реагентах в течение 3 час.
Термическую устойчивость определяют по ГОСТ 7330—55
методом нагревания образцов стекла в виде отожженных штабиков
с оплавленными концами длиной 30±0,5 мм и диаметром 4 + 0,1 мм
в трубчатой вертикальной электропечи. Нагретые до нижнего
предела термостойкости испытываемого стекла образцы выдерживаются
15 мин., а затем сбрасываются в воду с температурой 15—20°.
Треснувшие образцы отбрасываются, а оставшиеся целыми нагреваются
на 10° выше предыдущего испытания. Нагревание и охлаждение
повторяют до тех пор, пока все образцы не треснут. Количество
параллельных образцов берется 30 шт Подсчет термостойкости (А Т)
производят по формуле:
A7,_ftiA7H-;i2A7Vl- . . .+nmtTm
ni+n2+ . . . +nm
где Д7ъ ДТг, .... Д7ОТ —термостойкость образца;
пи «9. --. Ящ—количество треснувших образцов.
Глава У III
ТЕРМОМЕТРИЧЕСКОЕ СТЕКЛО
ХАРАКТЕРИСТИКА ВИДОВ И СВОЙСТВ
ТЕРМОМЕТРИЧЕСКИХ СТЕКОЛ
И АССОРТИМЕНТ ТЕРМОМЕТРОВ
Стекло, применяемое в производстве жидкостных термометров
называется термометрическим стеклом. В отличие от
других типов стекол термометрическое стекло обладает
наименьшим термическим последействием, т. е. наименьшей способностью
стекла после каждого нагревания временно сохранять некоторое
остаточное расширение (депрессия точки нуля), а при длительном
хранении изменяться с уменьшением объема (вековое повышение
точки нуля, старение).
Термометрические стекла классифицируются на:
1) высококремнеземистые:
а) кварцевое;
О вмкор;
2) боросилихатные:
а) щелочные: 1SII! , 59ш , 2954ш , 1935ш . PN-3. GGF. CSN-70;
б) бесщелочные: 600;
3) свинцовые силикатные:
хрустальные.
В производстве термометров применяют следующие стекла:
X. Стекло марки 15^; 59^*; 600; кварцевое стекло (СССР).
II. „ „ 16ш: 2954Ш; Borosilikat glas; GGF; Verrennungsrohren-
ga?s: Snpremaxgr'ass; R—glass; Quarz-
g.ass; IX (ГДР и ФРГ).
III. . .16ni. 59ГП;2950И1; CSN - 70; PN-3 (Чехословакия).
IV. . „ I6111; 2954111; Verre-dur Quartz-Verre (Франция).
V. . . 16ш; 2954й*; VIcor; Borocilicatg'.ass; Norma!glass (США).
VI. . ■ 16III;2954III;Quartzglass (Англия).
Кроме специальных термометрических стекол, в производстве
термометров применяют глушеное (молочное) стекло н цветные
эмали.
Глава VIII. Термометрическое стекло 721
В СССР основное производство термометров сосредоточено на
Клинском термометровом заводе, который в настоящее время
выпускает восемь групп термометров, причем ассортимент по видам
достигает 1000 наименований и по типу размеров — более 4000.
Ассортимент и характеристика термометров по группам
представлены в табл. 69—78, а обший вид термометров на рис 74.
Таблица 69
Ассортимент термометров, выпускаемых Клинским заводом
Виды термометров
Метеорологические .
Лабораторные
Нефтяные ....
Сельскохозяйственные .
Промышленные
Технические . . .
Специальные
Бытовые
Диапазон
измерения
температуры
-80-85
_100_600
_ 80-360
— 15—360
— 35—360
— 35—500
— 70—360
— 20-300
— 45— 43
Цена деления
шкалы от
до в °С
0.2-1
0.001-2
0.2— 1
0,2— 1
0,5— 5
0,5—10
0,2— 5
0.5— 5
0.5— 1
Марка стекла,
применяемого
для изготовления
16"'
16ш. 591П, 600
1б"1
1бШ. 59'"
I )б"1
Таблица 70
Основные данные метеорологических термометров
Термометр,
тин
ТМ-1
ТМ-2
тм-з
ТМ-4
ТМ-5
ГОСТ, ТУ1
Пределы
шкалы
в °С
от
ГОСТ 630-51 | J ZJ>?
ГОСТ 6085-51 1
ГОСТ 6079-51 |
ГОСТ 6084-51 }
ГОСТ 112-51 |
-75
—61
—51
—41
—10
1—25
—35
1—36
—31
—26
-,.
до
+51
+71
+21
+31
+31
+41
1+85
+70
+60
+41
+51
+м
+50
Размеры термометра
в мм
диаметр
низ верх
| 10—2
М0-2
II-
1 10,5+
ji.»
1-
19—2
19—2
17—2
длина
340 ±20
340 ±20
360±10
17—2 410±20
13—4
215±15
Цена
деления в °С
0,5
0.5
0.5
0,2
0,5
Погрешность
показаний
в С
±0,4
до ±0,8
±0,5
до ±2,5
±0,5
ДО ±0,7
±0,2
ДО ±0,4
±0.5
Термометри-
гсская
жидкость
Ртуть
Спнрт
Ртуть
•
-
-0UQ9S--
й
el
G ^■'■&(г"'|Т'|С!Г Г'ТГ" '" ЧИЛ "Ч' Т1Г' ''"'"''Г'""""1 >'ЛЯГ
dfctftf-
BbjI^bailrffTW^ffinnimTWWWiidjIl^nTltnmffjmii^TWff ^Wnmff^B
яы
9L'
о
5
а
Глава VIIL Термометрическое стекло 723
Продолжение табл. 70
Термометр,
тип 1
ТМ-6
ТМ-8
ТМ-9
ТМ-10
ТМ-11
ТМ-14
ГОСТ, ТУ1
ГОСТ 6080-51 |
ГОСТ-318-51 |
ГОСТ 4497-52 |
ГОСТ 6083-51 |
ГОСТ-6082-51
ДУ
1 Технические уело!
Пределы
шкалы |
в #С
от
—31
—26
|
—31
-36
-65
—75
—21
—11
—6
—5
—3
1ия за
до
+51
+51
1
+51
+41
+25
+25
+31
+41
+41
+45
+65
зода-и
Размеры термометра
в мм
диаметр
низ 1
}•
} 8-3
> 8—3
| 8—3
5,8
8
зготовнт
верх
8—1
8-3
17—2
17—2
9,5—
1,5
13—3
ел я (К
длина
270+0,5
190-20
410±20
360±10
165+5
210+10
—5
ТЗ).
Цена
деления в ° С
0.2
0,5
0,5
0,2
1
0,5
Погрешность
показаний
в ° С
±0,2
до ±0,3
±0,5
до ±0,8
±0,5
до ±2,5
0.?±0,3
±0,5
±0,5
Термометрическая
жидкость
Ртуть
-
Спирт
Ртуть
-
•
Жидкостные термометры заполняют ртутью (от —30° до
+ 1200°); толуолом (от —80° до +100°); этиловым спиртом (от
—80° до +30°); пентаьом (от —200° до +20°); керосином (от 0 до
+300°); петролейным эфиром (от —120° до +20°).
Пространство в капилляре термометра над рабочей жидкостью
обычно заполняется газом разного состава.
Все нертутные жидкостные термометры имеют в капилляре
воздушную среду давлением 1 ат.
Максимальные термометры в капилляре имеют вакуум 10~~ —
10~~ мм рт. ст.
Контактные термометры заполняют водородом с давлением
1 ат. Давление газа над столбиком ртути должно превышать не
менее чем в 1,5 раза упругость паров ртути, соответствующую
температуре верхнего предела измерений
Таблица 71
Термометр
тип
1
ТЛ-1
/
ТЛ-2
ТЛ-3 /
ТЛ-4
f
1
№
2
—
1
2
3
4
5
1 |
2
1
2
3
4
5
6
7
8
Основные данные ртутных лабораторных
ГОСТ, ТУ1
3
ТУ
ГОСТ 215-57
ГОСТ 215-57
ГОСТ 215-57
Пределы шкалы
| в °С
от
4
—20
-30
0
0
0
0
0
0
-30
0
+50
+100
+ 150
+200
+250
+300
до
1 5
+150
+ 70
+100 |
+ 150
+250
+350
+450 |
+500
+ 20
+ 50
+100
+150
+200
+250
+300
+350
Размер
диаметр
рабочая
часть
6
13-1
^
5±1
1 6±1
, 11±1
верхняя
часть
1 7
16-1
6±1
6^1
П±1
термометров
ы в мм
длина
1 8
560+10
250-20 \
250-20
280-20
320-20
360-30
400—30
450-30
530—30
Цена
деления
в РС
9
0,001
1
о
0,1
Погрешность
показаний
в °С
10
±0,015
±1 до ±4
±2 до ±5
-0.2 до ±1
Глава VIII. Термометрическое стекло 725
о
о
00
г»
о
ю
"**
1 rt
1 °*
-
о
г*
±11.5
±1 до
to
о
1
со
со
со
8
8
о
см
о
ю
8
со
+1
о
+1
to
о
-10
#
to
6±0
ю
, 6±0
S 8
о
ю
« СЧ РЗ -^ -ч СМ СМ
++++++++++
8
1
-
о
5-57
ОСТ 21
L-
см
ТЛ-5 I
100
200
+ +
СО
*а*
ы
1
-
о
см
о
ю
8 »
200
+ + + +
со
5-57
ОСТ 21
и
"Ч* 1Л
to
«о
8
8
**
250
300
+ +
г»
со
со
о"
-н
1 о
1 §
см
о
+1
. ^
1о
28
Нижн
250-
Верхиий
395-20
1 1
t-
. см.
1 1
Верхний
От +15
до +75
зя
£2°
* f a
>>
~
ТЛ-7А
-Н
to
о
ц
1
5?
см
395-20
17—
см
1
^§§
*++
Q4
•к
=^°
$ё*
к
?!
сч
ТЛ-7
со
-н
о
4Н
—40
8
■ч>
I
см
11—
—
см©
+
88
М
—
>>
1
ТЛ-15
см
+1 -Н
Ю —•
о о
)-10
1 90±5
о о
240 ±
1 1
т1 ^
1 +
ю to
юою
со^-см
+++
ЮО*Л
1 +
45-43
ТУ
ОСТ 20
и
1 1
ТЛ-16
ТЛ-17
со
со 3
о х
о а
to х I
:*.*
a; pi
•а.
I >> 4>
Таблица 72
Основные данные ртутных термометров, применяемых при испытании нефтепродуктов
Термометр
тнп
ТН-1 |
ТН-2
ТН-3 /
ТН-4 /
ТН-5
ТН-6
ТН-7
ТН-8
№
1
2
1
2
1
2
1 ТУ — техниче
а Термометриче
ГОСТ, ТУ1
ГОСТ 400-41
ГОСТ 400-41
ГОСТ 400-41
ГОСТ 400-41
ГОСТ 400-41
ГОСТ 400-41
ГОСТ 400-41
ТУ3
ские условия за
екая жидкость -
Пределы шкалы в °С
от
-30
+100
0
0
+ 50
0
+100
+ 30
- 30
0
- 80
вода-изготов
- толуол.
до
+170
+300
+360
+ 60
+ 110
+150
+250
+100
+ 60
+360
+ 60
нтеля (КТЗ)
Размеры в мм
диаметр
низ
} «-■
5
1 5±1
) -
6±0,5
6±0.5
5
7—1
верх
9±1
7,5±0,5
8±1
8,5±0.5
7,5±0,5
10±1
7,5±0,5
12-2
длина
низ
55±1
90±1
165—10
верх
250±10
330±10
250±10
250±10
300±20
300±20
350±10
355—10
Цена
деления
в вС
1
1
0.5
1
0.2
1
1
1
Погрешность
показаний
в ° С
± 1 до ±3
±1 до ±4
±1
±1 до ±2
±0.2
±1
±1 до ±4
±2 до ±4
Тип
термометра
ТС-1
ТС-2
тс-з
ТС-4
ТС-5
ТС-6
ТС-7
ТС-8
ТС-9
ТС-11
ТС-12
1 ' ТУ-
ГОСТ, ТУ»
ГОСТ 2888-45
ТУ
ТУ
ТУ
ТУ
ТУ
ТУ
ТУ
ТУ
ТУ
ТУ
технические ус
Основные
данные термометров для сельского хозяйства
Пределы шкалы
в СС
от
+35
0
-5
0
-10
0
—10 или —5
-20
-10
+25
+30
ловня завода-нзг
до
+43
+50
+55
+10
+35
+60
+60
+70
+45
+40
+40
отовителя (У
Размеры в мм
диаметр
низ
-
-
-
-
-
8—2
-
-
-
9—2
—
СТЗ).
верх
25
15—2
15—2
15-2
35
15-?
-
17—2
-
14—2
-
длина
верх
130±15
150±15
185-20
270—25
1444
480—40
225+5
190±5
410-10
150-10
335
1
| Цена
деления
в °С
0,1
1
1 |
1
0,5
1
1
1
0.5
0.2
0,1
Погрешность
показаний
в#С
от —0,15
до+0.1
±1
±1
±1
±1
±1
±1
±1 АО ±1,5
±1
±0,2
±0,1
метрическая i
жидкость
Ртуть
Толуол
Ртуть
■
Таблица 74
Тип
термометра
ТП-1
ТП-2
ТП-3
ТП-4
ТП-7
ТП-9
ТП-10
ТП-11
СП-35
СП-36
СП-39
1 ТУ —
ГОСТ, ТУ1
ТУ
ТУ
ТУ
ТУ
ТУ
ГОСТ 9177-59
ТУ
ГОСТ 9177-59
ГОСТ 2045-43
ГОСТ 2045-43
ГОСТ 9177-59
технические уел
Основные данные промышленных
Пределы шкалы
в °С
от
+100
+100
+100
-5
+20
0
0
-35
+200
0
-50
овия завода
до
+350
+360
+200
+ 75
+150
+100
+100
+ 50
+300
+150
+ 50
-изготов
Размеры в мм
диаметр
ннз
10-3
10-3
7-1
-
-
-
8
-
8±1
7+1
8±1
верх
| 20—3
20—3
15-2
8,5-1
13-2
12-2
11—2
9±1
19-2
19-2
18±1
ителя (КТЗ).
термометров
длина
низ
25—10
35-10
«it
85-10
-
10±2
35-5
-
120+10
-
30±5
верх
185—20
185—20
185±10
280—15
215—10
115±5
115—10
185±5
180±10
200±10
220 ±10
Угол в
град.
90±2
90±2
-
-
-
90±2
-
-
75+5
105±1
90
Цена
деления
в°С
5
5
1
0,5
1
1
5
1
1
2
2
Погрешность
показаний
в °С
±5 до ±10
±5 до ±10
±1 до ±2
±1
±1 до ±2
±2
±5
±1.5±2
±2 до ±3
±2
±2 до ±4
метрическая
жидкость
Ртуть
V
я
я
т
Толуол
ш
•
Ртуть
» 1
Толуол
^1
Таблица 75
| Up>i0.tUMp
тип
1
ТТ-1 |
1 ТТ-2 |
ТТ-3 |
ТТ-4 j
ТТ-5 |
1 ТТ-б J
Тт-7 |
№
2
1
2
3
1
2
3
1
2
3
I
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
Основные данные ртутных
Пределы шкалы в °С
ннз
3
О
-35
0
0
0
0
0
верх
4
+50
+50
±100
±150
+200
+250
+300
технических термометров
Размеры в мм
тип А
дчаметр
низ
5
8±1
8±1
8±1
8±1
8±1
8±1
8±1
верх
6
18±1
18±1
18±1
18±1
18±1
18±1
18±1
длина
низ верх
7 | 8
60-10 {
80—10 }
100-10 |
120-10 |
160—10 |
200-10 {
250—10 1
220±10
Iti0±10
по±ю
220±10
160±10
110±Ш
220±10
ll)0±10
1Ш±10
220±10
1б0±10
110±10
220-г 10
160±10
П0±10
220+10
li)0±10
110±10
220±Ю
1(Ю±Ю
HOdblO
(ГОСТ 2823-59)
тип Б
д !аметр
низ
9
8±1
8±1
8±Х
8±1
8±1
1 8±1
8±1
верх
10
18±1
18±1
18±1
18±1
18±1
18±1
18±1
длчна
низ
11
110-10 |
130-10 <
(
150-10 |
170-10 |
i
210-10 X
250—10 {
(
300-10 |
Dcpx
12
220±10
ib0±10
lll)±ll
220±10
160±IO
110±10
220±10
160±Ю
1Ш±10
220±10
160±10
1Ю±10
220±Ю
1<50±10
1Ш±10
220±10
160±Ю
110±10
220±Ю
160±10
110±10
Цена
де-ккчя
в вС
13
0,5
0,5 или 1
1
0,5 или 1
I
1 или 2
1
1 илч 2
2
1 или 2
2
2 НЛ1 5
2
2 ил 1 5
5
2 ил < 5
5
5 или 10
2 или 5
5 |
5 ил i 10
730
Раздел третий. Техническое стекло
s so
ч ч —
х s
КО SO I SO I
ю
н
О
ooo ooo ооо ооо ооо ооо ооо ооо ооо
+1+1+1 +I+I+I нн+1+i +l+i+i +1T1+1 +1+1+1 +1+1+1 +i"i +i+i+i
OOO OOO OOO OOO OOO OOO OQO OOO OOO
счо— oj'-o-ч wO" oj-£>-^ ft-л-ч e*'3-« oj-S— oj<5—. око—•
I
s
OOO OOO OOO OOO OOO ОС» О OOO OOO OOO
+1+1+I +1+1+1 +1+1 Ti 7i+l+l Ti+i+i +1+1+1 +1+1+1 TiTiTt +1+I+1
832 8§2 8S° a§° 8?2 RS2 8S2 8S2 S?°
I
8
I
s
I
s
I
о
8
+
8
+
S
8
+
8
+
—«OJCO "KNtO ~CNCO —'СЧСО -hMCO ~S4C0 — CNCO ■"OJCO —«OICO
<9
Таблица 76
Термометр
тнп
СП-1
СП-7
СП-8
СП-10
СП-13
СП-14 }
СП-17
СП-18
СП-25
СП-27
№
—
—
—
—
-
1
2
3
4
5
6
—
—
-
1 * ТУ — технич
ГОСТ, ТУ»
ТУ
ТУ
ТУ
ТУ
ГОСТ 2045-43
ГОСТ 2045-43
ГОСТ 2045-43
—
ГОСТ 2045-43
ТУ
еские условия з
Основные данные специальных термометров
Пределы шкалы в °С
от
—70
-30
- 5
+100
-31
—20
-10
0
+ю
+20
+30
-5
+20
+10
-15
авода-нзгот
до
+70
+30
+45
+360
+60
-5
+ 5
+15
+25
+35
+45
+25
+45
+40
+51
говнтеля (1
Размеры в мм
диаметр
низ
6
6,5-1
-
9-2
8-3
<
J
> 6,5— 1
9-2
9-2
(Т
3).
верх
9-2
8-1
8-1
18-2
8-3
6,5—1
9-2
9-2
7-1
длина
низ
130±7,5
115-10
-
85-10
-
-
-
верх
260±15
175-10
175±15
160-10
205-Ю
75
80-Ю
180+Ю
135-Ю
Цена
деления
в °С
1
1
0,5
5
0.5
0,2
1
0.2
1
Погрешность
показаний
в°С
±1 до ±3
±1 до ±2
±0,5
±5 до ±10
±1
±0,2±0,3
±1
±0.2
±1
Термометрическая |
жидкоаь
Толуол
•
Ртуть
■
•
•
V
Основные данные ртутных контактных термометров и термоконтакторов
Таблица 77
со
to
-
Тип
термометра
ТК-1-ТК-4
ТК-5
ТК-6
ТК-10
ТК-12 •
ТК-29***
ГОСТ, ТУ*
ТУ
/
ТУ J
(
ТУ J
1
ТУ
ТУ
ТУ
* ТУ — техиическ
Пределы
шкалы в °С
от
0
0 '
0
0
+80
0
0
+50
+100
+200
0
—
—
до
+50
+100
+200
+31Ю
+130
+50
+ 100
+ 150
+200
+300
+35
—
—
ие условмя *авод
** Точки контактирования иа указа
*** Си^иалн^атор понижения двчжеи
Цена
деления
в °С
1
1
2
5
1
1
2
2
2
2
0,5
—
—
Точка
контактирования в интервале
температур
от
( ""5
0
{ +100
+100
1 +100
+5
+ 10
+20
+50
+ 105**
«
—
—
—
—
*■ —
+28,5**
+37,5**
+20
до
+70
+100
+150
+200
+300
+45
+90
+180
+250
+130**
+ 100**
—
—
—
—
+32**
+37.9**
+20
а-изготовителя (КТЗ).
иных температурах.
>1Я.
Размеры
диаметр
низ
-
-
—
9-1
9-1
—
12-1
4
верх
-
-
—
17—1
18-1
—
7-1
8-3
в мм I
длина
50— 80
90—300
ю о о
— CM CN
85- 10
до 195±10
530—10
85-10
до 308-10
230—10
250
2о0±20
240
Погрешность
показаний
в вС
1
' ±2.
до ±5
1
±1
до ±5
J
\
±1
±1
±2
±2
' ±2
±0,5
±0,15
J ±5 |
Предельные
мощность
тока в вт
2
2
2
—
—
—
2
2
J
сила
тока
в л
0,2
0,2
0.2
—
—
—
0,2
0,2
0,1
Глава VIII. Термометрическое стекло
733
Таблица 78
Основные данные бытовых термометров и психрометров (ПБ-1Б)
Тип
термометра
ТБ-1
ТБ-2
П5-1Б
1 ТУ
гост
или ТУ1
ГОСТ
302—41
ТУ
ТУ
— техничес
Пределы шкалы
в СС
от
+35
0
до
+42
+35 \
или J
0 I +40 J
—5 1 +45
или
0 45
Длина
в мм
100 ч-135
165
306
Цеиа
деления
в °С
0.1
1
0.5
кие условия за вода-изготовите ля (КТЗ).
Пэгреш-
ность
показаний
в С
—0.15+0.1
±1
±0.5
Термометрическая
жидкое ib
Ртуть
Толуол
Вид газа и давление его в газовом пространстве
высокоградусных термометров указаны в табл. 79.
Характеристика газа Т« б л и ц а 79
Максимальная
температура шкалы
термометра в °С
400
450
500
СОО
Упругость паров
ртути в am
2.14
4.32
9.06
22.7
Газ
Азот
Аргон
Давление газа
в am
1 3
1 6
1 13
27
В зависимости от предела измерений термометра применяют
термометрическое стекло того или иного состава. Так, для
термометров с измерением
от — 200° до + 360° применяют стекло марки 1611*
m + 500° . „ . 59Ш
„ + 60ьв „ 600
12iXj° „ кварцевое стекло
Составы и основные свойства термометрических стекол,
вырабатываемых в СССР, и эмалей указаны в табл. 80—83.
Таблица 80
Химический состав стекол по весу в %
Тип стекол
16"!
1 59»"
Кварцевое . •
so, |
67.5
72.0
57.0
i£,95
А120, |
2.5
5.0
20.6
0.01
В2Оа
2.0
12.0
10.3
Компоненты
СаО | ZiO
7.0
7,6
7.0
Na20 |
14.0
11.0
0.04
MgO
4.5
0.012
к2о 1
0.028
734
Раздел третий. Техническое стекло
В составе стекла 16 допустимо не более 0,7% Mn304+S03+
+Fe203f в, том числе Fe203 не более 0,3%.
В составе стекла 600 допустимо не более 0,5% Щелочных
окислов. Для ускорения варки в шихту этого стекла добавляют 0,3%
гипса + 0,6% As203.
Таблица 81
Химический состав эмалей
Компоненты
SOt | А120, | СаО | NjzO | ZnO | NaaAlF,
Глушеное (молочное). . . .
Эмали:
белая
желтая
красная
синяя
С8.0
64.6
63.22
59,0
63,70
8.5
3.56
2.32
1,8
2,0
1.42
6И
14,5
5.2
5.49
3.8
10,0
1.5
13.9
10.34
15.0
6.4
5.5
6.59
8.24
6.1
Продолжение табл. 81
Глушеиое (молочное)
Эмали:
Компоненты 1
к2о
5,06
5,0
1L.4
В20,
1,09
2,7
2.6
CdS
1.63
4,1
Se
0.094
1,5
F
1,5
А12Оя+
-ЬСаО+
+MgO
oTe
С>20,
3.0
Таблица 82
Основные свойства термометрических стекол
Наименование свойств
Коэффициент линейного расширения в ии-
Депрессня для отожженного стекла после
нагревания термометра до 100° в град, не
Повышение нулевой точки в термометре
в процессе естественного старения при
20±10° в течение года в град, не более. .
Смещение нулевой точки искусственно
состаренного термометра при нагревании
в град.:
до 200 не более
?оо
* 360
1 450
.510
„600
Типы стекол
16"!
80
0,1
0.08
0,03
0.5
0 7
59»!
56.6
0.03—0,04
0,05
2
600
33
0.02
I
кварцевое
5.8
Нет
Глава VIII. Термометрическое стекло 735
Продолжение табл. 82
Свойства
Типы стекол
16
III
59»!
600
кварцевое
Термостойкость (охлаждение в тающем
льде) в град
Химическая стойкость
50
50
250 | 1000
II гидролитический класс по
Мчллиусу
Таблица 83
Основные свойства эмали
Свойства
Коэффициент линейного расшн-
1 Продолжительность варки в час.. .
Глу-
шеное
(молочное)
83
50
1350
Эмали
белая
81
1350
16
желтая
82
1350—
1380
12
синяя
81
1350—
1380
11.5
красная
80
1350-
1380
8
В табл. 84 приведены некоторые сведения о зарубежных
термометрических стеклах.
Таблица 84
Зарубежные термометрические стекла
[Страна
ГДР н ФРГ
Чехословакия
США
Марка
стекла
( 16»!
< 2954111
I Supremax
f I6"l
591"
( tN-3
Vicor
Химический состав в % 1
S02 | AI20, | Na20
67.5
66,4
54,0
67,5
72.0
68,5
96,0
2,5
10,0
21,0
2,5
5.0
2.5
0,4
11
8.5
14.0
11,0
13.5
В, О,
3.3
CaO
6,8
5.9
5.0
6.8
73b
Разбел третий. Техническое стекло
Продолжение табл. 84
Страна
ГДР и ФРГ
Чехословакия
США
Марка стекла
fiiifli
Химический состав в %
ZnO
7.0
7.0
8,5
BfO,
1 2,0
9.9
10.0
2.0
12.0
2,0
3,6
FetO,
0.2
0,2
TiO, | MgO
0.05
0,05
10,0
2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕРМОМЕТРОВ
Схема технологического процесса производства термометров
приведена на стр. 737.
Варка стекла 16111 производится в ванных печах непрерывного
действия. Температура варки 1410°±20°. Трубки вырабатываются из
стекла, сваренного в ванной печи при помощи автомата
горизонтального вытягивания (типа Даннера).
Стекла 59ш и 600 варятся в горшковой печи. Режим варки этих
стекол показан на графиках рис. 75 и 76. Для ускорения провара в
шихте стекла 600 применяется тонкомолотый кварцевый песок и
ускорители варки стекла.
Все стекла в большей или меньшей мере обладают свойствами
термического последействия, которое имеет особое значение в
термометрии, так как вызывает положительное или отрицательное
смещение нулевой точки, что определяет погрешность показания
термометра.
Исследования показали, что наименьшую депрессию имеет
стекло, в состав которого входит только какой-либо один вид щелочи,
например окись калия или окнсь натрия. В термометрических
стеклах термическое последействие сведено к минимуму в результате
подбора соответствующего химического состава, а также в
результате проводимого при производстве термометров искусственного
старения.
Было замечено, что частое нагревание термометра до 100°
заметно ускоряет процесс векового повышения точки нуля.
Это привело к установлению метода искусственного старения
термометров. В табл. 85 приведены данные о повышении точки
нуля в двух термометрах, сделанных из стекла 16ш, после их
нагревания.
Процесс искусственного старения заключается в нагревании
и охлаждении стекла по определенному режиму и отличается от
процесса отжига тем, что старение производится при более
высокой температуре, близкой к температуре начала размягчения стекла.
Термометры, предназначенные для измерения температуры
выше 200°С, а также все термометры с ценой деления 0,2° и меньше.
Глава VIII. Термометрическое стекло 737
Схема
технологического процесса производства термометров
Стекольная шихта
Варка
молочного стекла
Машина ВВС
Резка
Нарезка шкал
Вощение
шкалы
Деление шкалы1
Травление
шкалы
Натирка
краской
Отжиг
ОТК -
Наполнение
ртутью у
4
Разтутие
безвоздушной
воронки 1
4
Отлив
4
"*
Наполнение
газом
4
Выжиг
4
Протирка 1
4
Подбор шкалы I
4
Отметка 1
4
Перевод
1 меток I
*
Сборка
4
1 Пр оСкованне, 1
1 гипсовка 1
Вытяжка
капилляров
Старение
Варка термометрического
стекла
Выработка 1
4
Машинная 1
резка 1
4
Калибровка
4
Оттяжка усов
Оплавка края
4
Разверстка
шайбы
-*■
4
Впайка шайбы
4
1 Формирование 1
1 резервуара |~
4
Напайка
перетопки
4
1 Раздувание
воровки с
боковым
I от вере гнем
Вытягивание трубок
Отжиг
738 Раздел третий. Техническое стекло
Таблица 85
Данные о повышении точки нуля в двух термометрах из стекол 16ш
1 Термическая обработка
1 После нагревания:
Положение точки
нуля термометра А
О.О0
0.0»
о,о#
+9.0°
Положение точки
кипения термометра Б
100.0»
100.5е
103.2»
109.5е
1600-
1500-
Н00
|Ш0
§/200;
WO0
ъьо
1360
МО
1250
1 2 3 Ь 5 6 7 $ 9 Ю 11 1? О Н 15 19
Ярем* б «аса*
Рлс. 75. Режим варки стекла 59 ш
независимо от предела измерений подвергаются искусственному
старению.
Старение ампул термометров осуществляется в муфельных
электрических печах, причем иа капиллярные трубки ампул термомет-
Глава VII!. Термометрическое стекло 739
15 часов
it*W
О 6 8 Ю /? 1Ь 15 W Г 22 Л 26 28 3D 32
\ ftp?"* Ъ ^аса>
Рнс. 76. Режим варки стекла 600
ров, предназначенных для старения, надевают вкладыши из более
термостойкого стекла для предохранения от прогиба капиллярных
трубок в процессе старения (зазор между капиллярной трубкой
термометрической заготовки и стенками канала вкладыша должен
быть не более 0,5 мм).
При загрузке в печь ампулы термометров с вкладышами
помещают в специальные алюминиевые коробки.
Процесс старения ампул термометров, изготовленных из стекла
16 (ГОСТ 1224—41), ведется следующим образом: заготовки
термометров в печи нагреваются до 500СС и эта температура
выдерживается в пределах ±5°С в течение 10 час, после чего печь
выключается. Заготовки длиннохвостовых термометров, изготовляемых из
стекла 16 »подвергаются повторному старению после наполнения
их ртутью. Старение заготовок из стекла 16ш, ваполненных ртутью,
производится при температуре верхнего предела измерений в
течение 10 час.
Старение ампул термометров, изготовляемых из стекла 59 t
ведется следующим образом:
Температура в *С
550
545
540
535
530
525
Выдержка
в мии.
180
15
15
15
15
15
Температура в вС
520
Б15
510
505
500
Выдержка 1
в мин.
15
15
15
15
10
|
Затем печь выключается и по достижении 300СС заготовки
выгружаются из печи.
740
Раздел третий. Техническое стекло
Заготовки термометров из стекла 59 подвергают
повторному старению в цилиндрических печах.
Повторное старение термометров из стекла 59 I производится
при температуре верхнего предела измерений данного термометра.
Срок старения — »10 час. По окончании старения обогрев печи
выключается, заготовки медленно охлаждаются до 250—300°С, затем
выгружаются.
При старении ампул термометров из стекла марки 600 процесс
ведется следующим образом. Заготовки в печи нагреваются до
650СС и выдерживаются 3 часа, затем температура снижается до
600° и при этой температуре заготовки выдерживаются до 60 час.
Затем обогрев выключается и при 300°С заготовки выгружаются.
Заготовки, изготовленные из кварцевого стекла, искусственному
старению не подвергаются.
Готовую продукцию контролирует ОТК завода, Госконтроль и
контроль органов гидрометеослужбы.
Ниже представлена схема контроля готовой продукции.
Схема контроля
Гидрометеослужба I—И Метеорологические
Лабораторные
Нефтяные
1
\г \ I
Инкубаторные
Сельскохозяйственные
ОТК засола
Государственный
пьвгритглъ
Ветеринарные
Медицинские
Промышленные
Специальные
1
1111
Контактные
Бытооые
Глава IX
МЕДИЦИНСКОЕ СТЕКЛО
1. КЛАССИФИКАЦИЯ И АССОРТИМЕНТ ИЗДЕЛИИ
Под медицинским стеклом понимают стеклоизделия, служащие
для хранения и упаковчи лекарственных ере хтв, инъекционных и
бактериологических растворов или являющихся предметами ухода
за больными.
Основными видами медицинского стекла являются:
а) аптекарская посуда;
2) ампулы;
3) флаконы для антибиотиков;
4) предметы ухода за больными и детали к ним;
5) дрот товарный (полуфабрикат).
Аптекарская посуда подразделяется:
1) по способу укупорки — под стеклянную притертую пробку,
под корковую пробку и под винтовую пластмассовую крышку;
2) по составу стекла — на изделия из нейтрального стекла
(марок НС-1, НС-2) и из щелочного стекла (ма^ок АБ-1, МТ, ОС);
3) по цвету стекла —■ из обесцвеченного, полубелого и цветного
светозащитного стекла;
4) по типам и по емкости (см. табл. 86).
Форма, размеры, емкость и вес основных видов а^екарской
посуды соответствуют прилагаемым чертежам и таблицам (табл. 87—
99 и рис. 77—89).
Ампулы стеклянные изготовляются из дрота и
подразделяются на:
а) обыкновенные (см. табл. 100, рис. 90);
6) с пережимом (см. табл. 101, рис. 91).
Флаконы для антибиотиков, вырабатываемые из дрота
и непосредственно из стекломассы, выпускаются емкостью 10, 15,
20 мл. Формы и размеры флаконов соответствуют данным табл.
102 и 103 и рис. 92 и 93.
Предметы ухода за больными (шприцы, резервуары
для молокоотсосов, мочеприемники и т. д.).
Дрот (трубка стеклянная) является полуфабрикатом для
производства шприцевых цилиндров, ампул, флаконов, пробирок,
отдельных аппаратов и т. п. Вырабатывается из стекла составов
НС-1, НС-2 (нейтральные) и АБ (щелочной) наружным диаметром
от 7 до 50 мм. Толщина стенки дрота для ампул от 0,4 до 1,8 мм;
для флаконов, пробирок и других изделий — от 0,6 до 2,5 мм
742
Раздел третий. Техническое стекло
Рис. 77. Банки для медика- Рщ. 78 Банки штанглаз„ые (БШ)
ментов (БМ) ч '
£
Й^1
ш
15*45°/
rfw
к -н
Рис. 79. Банки с винтовым Рис. 80. Банки выставочные
горлом (БВ) (6В)
Глава /Л. Медицинское стекло 743
;$*#'
Рис. 81. Банки укладочные (БУ)
Рис. 82. Склянки для
медикаментов (СМ)
Рис. 83. Склянки
штанглазные (СШ)
744
Раздел третий. Техническое стекло
Ф22* ?
Рис. 84. Склянки-капельницы с пробкой (СК)
Рис. 85. Склянки с вин- Рис. 86. Склянкн выставоч-
товым горлом (СВГ)
ные (СВ)
Глава IX. Медицинское стекло
745
н
ОТ
;NSL
^=¥-
Вид снизу
45*45с
А—,
75* 43 е
Рис. 87. Склянки укладочные (СУ)
Конусность
Рис. 88. Пробки для банок (ПБ) и
склянок (ПС)
■I/
Конусность
Рис. 89. Пробки для выставочных банок
(ПВБ) и склянок (ПВС)
746 Раздел третий. Техническое стекло
П
11 1
I
D
Рис. 90. Ампулы
обыкновенные
D h-
Рис. 91. Ампулы
с пережимом
Ф201Ц
Ф2о:°о:*
ФП?о.ъ
Рис. 92. Флаконы для
антибиотиков из стекломассы
Рис. 93. Флаконы для
антибиотиков из дрота
I ~ ^- ю eo 1
»-юоэлелОсл©с|
— н-юслоооооОоОо
•— roc*>Q?~JQ^cnooooooOSoo 1
oiooSooiC^oooooooosoo 1
ХХХХХХХХХХХХХ XX
XXXXXXXX
X X X X X X X
ХХХХХХХХХХХХХ XX
X X X X
X
X X X X X
X X X X X
ххххххххххххх ххххх
XX X ХХХХХ
X X X X X X
X X X X
X X
ххххххххххх
ххххх
I ххххх
1 ххх х х х х
от 1
2
от
в
от
5
от
от
~1
БПМ
БПЖ
от
от
от
о
о
в
г"*
Iх
свг
ho
Условное обозначение
Емкость
В ЯЛ
для
медикаментов 1
штанглазные 1
для
инъекционных
растворов ]
с винтовым
ГОрлОМ
для
перевязочных
материалов J
для
подопытных животных
выставочные
укладочные
для
медикаментов
штанглазные
с тубусом
капельница
капельница
с пробкой
1 с винтовым
горлом
для ядов
1 выставочные
укладочные
Банки
Склянк
га
X
т
оу\э1э эоюнпЬпдэм 'XI wwj
748 Раздел третий. Техническое стекло
рис
(£
с
о
t-
X
о
2
ика
S
ж
ДЛЯ
S
х
1
ю
а меры
°*
'Л
X
<s
о
X
Ц!
4
*
а
КОСИ
л 1
1 *°
1 *°
о:
*«
*
***
*Г
*
в
•о
Q
<
а:
«V»
Ш
ю
га
о
•А 1
4 1
§2
^ 1
О 1
X ■
1 со
Л
1 *°
2
9
=
8
ю
<N
""**
СМ
ю
^
+1
ее
■и
8
см
44
см
см
-н
со
in
-н
8
чг
о
о
см
-н
8
8
Я
■«г
-н
8
~^
§
2
«о
ю
со
2
8
СЛ
in
■*■
СО
GO
m
^
-н
ОО
сл
-и
о
СО
см
-Н
£
см
+1
СО
m
-н
iO
со
о
оо
+1
О
ОО
я
-н
8
8
о
»6
ю
ю
со
ю
см
о
3
m
■ч»-
if>
Ш
in
+1
СО
О)
-н
о
оо
ю
-н
m
см
-н
ОО
in
-н
о
см
8
-н
8
см
8
-н
©,
со"
3000
in
ю
со
»п
ОО
ю
г--
in
со
^
СО
СО
-н
сл
-н
я
in
-н
со
-н
со
■*
+1
со
см
8
-н
8
о>
я
41
2350
§
см
in
ю
со
8
in
г-
со
4f
8
+1
CD
-н
со
со
m
-н
о
41
со
-<•
-Н
m
ОО
~~
о
t^
-н
р,
CU
о
со
+1
in
см
§
m
со
8
8
3
о
СО
ю
см
4j«
ОО
+1
S3
-н
8
ю
14-
о
СП
in
о
-Н
со
со
-н
8
со
-н
о
ю
со
о
СО
-н
CD
§
СО
со"
г»
см
8
см
in
с-
-н
-н
см
СО
о
1+
о
in
о
+1
«о
со
-н
in
см
in
см
-Н
8
см
8
+1
8
со
§
со
со
S
см
8
см
8
4-1
3
44
а
о
44
8
in
о
44
«о
со
44
m
о
ю
44
8
ю
44
%
8
со
ю
см
8
3
8
in
см
in
44
4-1
8
о
44
IS
in
о
44
со
со
44
о
44
о
см
о
4-1
8
8
in
со
ю
см
in
см
см
со
со"
ю
in
о
ю
44
8
14-
см
о
44
8
in
о
44
ю
со
44
in
OD
О
44
in
ОО
ОО
44
3
in
г*
in
со
in
см
m
см
см
см
СО
со
со
in
in
щ
■*
44
со
со
4-1
in
CM
44
in
о
44
in
CO
44
in
GO
-H
о
in
44
8
m
CO
in
CM
CM
CM
сЗ
m
in
со
CO
44
со
CO
44
m
CM
4-1
CM
in
о
44
in
CM
44
8
m
44
8
CO
44
3
8
CO
in
CM
8
CM
3
m
in
CO
CM
44
8
44
in
CM
44
о
in
о
4-1
in
CM
4-1
о
U3
•*■
4-1
о
со
44
о
со
8
со со
in in
см см
in
« «о 1
см см 1
8 8 1
со со 1
ю in 1
со —
~ -ч !
4-1 44
о о
со со [
44 44
8 8
44 44
in см
с5 со 1
in in
о о
4-1 44
ю л
см см 1
44 4-1
S Й
со со I
44 44
8 см 1
см см 1
44 44
« о 1
от I
Таблица 88
Банки штанглазные (БШ) (рис. 78)
Емкость в мг
номинальная
3000
2000
1000
500
250
100
50
30
полная
3600±200
2350±100
1215±60
635±30
320±20
130±10
75±5
45±3
Вес в г
1280±130
930±120
600±70
350±35
225±25
120±10
70±8
50±5
Линейные
И
270±5
235±4
185±4
150±3
125±3
90±3
75 ±3
60±2
h
8±2
8±1
8±1
6±0,5
6±0.5
6±0,5
5±0,5
5±0.5
D
155±1.5
135±1.5
I10±lf5
90±1,5
70±1,0
55±1,0
45±1
42±1
d.
80±1
63±!
63±1
50±1
32±1
32±1
25±1
25+1
dx
98±1.5
79±1
79±1
65±1
45±1
45±1
36±1
36±1
размеры в
Их
155
136
106
84
75
52
45
33
К
4
4
4
2,5
2
1,5
1.5
1,5
мм
А.
45
35
35
30
20
20
15
15
<*>
94
75
75
62
42
42
33
33
г1
ПО
95
76
60
47
38
32
27
R
92.5
81,5
60
50
35
27.5
22.5
21
Ъ
3.5
3,5
3.5
3
3
3
2.5
2.5
*i
5
5
4.5
4.5
4
4
3,5
3,5
Ра меры этикегок|
вертка /
раз
140
120
115
100
80
70
55
50
К
80
70
70
60
50
45
35
26
*'
40
40
30
20
20
7
7
4
750
Раздел третий. Техническое стекло
03
S
ю
со
2 .
о.
S
О.
2
о
»?
о.
о
£
2
ю
О
X
S
са
s
X
со
s -а
о ч
as я
г» «о in
СО СО СО СО СО
•*■
131
140
901
о
ю
242
V
103
120
'Л
о
о
^
183
3,5
92,5
о
106
о
ч«
155
3,5
81,5
in
ел
СО
ОО
СО
Ч"
136
3,5
8
£
c3
СО
чг
901
со
о
in
S
о
3
Ю
СМ
SS
со
in
со
1-»
S
S
см
in
1-
со
со
00
СО
8
$
cN
2
СО
27,5
оо
со
S
$
in
S
2,5
27,5
СО
S
5
m
со
2,5
in
см
см
СО
8
со
in
со
2,5
см
см
со
а
in
S
2,5
о
см
см
СО
а
in
8
2,5
1
со
1
1
in
1
2,5
1
1
СО
1
1
in
1
COCNJCOCNOO^JCOOJOOCMWCMCO^TOCSCO^OOCMCOCMCO^OOCNOOCMCOCM
©ооооооооооооооооооооооооооосГо
+ I + 1 +1 +T + I + ! + I + I + I + 1 + I + I + 1 + I + I
r>-t-r^r^t- — CM CM CM CM CM -^ —iiOiO
OCftCftt^r-COiQ^^-^r^COCOCMCM
COCMOOCMCOCMc»CleOOJOOCMcO<NOOCNCO^COCSCOCqOOrMCOCMCO
+1+1+1+1+1+1+1+1+(+1+1+1+1+1+1
g88883£$2$23S8SM-
+1+1+1 +1+1+1+1+1+1 ~l +1+1+1+1+1
r-r^t-.t-~t-^co.inco«r>otoinino>o>
OOCOOOVDOin^fcOCOcOCOCMCM^^^
in io in" 1П ~ """
+i +^+1+1+1+1+1+1 Ti +1+1+1 +1+1+1
lOiniOiOOOOOininiOCMOCMCM
^союсо~а>с^«ою1П1Пчгчгсосо
ininminminmininininm
£ + + + + + + + + + + + + + +
—•r^c^ininininmommcocoCNCM
+1
+1 +1 +1
CO CO
+1 +1
CM — ~
со со
+ +1
3 S
CO CM
+1 +
£ 8
CM CM CM
+> +1 +1
8 3 3
CO CM
+ +1 -H
S 8 c8
CO CM —•
*-• -^ —> CO tO ■*
+ +1
со со
+1 +
+1
3
1 § 8
+1 +1 +1
CO CM
+1 +1
a 8
— oo
+1 +1
8
—i Ю CO
CO CO — — ^
1П CO CO CM CM
+1 +1 +1 +1 +1
о -«г
CM ~
1П 00 Q
г- -я* rt
SO о m © Q о о
Д о t^ in cO см -4
Таблица 90
Банки выставочные (БВ) (рис. 80)
1 Емкость в мл
номинальная
500
250
100
50
30
полная
800±30
330±20
150±Ю
70±5
50±3
Вей
в г
420±35
230±25
130±10
65±8
55±5
И
185±4
140±3
115±3
85±3
65±3
h
6±0,5
6±0,5
5±0,5
5±0,5
5±0.5
К
98±1
75±1
65±1
45±1
45±1
*i
78±1
62±1
45±1
37±1
37±1
Линейные
D9
40±1
40±1
32±1
25±1
25±1
dt
54±1
54±1
45±1
36±1
36±1
размеры в мм
Ht
142
102
80
60
40
к,
70
54
45
31
29
л»
25
25
20
15
15
4
50
50
42
33
33
R
65
47
47
29
29
*i
41
18
14
14
14
b
3
3
2,5
2,5
2,5
Ьх
4
4
4
3
3
Таблица 91
Банки укладочные (БУ) (рис. 81)
Емкость в мл
номинальная
500
250
150
100
1 50
полная
600±30
350 ±20
220±15
140±10
70+5
Вес
в г
' 460±3.f
300±2С
200+15
150±10
85+8
И
150±3
145±3
105±3
100±3
68±2
Иг
160±4
I53T4
пз±з
108±3.
68±3_
h
6±0,5
6+0,5
6+0,5
5±0,5
5+0^
А
90±1
70±1
70+1
50±1
60+1
В
70 tl
55±1
50±1
50±1
_37±L
Линейные размеры в мм
d.
40 + 1
32±1
32±1
25±1
25+1
а,
54+1
45 + 1
45 + 1
36±1
36 ±|_
и,
112
112 !
77 ■
77
40
*i
25
20
20
15
15
i d
49
40
40
32
^
d*
50
42
42
33 I
33
а
10
3
8
8
А '
Ь
4
3,5
3
3
3
Ьг
5
5
4
4
4 1
52
Раздел третий. Техническое стекло
S
о.
S
5
R
«5
е<
S
X
к
«t
at
ю
А
Я
Z
'Jj j
1 К
СО
X
«=:
о
с
,
£й
СО «~ Ю Ift ift
со со со «о со со со
о
8
S
S
о
г^
S
я
S
S
S
о
со
«N
со
S
8
S
со
9
S
8 S
1ft
СО
CN
ю
см
СМ
S
8
3
8
4f
S
ю
со
1ft
CM
О)
о
со
со
ч»"
1ft
IT
Ift
со
Ift
СО
1ft
ел
я
Я
■ч»-
S
со
3
£
8
■*■
§
с*
3
8
см
1ft
см
см
1^
со
со
со
а
1ft
CN
«N
2.5
13
з
я
CM-
cN
ift
CM
Ift
CM
со
8
8
л
2
ift
CM
CN
3
О
CM
3
Ift
s
1ft
CN
Й
8
8
ift
ift
el
CO
CM
c£
ift
ift
5
ift
CM
г»
CM
2
1ft
Ю
CO
1ft
CM
^
о
CM
CO
Ift
Ift
о
CO
1ft
CM
eo
CO
со
ift
ift
8
Ift 1ft
"5ShH4HT4H4H+I +1^^+1+1 +1+1 +1+1
r~l^|-^t^r^COoOCOt^t^CNCNCMCMeOCOCOCO
<OCO<OlftlftCOCOCOCNCNCNCNCNCN—i-^"-"-»
4ННН^^4НЧН4ННН^5^Нч5+1+1+|"н +
' ift ift" ю ift о о о о
(О СО П « (N « »н « « « - « „' « м „ „ и
-Н-Н-Н-Н-Н-Н-Н-Н-Н-Н-Н-Н-Н-Н--Н-Н-Н-Н
S5P59JSi2l2i50S0<20o0cN^CN'onift
сосмсмсм — — ^2— COC4|CN1
' ift ift ift ift ift ift- to ift ift Ю
c^c^cmcvicm^-^^oooooooooc.*
^-H-H-H-H+1-H-H-H-H-H-H-H-H-H-H-H-H
OOOCOODCOOOCOC0C0lftiftlAU3tftlAlftlft
о о о
+1 +1 -H -H -H +1 -H +J
tOCOcOCOCOCMCMCNOrCM
., -H. -H -H .+1 -H -H H- -H -H -H
-* ^ CO CN —• _ «
<\! T. ?, ^ ?, ~ ^ °° •» « л «
л- г-» cf iL=H" if+L-H-H-H+l-H-H*
w . 2 ? S g-8-l |s§8s?^
._-*r"'»>4lO«OCN —
см см - -
8SS8Sgg82w
CM -* «*
ем с* — —
Таблица 93
Склянки штанглазные (СШ) (рис. 83)
Емкость в мл
номн-
аль ая
3000
2000
1000
500
j 250
1 100
50
30
полная
342^200
2220±100
1135±60
620±30
320±20
120±10
65±5
40±3
Вес в г
П50±130
800+100
520±60
320±35
188 ±25
100±10
60±8
50±5
Линейные размеры в мм
И
280±5
245±4
200±4
155±3
135±3
105±3
90±2
75±2
h
8±1
8±1
8±1
6±0,5
6±0,5
5±0,5
5±0,5
5±0,5
D
!С5±1,5
135±1,5
П0±1,5
90±1,5
70±1
50±1
42±1
35±1
</.
25±1
25±1
25±1
1б±1
1С±1
13±1
13+1
10±1
di
38±1
38±1
33±1
27±1
27±1
22±1
22±1
18±1
Иг
155
136
106
87
77
63
49
44
К
4
4
4
2
2
1,5
1.5
1,5
А.
35
35
35
25
25
20 J
20
15
dt
36
36
36
24
24
20
20
16
d%
ПО
95
76
60
47
34
26
24
R
92.1
81.5
62
45
35
25
25
18
Ь
3,5
3.5
3
3
3
2.5
2.5
2.5
1
4,5
4.5
4
4
4
3
3
3
Размер
этикеток
ев
• *
т н
л си
140
120
115
100
70
55
50
*i
80
70
70
60
45
35
28
А,
40
40
40
25
15 1
10
10
Таблица 94
Склянки-капельницы с пробкой (СК) (рис. 84)
Емкость в мл
номинальная
30
20
полная
40±3
30±3
Вес в г
50±8
35±4
Линейное размеры в мм
И
80±2
75±2
h
5±0t5
4±0.5
D
35±1
32±1
Их | d>
44
39
24
24
R
18
17
Таблица
Склянки с винтовым горлом (СВГ) (рис. 85)
Емкость
номинальная
1000
500
250
150
100
75
50
30
20
10 "
5 i
в мл
полная
1165±60
620±30
320+20
195 + 15
120+10
100+8
67+5
40+3
30+3
16±2
9+2
Вес
в г
530 ±70
325±35
192 ±25
130±15
105±10
90+10
65±8
53±5
40±4
32±3
24±3
И
185±4
150+3
130±3
П5±3
105+3
95 ±3
90±2
80+2
70±2
60±2
50±2
Л
13+0,5
13+0,5
13+0,5
13+0,5
12+0,5
12+0,5
12+0,5
12+0,5
12+0,5
12+0,5
12+0,5
D
110±1,5
90±1,5
70±1
60±1
50±1
48±1
42+1
35±1
32±1
28±1
25±1
d.
25 + 1
14+1
14+1
14+1
12 + 1
12±1
12 + 1
12±1
12 + 1
10±1
Ю±1
Линейные размеры в
d
3«
23±0;8
23±о!2
23+0.8
^-0,2
20+0,8
J0—0,2
«+8:5
«+Й
20+°'8
^0,2
20+0,8
,8+0,3
,о + 0,8
18-0,2
rfi
31+0,8
dl-0,2
2Q+0.8
JO-0,2
20+0,8
—0,2
+0,8
20—0,2
,7+0.8
»±S:S
"±5.1
,7+0.8
—0,2
W-0,2
»+S:S
«IS:!
«i
10G
87
77
67
63
54
49
44
39
30
20
MM
kl
2
2
2
2
1.5
1,5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
dt
34
24
24
24
21
21
21
21
21
18
18
d%
37
28
28
23
24
24
24
24
24
21
21
rfi
76
60
46
34
34
32 i
26
24
24
20
18
R
60
45
35
30
25
24
25
18
17
14
13
b
3
3
3
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2.5
2,5
2,5
bl
3
3
3
3
3
3
Глава IX. Медицинское стекло
755
ю
X
о.
О
и
2
х
sr
о
Е
к
* * ^ со со
со
-
S
я
со
СО
см
iO
CM
■*
-**
СМ
2.5
■*
СМ
CN
2,5
-
ел
СМ
CN
t- lO ^Г СО
+1
CN
СО
-н
о
CN
-Н
гм
со
+1
о
см
-Н
г-
см
+1
CD
+1
г^
СМ
-н
CD
■н
Г"-
СМ
■н
CD
-Н +1 -Н -Н +1
CO CM lO Г>. 1^
t- CD чг СО СО
+1
СО
о
-Н
ю
г*-
+!
Й
-н
ю
«<г
+1
iO
^
Ю Ю tO Ю Ю
-Н -Н +1 -Н -Н
CD CD Ю iO lO
* со w со со
+1 -Н -Н -Н +1
сЯ Й 2 со to
-Н ЧЧ +1 -Н -Н
о © о р о
LQ О Ю <D Ю
СО СМ —
о о о ^ _
СО СМ -^ lO СО
-Н Ч-l -Н -Н -И
О О Q IO О
ч* СМ V) «£> ^
С^ СО —■
03
Я"
X
X
о.
2
s
ST
о
cd
►5
М
>>
X
Е
к
«?
Линейные размеры в мм 1
Емкость в дел
•о*
•о
а
чз
хз
.*"
£
чз
*
оэ
4
с
£
*
Ю ш
полная
номинальная
to to -*■ ■*■ ■*■ со со 1
tO tO ir? I
"* CO CO CO CO CM См!
О СО СО СО CD ID tO I
а> р -г -а* р р о
CM CM JM CM CM CM CM
СО О СМ СМ СО СО СО
СМ СМ СМ СМ « — —
tO tO р р С^ г» t»
см см «75 см -ч — ~*
« W t» ^ N О О
— —« Г* С— Г* чг ""«г
НЧ -Н -Н +1 -Н -Н -Н
CM CM t-- t- CM СМ СМ
со со см см см см см
-н -н -н -н -н -н -н;
о о со со со со со
см см «-ч —• —< «-и —
+1 +1 +1 +1 +! +1 44
1— lO Ю tO СО СО СМ
+1 +1 НИ +1 +1 +1 +1
о о о р р со со
о» r> t>- й й со col
tO tO tO tO Ю Ю tO
о о о о о о о
-И -Н +1 +1 +1 -Н -Н
«О CD CD «О tO tO tO
^" ч* CO CO W CO CO
. ЧН -H -H НИ ЧН ЧН 44
со со со со О О О
й й -н « « r» t>
со со со со со см см
-Н -Н -И -И -Н +1 -Н
О о ю to см см см
tO Ю О О О CD СО
to to ю о ^ _ 1
со см —< — со to ■*
ЧЧ 4-1 НЧ ЧЧ ЧЧ ЧЧ ЧН
О О tO О tO О О
"«• r~ С"- ■**• О Ю ■♦
\ ■*> см — — ~
о р ю с
со см — — Ю со со
ЧЧ ЧЧ ЧЧ ЧН ЧЧ ЧЧ ЧЧ
О О О О LQ Ю О !
СО ■* (N Ю СО V СО
to со ем ^^ |
О Й S О § СО (N
756
Раздел третий. Техническое стекло
Таблица 98
Пробки для банок (ПБ) и склянок (ПС)
(рис. 88)
Шифр
ПБ-1
ПБ-2
ПБ^З
ПБ-4
ПБ-5
ПБ-6
ПБ-7
ПБ-8
ПБ-9
ПС-1
ПС-2
ПС-3
ПС-4
ПС-5
ПС-5
ПС-7
Вес
в г
20±3
35±4
50±5
100±12
160±16
275±22
320+.25
, 440±30
720±40
6±2
12±3
20±3
28±4
55±5
145±15
240±20
И
20±1
23±1
28±2
35±2
41±2
48±2
53±'
59±3
64 ±3
19±1
24±1
28±1
28±1
39±2
53±3
63+.3
»
13±1
15±1
20±2
25±2
30±2
35±2
40±2
45±3
£0±3
12±1
16±1
20+1
20±!
28±2
40±2
50±2
Линейные размеры в мм
о
36±1
40±1
54х1
65±1
78±1
95±1
105±1
II7+2
142±2
21±1
26+" 1
32+1
38±1
46±1
68 + 1
80±J
d.
20+1
25+1
32+1
40+1
£04-1
СЗ+1
71+1
80+1
100+1
10+1
13+1
16+1
20+1
25+1
40+1
50+1
hi
—
18
23
28
33
38
43
48
—
—
_
—
38
48
*
1
1
1
2
2
3
3
4
4
1
1
1
1
2
3
3
<-
__.
—
22
28
38
51
59
67
86
—
—
—
—
—
28
36
R
1.5
1.5
1.5
2
2
2,5
2.5
2.5
2.5
1.5
2
2
1.5
2.5
3
3
Таблица 99
Пробки для выставочных банок (ПВБ) и склянок (ПВС)
(рис. 89)
Ш1фр
ПВБ-1.
ПВБ-2
ПВБ-3
ПЬС-1
ПВС-2
Вес
в г
59±5
100±12
215±20
27±4
*5±4
Л шейные размеры в мм 1
Н
31±1
38±2
50±2
ач±1
39±1
h
15+1
20 ±2
25±2
16±1
22±1
/ii
12±1
12±1
18±1
12±1
12±1
D
47±1
60±1
70±1
35±1
43±1
<и
25+1
32+1
40+1
16+1
20+1
i d
24
30
38
13
19
*. 1
3
4
4
4
3
Глава IX. Медицинское стекло 757
Таблица 100
Ампулы обыкновенные
(рис. 90)
Емкость в мл
номинальная
2
3
5
10
20
25
30
50
фактическая
HUH 111
Ра меры в мм
пулыш
D
9,0—9,5
9,5—10.0
10,0—10,5
10.5—11,0
11.0—11,5
11.5—12,0
12,0—12,5
Г.', 5—19.0
13.0—13,5
13,5—14,0
14,0—14,5
14.5—15.0
15,0—16,0
16,0—17,0
19,0—20,0
20,0—21,0
21.0—22.0
22, С—23,0
23,0—21,0
24.0—25.0
25,0—26,0
26,0—27.0
h
24±1
22+1
20±1
33 + 1
30+1
27±1
38±1
36 + 1
32±1
51±1
46+1
43±1
78+2
68±2
90+2
80±2
90+2
82±2
89 + 2
81±2
130+2
120±2
стебля
d
\ 2,0—3,0
1 2.0—3,0
1 2,0—3,0
1 3,0—4.5
J 3,0—4,5
} 4,0—5,5
1 5,5—7,0
} 5,5—7,0
} 6.0—8,0
*i
75—85
75—85
75—85
75—85
85—95
85—95
85—95
95—105
95—105
Толщина
CTLHriH
пульк 1 S
0.4—0,6
0,4-Ю,6
0,4—0,6
0.6—0,8
0,6—0,8
0.6—0,8
0.6—0,9
0,6—0.9
0.7—1.0
Таблица 101
Ампулы с пережимом
(рис. 91)
Емкость в мл
ном-шальная
1
фактическая
1,15—1.45
Ра: меры в мм.
пуль.чн
D
9.0—9.5
9.5—10.0
10,0—10.5
ft
24 ±2
22±4
20±1
стебля
d
2,0—3,0
*i
75—85
переж 1ма
dx
4.5—8,0
dt
2.5—5.0
Толщч-
на 1
стенки |
пульхи 1
5
0.3—0,5
758
Раздел третий. Техническое стекло
Таблица 102
Флаконы для антибиотиков из стекломассы
(рис. 92)
Емкость полная в мл
12±10
Линейные размеры в мм 1
D \ Н \
23±1,0
46±1.0
Флаконы для антибиотиков из дрота
(рис. 93)
Таблица 103
| Емкость в мл
номинальная
20
15
10
фактическая
24±2
18±2
14±2
Лннелные размеры в мм
D | И
27±1
25±1
23±1
63±1
55±1
55±1
Рекомендуемый вес в г
22
18
15 J
Технические требования на перечисленные выше изделия
устанавливаются ТУ 1478—56, ТУ 1357—55, ТУ 1356—55, ТУ 1479—56.
ВТУ-С-49-57 Минздрава СССР и др.
2. СОСТАВЫ И СВОЙСТВА СТЕКОЛ
Составы и свойства стекол приведены в табл. 104—108.
Таблица 104
Химические (расчетные) составы медицинских стекол
Марки стекол
Компоненты в вес. %
SiO, | А1,Оя | ВгО, | CaO | MgO | Na20 | КгО
НС-1
НС-2
АБ-1
МТ (медицинское
тарное)
ОС (оранжевое стекло)
73.00
73.00
73,00
72.50
73.50
4.50
3.50
3.00
2.00
1.50
4.00
2.50
7.00
7.00
7.00
8.00
9,00
1.00
1.00
2.50
2,00
0.50
8.50
11.00
14.50
15,50
15.50
2.00
2,00
Введение в состав медицинских стекол новых окислов
допустимо лишь после фармакологической проверки лечебных препаратов,
хранившихся длительное время в сосудах из стекла нового рецепта.
В заграничных медицинских стеклах часто содержится ВаО и
ZnO.
Глава IX. Медицинское стекло
759
В качестве примера можно указать состав стекла для
посевных матрацев (ГДР и ФРГ) в %: Si02—65; R203—9,2; B2Og—0,6;
СаО—8; MgO—1; ВаО—5; ZnO—3,2; Na20—5,5; КаО—2,5.
В связи со специфическими условиями службы медицинских
стекол важно, чтобы они обладали достаточной химической
устойчивостью. Поэтому особое значение придается определению
химической устойчивости таких стекол.
Определение кислотоустойчивости. Стеклянный порошок
промывают в воде, спирте и высушивают. Навеску в 10 г стеклянного
порошка, прошедшего через сито с 64 от el см2 и задержавшегося на
сите с 144 отв/см2, помещают в коническую колбу емкостью 500 мл
и заливают 400 мл 2 н. холодного раствора H2S04- Колбу, закрытую
калькой, помещают в автоклав, где выдерживают 3 часа при
давлении 2 ат. Горячую кислоту сливают. Порошок промывают водой,
спиртом и сушат. Химическая устойчивость характеризуется убылью
в весе в процентах.
Определение водоустойчивости. Стеклянный порошок готовят
так же, как при определении кислотоустойчивости. Навеску в 2 г
высыпают в плоскодонную колбу емкостью 100 мл и заливают 50 мл
дистиллированной воды при температуре 100°. Соединяют колбу с
обратным холодильником и выдерживают в течение 1 часа на
кипящей водяной бане. По окончании смесь титруют в горячем
состоянии 0,01н. раствором HCI в присутствии метилрота. Количество
миллилитров 0,01 н. раствора НС1, израсходованное на титрование,
характеризует водоустойчивость стекла.
Определение щелочеустойчивости. Испытание проводят на шта-
биках с оплавленными концами диаметром 6—8 мм и длиной около
50 мм. Величина поверхности всех образцов должна составлять
приблизительно 200 см2. Образцы промывают дистиллированной
водой; сушат до постоянного веса.
Точно взвешенные образцы (до 0,1 мг) кипятят в растворе
2 н. NaOH в течение 3 час. После кипячения образцы вынимают,
обмывают последовательно дистиллированной водой, слабым
раствором НС1 и снова водой. Щелочеустойчивость стекла
характеризуется потерей в весе образцов в миллиграммах на 100 см2
поверхности.
Химическая устойчивость медицинских стекол, определенная
вышеуказанными методами, приведена в табл. 105.
Таблица 105
Химическая устойчивость
Марки
стекол
НС-1
НС-2
АБ-1
МТ
ОС
КНСЛОТОУСТОЧЧНВОСТЬ
к 2 н. HJSOt потеря
в весе в %
0,042
0.044
0,068
0.093
0.096
Водоустойчивость
к диет (ллфосанно i
воде (рН 5.8—0,2) мл
0,01 н. раствора HJ1
0.16
0.30
0.74
1.93
1.27
Щелочеусто^ччвость
к 2 н. NiOH потеря
в весе жг/100 см*
26.29
24.39
20.33
20.19
19.35
?ео
Раздел третий. Техническое стекло
При производственном контроле химической устойчивости
применяют методы обработки поверхности стеклянных изделий.
Химическая устойчивость характеризуется изменением среды жидкости,
заполняющей изделие, при различных испытаниях. Изменение
среды определяется либо индикаторами, либо измерением сдвига
значения рН.
Стекла НС-1, НС-2 относятся к классу нейтральных стекол,
обладающих высокой устойчивостью к стерилизации паром в
автоклаве при давлении 2 ат.
АБ-1 — стекло, допускающее стерилизацию в автоклаве и не
образующее при этом высокой щелочности растворов и осадков
в виде хлопьев или блестящих пластинок.
МТ и ОС — обычные тарные стекла, не допускающие
стерилизации паром в автоклаве вследствие образования высокой
щелочности растворов. т ^ in*
* * Таблица 106
Физические свойства
Марки стекол
ОС
Коэффициент л
шейного
расширения о-107
70,7
77.5
83.0
87.5
Температура ра -
мягчен ]я
всС
630
610
590
580
Термостол.» ость
в вС
160
150
140
125
Н 1жняя
граница
отж «га
в &С
440
440
410
335
Верхняя
гран.ща
отж era
в вС
580
555
510
510
Таблица 107
Марки стекол
НС-1
АБ-1
ОС
Вязкость
в зоне размягчения
Зависимость вязкост i стекол в ^оне размягчения от
температуры |
1 lg*,=12
590
570
550
540
1* V=1I | 1^^=10
622
609
584
573
653
643
620
606
1 !£Ч=9 | 1^=8 |
687
682
657
642
71:5
723
697
681
Таблица 108
Кристаллизационная способность в условных баллах
(при трехчасовой выдержке)
Марки стекла
Температура в °С
900
IJ00
1100
1200
НС-1
НС-2.
АБ-1.
ОС .
Примечание. Значение баллов: / — полная кристаллизация; 2 —
частичная кр кталлиьация; 3 —од точные мелкие кристаллики; 4 — отсутствие
кристаллизации
Глава IX. Медицинское стекло
761
3. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ
МЕДИЦИНСКОГО СТЕКЛА
Технологическая схема производства основных видов изделий
медицинского стекла приведена на стр. 762.
Варка и выработка. Варку медицинских стекол производят в
ванных печах непрерывного действия. По конструкции они не
отличаются от печей, применяемых для варки обычных тарных стекол.
В табл. 109 и 110 приведены данные по варке и выработке
медицинского стекла.
Таблица 109
Способы выработки изделий медицинского стекла
Стеклонзлелия
Дрот
Ампулы (табл. 1С0 и
101)
Банки, склянки»
бутыли (табл. 83—97)
Флаконы (табл. 102 и
103)
Способ выработки
Из стекломассы
Из дрота
Из стекломассы
( Из дрота
^ Из стекломассы
Оборудование
Машгны горизонтального
вктягиЕания типа „АТГ"
Ампульнке агтоматы „Ам-
бег", АМ-4 („Матвер—Париж')
и вручную
Автоматы АВ-4, АВ-6,
полуавтоматы типа ВВ-2 (Ы1Ш),
вр>чную
Горизонтальный флаконный
автомат КС-1
Вакуумные выдувные
автоматы ВВ-6 (AMG-C), автома- 1
ты АВ-4-2, АВ-б-2
Ампульный автомат АМ-4
(по данным фирмы «Матвгр—Париж»)
Техническая характеристика
Габариты в мм:
д !а.метр 1750
вь.сота 1400
Вес в кг 1500
На 24 рабочих местах в гнездах диаметром 25 мм
расположены стеклянные трубки от 7—8 мм до 23—24 мм для изготовления
ампул. Приводится во вращение электродвигателем переменного или
постоянного тока мощностью 2 л. с. При нормальной работе
расходуется мощность — 0,6 кет.
Газ (Q||=4000 ккал/м3): давление —500 мм вод. ст., расход —
3—12 м*/час. Воздух: давление 1500—2500 мм вод. ст., расход 20—
80 м*/час.
Производительность автомата (для ампул с плоским дном и с
суженным горлышком) приведена в табл. «111.
Технологическая схема производства изделий
медицинского стекла
Составной цех
I
Шихта
4
Стекловаренная печь
Стекломасса
4
о>
о «и
X X
Z В
>>£
0Q
а> °> 1
О *
X X
О.Л
3*
ж с
е- |
I I
Стекломасса
а 1
X m
Г «а ■*■ 1
tr^
J
[
I ?
ПОЛУ!
томаты
;
ко
У О
°" Я
0
4
*>
Я
Ручн
пресса
4
Abtov
ВВ-6 (А
1
а2
2^о
5<
*
н
я
Машин
Банки, ~~г бутыли,
склянки
Пробки
н пр.
Флаконы
для антнбн-
Аптекар-
ская посу-
Дрот
4
отнков да н фла-
) коны
1 1
4 4
Отжиг
Отжиг
Калибровка,
сортировка
1
ш
i О
4
А 1
о
U-* 1
ж
с 1
о.>» 1
о
о
СО СЯ 1
X Ж
Товарный
дрот
Ампу. ы *
4
Отжиг
4
Флаконные
автоматы
МС-1
4
для
антибиотиков
4
| Отжиг |
4
Калибровка,
упаковка
Таблица НО
Данные по варке и выработке медицинских стекол
Марка стекла
Температура в °С
варки
выработки
Характеристика стекловаренных печей с протоком
направление
пламени
о и б
m о ss
5ч?
глубина
бассейна
площадь в мх
варочной
части
общая
Виды изделий
и способы их
выработки
НС-1
АБ-1
МТ и МТО
(медицинское тарное
и медицинские тао-
ное обесцвеченное)
ОС (оранжевое
стекло)
1480
1440
1484
1440-1460
1240
1220-1250
1190-1200
Поперечное
Поперечное
или
подковообразное
То же
Подковообразное
12-20
15-26
20-30
16—20
900-1000
900-1000
1000-1200
900
30—50
25-40
30-40
30-35
40—65
35-45
40-50
40—45
Отбеигшнен-
ный
натуральный га*
|Q=4170 ккал.'м*
То же, или
ма ут Q в
=4800 ккал1кг1\
То же
Ма?ут, Q «
=9800 ккал,ке
Выработка дрота
на машинах AT Г
Выработка фла
коиов на автоматах!
А В-4 и дрота на
машинах АтГ
Вь'ра^отка
аптекарской посуды на
автоматах АВ-4,
полуавтоматах
ВВ-2 (ВШМ)
Полуавтоматы
ВВ-2 (ВШМ) н
ручная выработка
аптекарской посуды
Примечания:
1. Расчетное тепловое иапряжение печей 90 000—110 000 ккал'м4 чае.
2. Для счекла МТО глубина варочного бассейна печи 1200 мм.
3. В СССР и делия медицинского стекла в основном вырабатываются па Туймазннском (стекла НС-1, АБ-1 и МТ), Клинском
(стекла АБ-1), Солнечногорском (стекла МТО и ОС) н Курском (стекло НС-1) стекольных заводах.
764
Раздел третий. Техническое стекло
Таблица 111
Производительность автомата типа АМ-4
Емкость ампул
в см9
1
2
5
10
20
30
Диаметр трубки
в мм
9—9—10
11-12-13
14—15—16
17—18—19
21—22—23
24—25—26
Толщина стенки
в мм
0,35—0,45
0,40—0.50
0.50—0,00
0,50-0,60
0,60—0.70
0,70—0,80
Производительность
в turn час (валовая)
1 3500—3800
3000—3400
2500—2800
2000—2400
1500—1800
1000—1200
Технология выработки флаконов непосредственно из
стекломассы более прогрессивная, чем технология производства флаконов
из дрота. Сравнительные проектные технико-экономические
подсчеты обоих способов показывают, что производство флаконов из
дрота (при одинаковой мощности) требует на 35% большего объема
капиталовложений, на 63% больший штат работающих и
себестоимость продукции на 29% выше, чем при способе выработки
флаконов непосредственно из стекломассы.
При выработке флаконов из стекломассы обеспечиваются
более точные геометрические размеры изделий.
Ниже приведены данные по производительности машин для
выработки изделий медицинского стекла.
Горизонтальный флаконный автомат МС-1 (по данным Клин-
ского стекольного завода). Производительность: флаконов 30 —
33 тыс. шт. в сутки, склянок 3-—5 тыс. шт. в сутки, выход годной
продукции 84—88%-
Пронзводительность автоматов для изготовления склянок
приведена в табл. 112. т * но
Таблица 112
Производительность автоматов
Марка машины
АВ-4-2 {
АВ-4-2*
' * По прсечтныи
Вырабатываемый ассортимент
емкостью в мг
Склянка:
50
100
250
Флакон 10
Склянка 30
Банка:
250
500
расчетам.
Производительность в шт.
в 1 мин.
80
70
27
90
90
25
22
Глава IX. Медицинское стекло
765
Характеристика вакуумного выдувного автомата ВВ-6 (АМ6-С)
приведена ниже.
Емкость изделия в мл ... . 5 50 100 150 200 250
Прои: водлтельность в тыс. шт.
в сутки 52—53 48 42 35—36 30 24
Отжиг изделий производится в лерах ЛН 1000x18, ПО-180,
отапливаемых жидким или газообразным топливом, и в лерах с
электрообогревом.
Аптекарская посуда с притертыми пробками. Укупорка
притертой стеклянной пробкой наиболее удобный способ укупорки
медицинской тары.
Банки и склянки, вырабатываемые под притертую пробку,
имеют внутреннюю поверхность горла с конусностью 1 : 10. Пробки
вырабатывают прессованием в формах иа ручных прессах. Стебель
пробки также имеет установленную конусность 1 : 10.
Притирка производится на простейших станках, основной
деталью которых является вращающийся шпиндель с деревянным
патроном, в который вставляется стеклянная пробка.
Производительность по притирке пробок к изделиям (по
данным Солнечногорского стекольного завода) приведена ниже.
Изделия емкостью в мл
Банки:
30
100
500
1000
3000
Склянки:
30
250
Ь1000
Бутыли:
20000
Производительность в шт. (смена
8 час.)
380—400
300—320
120—150
130—140
120—140
380—400
400—470
300-320
70—80
Производство медицинской и парфюмерной тары со
взаимозаменяемыми притертыми пробками и стандартными горлами ё
настоящее время не налажено. Работы в этом направлении только
ведутся. К примеру можно указать на производство химической
лабораторной аппаратуры со взаимозаменяемыми стеклянными
пробками и стандартными горлами на Клинском заводе «Лаборприборж
Штанглазная посуда. Под штанглазными изделиями
понимаются комплекты банок и склянок с притертой пробкой, на корпусах
которых нанесены несмывающимися силикатными красками
этикетки с названиями медикаментов. Такими комплектами снабжаются
аптеки.
766
Раздел третий. Техническое стекло
В комплект штанглазной аптекарской посуды входят банки и
склянки из бесцветного и оранжевого стекла, а также банки из
фарфора. Имеются три вида надписей: на черном поле белыми буквами,
на белом поле красными буквами и на белом поле черными
буквами.
Количество изделий по емкости и цвету стекла, входящих в
комплект на 1961 г.. приведено в табл. ИЗ.
Существует два способа нанесения несмывающихся этикеток.
1) Ручным аэрографом через шаблон на изделие наносят
белое (или черное) поле и проводят первый обжиг при температуре
540—550°. Затем печатают клишевальным станком надпись.
Отпечаток припудривают минеральной краской н проводят второй обжиг
для красного шрифта — при температуре 490—500° и черного при
Этот способ имеет ряд существенных недостатков: распыление
аэрографом красок, содержащих соли свинца, вредно для здоровья
рабочих, необходим двухкратный обжиг, при этом способе
невозможна механизация процессов нанесения надписей.
2. Метод шелкографии. На изделия через сетчатый трафарет
скребком-ракелем продавливают краску-пасту, воспроизводят
сначала поле, а затем, после подсушки, рисунок (надпись) этикетки.
После этого изделия обжигаются в туннельной электрической печи.
Для сетчатого трафарета применяют шелк (шелковые сита № 67),
нейлон, сетки из меди или нержавеющей стали с числом отверстий
«10—12 тыс. на 1 см2.
Сетчатые трафареты готовятся фотографическим способом. С
оригинала этикетки для каждого цвета изготавливают диапозитив.
Сетку покрывают слоем светочувствительной эмульсии, которая под
действием световых лучей способна задубливаться и закупоривать
отверстия сетчатого материала, оставляя при этом свободными
отверстия в местах, образующих рисунок.
Для изготовления пасты краски в виде порошка растирают со
связующей смесью следующих составов (по данным Клинского
стекольного завода):
Д7Я поля: 1 вес. ч. г лифта лиевой олифы
3 вес. ч. уайт-спирита
5% по весу вазелина
для надписей: 1 вес. ч. глифталиевой олифы
3 вес. ч. уайт-спирита
7—8% по весу вазелина
Коисистеипия пасты должна быть подобрана оптимальной: при
слишком густой пасте — она не будет продавливаться через
трафарет, при слишком жидкой — будет растекаться на изделии и
пачкать рисунок. При обжиге связующая смесь должна улетучиться и
полностью выгореть.
Режим обжига в электрической туннельной печи следующий:
а) зона предварительного нагрева — из краски удаляются все
летучие и органические соединения, входящие в связующую смесь;
Глава IX. Медицинское стекло
767
б) зона обжига 540—550°; происходит сплавление пигментов
краски с флюсами и поверхностью изделия;
в) зона отжига — постепенное понижение температуры для
снятия остаточных напряжений в стекле.
Метод ианесення надписей через сетку получает широкое
распространение. Стойкость этикетки проверяется двухчасовым
кипячением изделий в воде, после которого этикетка должна
сохраниться.
В табл. 113 дан комплект штаиглазиой аптекарской посуды, а
в табл. 114 приведен химический состав минеральных красок, приме*
няемых в производстве этой посуды.
Таблица ИЗ
Комплект штанглазной аптекарской посуды (в шт.)
1 Вид изделия
1 Банки
1 Всего Санок
Скланки
Всего склянок
Емкость
В МЛ
30
50
100
250
500
1000
2000
3000
5000
: —
30
50
100
250
500
1000
2000
3 000
5000
Из стекла
бесцветного
23
22
63
90
" М
18
33
12
6
231
1
16
29
И
15
16
11
— | " 1
оранжевого
31
39
55
57
12
24
19
5
242
5
1
9
47
5
13
13
99
всего
54
61
118
147
26
42
52
17
6
523
6
1
25
76
16
20
29
24 j
1
198
Из
фарфора
4
19
13
36
Всего в комплекте | — | 380 | 341 | 721 |
Примечание. В комплекте 311 надписей медикаментов на латинском 1
| языке. |
768
Раздел третий. Техническое стекло
Таблица 114
Химический состав минеральных красок (в вес. %)
Окислы
RbO . . . .
SiO, . . •
в2о, . . .
Fe2Ot . . .
ZnO. . . .
CrO, . . .
co2o,. . .
МоОя . . .
CuS CCSe .
AlaO. . . .
K*0 ...
BaO . . .
TiO. . . .
1 Белая эмаль
1 № 44 для
1 нанесенчя
1 аэрографом
73.55
5.96
16.07
4.42
№111 для
метода
телеграфом
51.30
7.29
18.90
4.71
0.19
0.18
4,39
13,04
Черная
краска
№ 2Ш для
OLO IX
способов
60,92
4,98
14,09
8.55
8.96
2,48
Красные краски 1
№ 2132 для
нанесен 1я
аэрографом
67.69
5,54
15,66
8.36
2.75
№ 2300 для
метода
шелкогра-
ф.ш
56.81
5.76
15,60
5.18
16.66
Цилиндры для шприцев типа «Рекорд» изготовляют из
стеклянной трубки (дрота) состава НС-1 емкостью 1, 2, 5, 10, 20 мл
(табл. 115).
Таблица 115
Размеры цилиндров
Номинальная
емкость
шприца в ««л
1
2
5
10
20
Ра .меры в мм 1
преде;л>нь:е размеры
внутреннего диаметра
от
5,6
8.8
11,8
15,7
20,7
ДО
6,0
9,4
12,4
16,4
21.4
толппна
сгенхн
1.45±0,15
1.45±0,15
1,45+0,15
1,85±0,15
1,85±0.15
разностен-
ность
не более
0,2
0.2
0,2
0,2
0.2
длина 1
66.0+2
64+2
76+2
84+2
94+2
Цилиндры поставляются потребителю (заводам
медико-инструментальной промышленности) разделенными на 5—8 групп по
внутреннему диаметру, с разностью 0.1 мм по каждой группе. Допуск
внутреннего диаметра в каждой группе ±0,020 мм.
Для обеспечения точности внутреннего диаметра дрот перед
резкой заготовок подвергают моллированню.
Глава IX. Медицинское стекло
769
В кусок дрота вкладывают полые калибры из жароупорной
стали и во внутренней полости дрота создается разрежение. Затем дрот
в висячем положении нагревают в электропечи; при нагревании до
температуры размягчения стекло облегает поверхность калибра,
чем достигается точность внутреннего диаметра дрота. После
моделирования нарезаются заготовки (цилиндры), которые отжигают в
электропечах для снятия напряжений, возникших при моллиро-
вании.
Химическую устойчивость внутренней поверхности стеклотары
из щелочного стекла повышают методами силиконизации и
термохимической обработки.
Силиконизация. При обработке поверхности стекла кремнийор-
ганическими соединениями на поверхности образуется гидрофобная
полиорганосилоксановая пленка. Она появляется в результате
определенной ориентации углеводородных радикалов на поверхности
стекла и прочно закрепляется на стекле при помощи общих кремне-
кислородных связей. Пленка придает стеклоизделиям ряд ценных
свойств:
1) увеличивается химическая устойчивость благодаря
химической инертности кремнийорганических соединений;
2) гидрофобные свойства пленки позволяют избавиться от
потерь лекарственных препаратов за счет прилипания жидкостей к
стенкам сосуда;
3) при обработке внутренних и внешних поверхностей изделий
заметно улучшаются механические н термические свойства.
На подготовленную поверхность стекла (обезжиренную) наносят
слой кремнийорганической эмульсии.
Нанести слой можно путем пульверизации или заполнением
кремнийорганическими эмульсиями стеклоизделий. Нанесенный
силиконовый слой сушат при температуре до 300°.
Для силиконизации стеклоизделий рекомендуются полисилок-
сановые жидкости № 4 и 5, гидрофобизирующая жидкость ГКЖ-94
(технические условия МХП ТУ 2416—54 и ВТУ МХП Е4 124—56).
Опыт в производственных условиях на Рижском химикофарма-
иевтическом заводе дал следующие результаты.
Ампулы из стекла рецептов НС-1 и НС-2 обрабатывали 0,5%-ной
эмульсией ГКЖ-94. Ампулы силиконизированные и несиликоиизи-
рованные заполняли дистиллированной водой (рН 5,7), запаивали,
подвергали автоклавированию в течение 30 мин. Химическую
устойчивость сравнивали по сдвигу значения рН (табл. 116).
Таблица 116
Значение рН воды из ампул, стерилизованных в течение 30 мии.
Состав стекла
НС=1 (Курского стекольного
1 НС=2 (Борисовского стеколь-
Снлнконнзированные | Неснликонизнроввнные!
при температуре в °С 1
105 |
5.7
5,7
122 |
5.7
105 |
6,5
6.8
122
до 7,5
770
Раздел третий. Техническое стекло
Термохимическая обработка кремнийорганическими
соединениями. При «агревании полиорганосилоксановой 'пленки на
«поверхности стекла выше 300° углеводородные радикалы выгорают и
образуется кремнекислородная полимерная пленка, которая,
«цементируя» поверхностные дефекты стекла, увеличивает механическую и
термическую стойкость. Создавая одновременно в стекле
упорядоченные (закалочные) напряжения, можно в несколько раз увеличить
механическую прочность стеклоизделий. Оба этих фактора легли
в основу метода закалки стеклоизделий в кремнийорганических
жидкостях.
Стеклоизделия нагреваются до температуры иа несколько
градусов ниже температуры начала размягчения и быстро погружаются
в ванну с кремнийорганической жидкостью.
Вынутые изделия сушатся при температуре 200° С.
Благоприятное влияние на химическую устойчивость оказывает полиорганоси-
локсановая пленка, образующаяся при выдержке стекла в
закалочной жидкости.
Термохимическая обработка стеклоизделий минеральными
солями. Можно повысить химическую устойчивость внутренней
поверхности стеклотары из щелочного стекла путем термохимической
обработки ее минеральными солями до уровня химической стойкости
нейтрального стекла. Эта обработка уменьшает на поверхности стекло-
изделия количество щелочных окислов путем образования с помощью
специально подобранных реагентов легко растворимой в воде соли.
Термохимическую обработку можно совместить в
производственных условиях с процессом отжига изделий. Для этого перед
загрузкой в лер внутрь изделия вводят брикетик из смеси солей
весом 0,1—2 г (в зависимости от емкости изделия). В табл. 117
приведены наиболее эффективные смеси.
Таблица 117
Смеси солей в вес. %
Наименование соли
Квасцы:
Аммоний:
Номера смесей 1
1
15
85
2
85
15
3
15
85
Обработанные изделия после лера подвергают промывке.
Силиконизация и термохимическая обработка стеклотары дают
значительный экономический эффект и позволяют экономить такой
дефицитный материал, как борная кислота.
Глава X
ЭЛЕКТРОДНОЕ СТЕКЛО
Рис. 94. Стеклянный электрод
/ — корпус; 2 — рабочая часть
Электродными называются стекла особых составов, у которых
при погружении в какой-либо раствор электролита между
поверхностью стекла и этим раствором возникает разность потенциалов,
зависящая от ионного состава
раствора.
Некоторые типы стекол
реагируют на величину
активности иолов водорода,
другие — на концентрацию
щелочных .ионов*.
Электродные стекла
предназначаются для изготовления
активной (рабочей) части
стеклянного электрода (рис. 94).
Корпус электрода
изготавливают из стекла, близкого по
коэффициенту расширения к
электродному стеклу и
обладающего сопротивлением, в
несколько раз превосходящим
сопротивление последнего.
Активная часть электрода в
зависимости от назначения
может иметь форму сферы
конуса, иглы и т. д. (рис. 95).
Наиболее употребительная форма,
нашедшая широкое
применение в промышленности, —
сферическая. Чаще всего
изготавливают шарики диаметром 9±
±1 мм.
Стеклянные электроды
служат для контроля рН
растворов электролитов, применяемых в различных областях науки,
промышленности, сельского хозяйства и здравоохранения.
Технологические процессы в химических, пищевых,
гидрометаллургических, нефтеперерабатывающих и других производствах
контролируются и регулируются по величине рН растворов.
* Ниже даны составы и свойства стекол, реагирующих только
на величину активности ионов водорода.
49*
Рис.
95. Стеклянные электроды
различного назначения
772
Раздел третий. Техническое стекло
В сельском хозяйстве плодородность почвы и ее пригодность для
тех или иных культур определяется значением рН.
В медицине рН крови и спинного или головного мозга служит
важным фактором при диагностировании и лечении различных
заболеваний.
Определением кислотности или щелочности среды широко
пользуются в самых различных областях научных исследований.
До недавнего времени в качестве электродных использовались
стекла двух—трех составов. В настоящее время количество составов
электродных стекол значительно возросло.
Выбор стекла для той или иной области значений рН и
температур производится в каждом случае специально в соответствии с
условиями службы электрода и характеристиками вторичного
(регистрирующего) прибора.
1. СВОЙСТВА И СОСТАВЫ ЭЛЕКТРОДНЫХ СТЕКОЛ
Преимущественное значение для стекол этого типа имеют так
называемые электродные свойства, а именно: чувствительность,
потенциал асимметрии и электрическое сопротивление.
/л Д£ \
Чувствительность I S,= *т—г% I. Приращение потенциала на
границе стекло—раствор при изменении рН иа единицу называется
чувствительностью электрода. Для водородного электрода теоретическое
значение чувствительности при 25°С и 1 ог составляет 59,1 мв/>\ рН.
Для большинства составов электродных стекол это значение
составляет 97—99% от теоретической величины.
Потенциал асимметрии (еа). Разность потенциалов наружной н
внутренней поверхности стеклянных электродов при одном и том же
иониом составе раствора электролита называется потенциалом
асимметрии. В процессе изготовления электродов из стекла на
стеклодувной горелке состояние поверхности электродов неконтролируемо
изменяется под влиянием пламени горелки и последующего отжига.
Характер этих изменений зависит (при прочих) равных условиях от
вида стекла (его химического состава). Различная чувствительность
внутренней и наружной поверхности стеклянного электрода служит
причиной возникновения потенциала асимметрии, измеряемого в
милливольтах. Величина его колеблется для практических стекол в
пределах 2—20 мв.
Электрическое сопротивление R электродных стекол зависит от
их химического состава и температуры окружающей среды (рис. 96
и 97) и колеблется от единиц до тысяч мегомов.
Низкоомные электродные стекла с высоким содержанием
щелочных окислов, как правило, обладают меньшей стабильностью
электродных свойств, но при этом более низким потенциалом
асимметрии и чувствительностью, близкой к теоретическому значению.
Высокоомные электродные стекла (со сравнительно низким
содержанием щелочных окислов), напротив, отличаются худшими
электродными свойствами, ио более высокой стабильностью их и более
длительным сроком службы.
Для каждого частного случая существуют оптимальные значения
сопротивления. В тех случаях, где требуется высокая точность
Глава X. Электродное стекло
773
определений и они проводятся при низких температурах, выбирают
низкоомные стекла. Там, где требуется длительная стабильная
работа электрода в условиях высоких температур и высоких и низких
значений рН, обычно выбираются более химически-устойчивые высо-
коомиые электродные стекла.
500
i
| 400
«о 300
1
I
5*
t
200
100
о
\2Л\/>
\
I ; \
i/
/*
20 40 60 60
Температура , °С
100
Рис. 96. Зависимость сопротивления электродных
стекол ГИС от температуры раствора
/-ЭС1-5; 2-ЭСН-5; З-ЭСШ-7; 4-ЭСИ-4
ч
£
S
fy
*
<зо
<0
£t
£
*U
53
£
Сэ
&
«3
500
too
300
200
WO
и
1 \ /1\
V
W
/Ч
20 40 60
Температура , °С
60
100
Рис. 97. Зависимость сопротивления электродных
стекол ЦЛА от температуры
/ — УНТ; 2 — КСТ; 5-УСТ; 4 — ЩВТ
Пределы применимости электродных стекол. В
концентрированных растворах кислот и щелочей электродные стекла теряют свои
специфические свойства, т. е. перестают закономерно реагировать на
изменение величины рН и становятся чувствительными к присутствию
в растворе любых других ионов (рис. 98).
Условно за предел применимости электродных стекол
принимаются значения рН раствора, при которых изменение концентрации
774
Раздел третий. Техническое стекло
любых других ионов (помимо водородных) приводит к изменению
потенциала электродного стекла, соответствующему изменению рН
раствора на 0,2 (т. е. —12 мв).
Электродные функции стеклянной поверхности в сильной
степени зависят от состава стекла.
До недавнего времени независимо от назначения использовалось
натрий-калышй-силикатное стекло ЭС-1 (техническое название «Кор-
нинг-015») состава в вес. %: Si02 — 72, Na20 — 22, СаО — 6, a
также литиево-бариево-силикатные стекла или литиево-магниево-си-
ликатные стекла. Все эти стекла имеют высокое сопротивление и
изготавливаются в виде очень тонких мембран (толщина стенки
рабочей части 0,01—0,02 мм), что ограничивает их применение в
производственных условиях вследствие малой прочности. Кроме того,
электроды из стекол приведенных составов теряют свои свойства при
значениях рН растворов выше 10—11 и температурах выше 40—
50°С. Поскольку большинство технологических процессов протекает
при сравнительно высоких температурах и значениях рН, равных
Состав и свойства
ЦЛА — Центральная лаборатория автоматики треста Энергогермет; ГИС — Го
нова; ЛТИ — Ленинградский технологический институт имени Ленсовета;
автома
Марка стекла,
фирма или автор
Состав стекол в вес. %
О
О
Состав
УНТ-ЦЛА . . .
УСТ-ЦЛА . . .
КСТ-ЦЛА . . .
ЩВТ-ЦЛА . . .
эсм-гис . . .
ЭС1М-ГИС. . .
ЭСН-5-ГИС. . .
ЭСИ-7-ГИС . . .
97в- ЛГУ, ЛТИ .
106-Л ГУ, ЛТИ .
20-СКБ ПСА . .
491-Лидс и Нор-
труп (США) .
59,5
57,4
57.9
53,6
53,8
48.6
46.7
49.0
59.1
50,3
67,1
56,7
12.6
11.2
11.5
10.1
12.0
10.9
10.9
11.0
10.3
10,8
13.1
12.1
8.4
8.2
—
7.9
12.1
И.4
11.4
11.5
12.0
17.5
9.2
12.3
19.5
18.81
-
18.2
18,6
17,6
10,9
17,9
18,6
21,4
10.6
18,9
4,4
10,6
8.6
8.2
8,0
8,4
1.6
6,9
3,5
3,3
2.2
20,0
66.0
66.0
65,0
64,0
63.0
60,0
60.0
60,0
69,0
63.5
69.0
65,0
28,0
26.0
26,0
24,0
28,0
27,0
27,0
27,0
24.0
27,5
27,0
28,0
Примечание. Все данные по свойствам стекол получены в ГИС иа образцах
ширсния определен на штаСиках размером 5x5x50 мм.
Глава X. Электродное стекло
775
13—14, использование стеклянных электродов в производственных
условиях было весьма ограничено.
За последние годы широкое распространение получили
стеклянные электроды из литнево-цезиево-лантановых стекол, впервые
полученных фирмой Лидс и Нортруп, Стекла в этой системе имеют
хорошие электродные свойства. Электроды из них изготавливают с
толщиной стеики до 0,4 мм, а область применения как в отношении
значений рН, так и в отношении температур значительно расши
ряется. Работами ряда советских научных учреждений составы
электродных стекол были усовершенствованы и в настоящее время
нашли самое широкое применение во всех отраслях народного
хозяйства. Стекла, применяемые ранее («Корнинг 015» и другие), в
настоящее время не выпускаются.
В табл. 118 приведены составы и свойства электродных стекол,
нашедших практическое применение. В этой же таблице для
сравнения приведены сведения, относящиеся к лучшему американскому
электродному стеклу.
^ Таблица 118
электродных стекол
сударствеиный институт стекла; ЛГУ—Ленинградский университет именн Жда-
СКБ ПСА — Тбилисское самостоятельное конструкторское бюро средств
тизации
стекол в мол. %
Э '.
о н
се со
О. О.
ВГ
а о
s g
* о.
£2
о8
•о £
о о
о с
sw
5^
О w
сэ а
а: ч
О со
O.S
С Я
о а
о о
03 Ь
Пределы
применимости стекол
хх ~ к ш
О) СО C^Z «I
Э* Ь CL
а К в Ю о
в со о m
05 С SJB Н
2.0
2,0
2.0
3.0
3,0
3,0
3,0
3,0
4,7
2.0
3,0
4.0
4,0
4.0
4.0
4.0
4.0
4.0
4.0
5.0
2.0
4.0
2.0
ко
4,0
4.0|
4.0
4,0
4,0
2,0
2,0
2,0
2.0
2.0
108.5
102,4
120.0
118,0
117.6
113.1
50—300
250—750
200—600
4000—10000|
50—100
500—800
200—600
250-800
500-1 000|
300—400
200—500
100—300
1 ±3
±2
±5
1 ±8
±1
±3
±2
±4
±15
±6
±12
±5
5—40
20-60
15—100
50—100
5—50
20—100
20—100
20-100
20—100
5—60
5—60
5—60
0—13
8—14
0-10
10—14
0—13
0—14
0—14
0—14
0—13.5
0-13,5
0-12
0—12,5
в виде шариков диаметром 9—10 мм с толщиной стенки 0,2—0,4 мм. Коэффициент рас-
776 Раздел третий. Техническое стекло
Таблица 119
Срок службы электродных стекол
Стекла
491
ЭС1М . . .
ЭСП-5 . . .
ЭСП-7 . . .
* По данн
О
65
60
60
60
64
ым ГУ
О
28
27
27
27
27
1С.
Состав е
О
«Г
и
3
3
3
3
4
О
Л*
4
4
4
4
5
» мол.
о
ез
m
-
4
4
4
—
%
О*
-
-
2
-
~~
м
О
Н
-
-
-
2
—
и
О
к.
N
-
2
-
-
—
Время стабильной
работы электродов
в днях прн 97°С*
в 1н. H«S04
28
Не
определялось
112
84
15
в 1н.
NaOH
70
126
126
84
70
В табл. 119 приведены данные по химической устойчивости
некоторых электродных стекол. Из этих данных видно, какое влияние
оказывают добавки Th02f Ti02, Zr02, которые отличают стекла ГИС
от стекол фирмы Лидс и Нортруп, ЦЛА и ЛГУ.
Добавки этих же окислов свыше 2% (молярных) ухудшают
электродные свойства стекол н уменьшают предел их применимости
в областях высоких значений рН. На ри~. 99 в качестве примера
показана зависимость электродных стекол с различным содержанием
Zr02 от величины рН раствора (Zr02 вводилась за счет Si02).
Корпус электрода изготавливают из стекол одного из составов,
приведенных в табл. 120. Стекло К-1 обладает более высокой
химической устойчивостью по сравнению с другими стеклами, вследствие
чего оно должно быть рекомендовано в первую очередь.
Глава X. Электродное стекло
777
Emv
WOO
900
600
700
BOO
9,0 10,0 110 12,0 13,0 14,0 рН
Рис. 98. Зависимость отклонений в щелочных растворах
от природы катионов (по Соколову и Пасынскому)
/ — раствор КОН; 2 — раствор LiOH; 5 — раствор NaOH;
4 —. раствор RbOH; 5 — раствор CsOH
\s
.f
f
>£
~J£S
vyy*Zr£
r^*-*
*-,_"
^
^^j_
[ l4v
5
^1
-3 J
-2 1
~ Ц J
Таблица 120
Стекла
23 .г-
23 .ж-
БД-1
К-1
Стекла
ДЛЯ
корпусов
электродов
Состав в вес. %
О
</5
63.7
59.8
70.0
61.4
О
СО*
3,8
3.8
-
3.6
ВеО
2,5
2.5
-
2.4
ВаО
-
-
5.0
—
СаО
8.4
8.4
5.0
8.1
0,8
0,8 1
3,5
0.6
С
те*
2
8.3
9.8
12.5
8.0
О
12.5
14.9
4.0
12.0
О
N
-
-
-
3.9
0X10"
град.^1
97.0
117,0
90.0
98.5
778
Раздел третий. Техническое стекло
*■ б mv
1 800 \
100
600
500
*00
300
200
100
0
-во
- £ mv
.
/
/
t
^
J A
V
Щ
>
/ /
0 2 4 6 б Ю 12 14 pti
Рис. 99. Влияние добавок Zr02 на зависимость ЭДС от рН
раствора для электродного стекла состава в мол. %:
Si02 — 62, LiaO — 27, CsaO — 3, La203 — 4. BaO — 4 (Zr02 вводится за
счет Si02)
/
-2% Z
r02; * —
3% ZrO
>: з - 40/
0 ZrO,
Глава X. Электродное стекло
779
2 ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОДНЫХ
И КОРПУСНЫХ СТЕКОЛ
Ниже перечислены сырьевые материалы, используемые для
варки электродных стекол.
Наименование материала
ТОПИМ МГЛРКНСЛУЛй _
- i " 11
ГОСТ, ТУ
ТУ МХП 2849—51
ТУ ЦМ 2006-48
ГОСТ 4158—48
ГОСТ 4530—48
МПТУ 4426—54
ОУ 79—58
ОУ 82—58
РТУ 3 и В 190—57
ВТУ РУ-1195—56
ТУ МХП 3052—55
ТУ МХП 2443—50
В связи с тем что электродные свойства стекол чрезвычайно
сильно зависят от их состава, к сырьевым материалам и материалу
тиглей предъявляются строгие требования.
Таблица 121
Основные данные по технологии производства электродных
и корпусных стекол
Тнп
стекла
Электродное
Корпусное
Условия варки
материал
тигля
Платина
Шамот,
кварц
тип печи
Электрическая с силитовы-
ми
нагревателями
Пламенная
горшковая
(любая емкость
горшков)
максимальная
температура
варки °С
1250—1300
1450—1470
особые
условия
мешивание
платиновой
мешалкой
Условия выработки I
температура в °С
1 1250—1200
1230—1200
способ
выработки, вид
заготовок
Отлив, шта-
бики
диаметром 4—8 мм
Ручное
вытягивание,
трубки диаметром
8-12 мм
50*
780
Раздел третий. Техническое стекло
Электродные стекла варятся в платиновых тиглях емкостью на
200—150 г стекла с мешалкой в электрических печах с силитовыми
нагревателями. На рис. 100 приведен типовой график варки
электродного стекла. Вырабатываются электродные стекла путем
отлива на чугунную плиту в виде штабиков диаметром 6—
8 мм и отжигу не подвергаются. Корпусные стекла
варятся в обычных шамотных горшках емкостью 250—400 кг в
пламенных печах. Для их варки используют обычные технические
материалы. Примеси не нормируются. В табл. 121 сведены основные
данные по технологии производства электродных и корпусных стекол.
Ниже приведена в общем виде схема технологического процесса
изготовления заготовок электродов.
Технологическая схема изготовления заготовок электродов
Варка электродного стекла
Варка корпусного стекла
I
Отлив штабиков
Изготовление трубок
I
*
Изготовление на стеклодувной
горелке корпусов электродов
Изготовление заготовок электродов
(приваривание рабочей части
электрода к корпусу) на
стеклодувной горелке
Отжиг заготовок электродов
Заготовку электрода изготавливают следующим образом: трубку
из корпусного стекла с наружным диаметром 8—12 мм оттягивают с
одного конца на стеклодувной горелке и в конической части, где
внешний диаметр равен 6—7 мм, делают срез (по возможности
перпендикулярно оси трубки). Толщина стенкн в месте среза 0,5—
0,8 мм. На противоположный широкий конец трубки, общая длина
которой 80—100 мм, надевают эластичный резиновый шланг,
позволяющий более равномерно дозировать подачу воздуха. Открытый
конический конец трубки-корпуса нагревают в пламени горелки, в
котором одновременно прогревается конец штабика из электродного
стекла до полного разжижения и расплавления образовавшихся
кристаллов.
Капля электродного стекла диаметром 3—4 мм соприкасается с
разогретым концом корпуса и прогревается вместе с последним в
течение нескольких секунд. После этого корпус с каплей быстро
устанавливают в вертикальном положении каплей вниз и через
Глава X. Электродное стекло
781
1500 г
поо\
1300 \
1200\
jwo\
wool
0 900I
еоо\
1 ж'
| ш
| 500
£ 4О0|
200
'100
О
7 2 '3 4 5 6 7 8 9 ъ Ю
Время 6 v
Рис. 100. График варки электродного стекла
1—2 сек. шарик раздувается. Размер шарика регулируется массой
капли. Размер его выбирается с таким расчетом, чтобы толщина
стенкн была в пределах 0,2—0,4 мм. Затем заготовку электрода
обогревают в коптящем пламени горелки и возможно медленнее нз него
выводят.
7
М
-м
_у
1
\ ■
\
/1 «=й
щ
"т-
<Оч-
1
k
L/
- Э -1
11
«осз
•5
— О/тушв*
-
II
1
на %\
111 Iff
Си
tiCL
Рис. 101. Схема измерения
электрического сопротивления стеклянного
электрода с помощью мегомметров
Готовые остывшие заготовки помещают в холодный муфель для
отжига. Максимальная температура отжига 500—520°С.
Электродные стекла контролируют на соответствие требуемым
свойствам в виде заготовок электродов (рабочая часть с корпусом).
782
Раздел третий. Техническое стекло
Каждую партию стекла (каждую варку) контролируют не менее
чем на 20 образцах.
Электродные свойства проверяют при комнатной (18—25°) и
высокой температурах (до 97е). В последнем случае измеряемый
образец находится в термостате. В табл. 122 указаны основные
условия контроля электродных -стекол и приборы, используемые для
этой цели. На рис. 101 показана схема измерения сопротивления
электродов с помощью мегомметра. Корпусные стекла
контролируют только на соответствие размерам.
Таблица 122
Контроль свойств электродных стекол
Контролируемое свойство
Методы и особенности контроля
Приборы и
вспомогательное оборудование
Чувствительность
Потенциал
асимметрии
Электрическое
сопротивление
Определяется по градуировочиой
прямой эдс-рН, которая
воспроизводится по 7—8 буферным растворам;
рН буферных растворов
контролируется двумя водородными
электродами и находится в пределах 0—14
(при 3 и. концентрации ионов № в
растворе). Измеряемая ячейка тер-
местатируется. Электродом
сравнения служит каломельный электрод.
Внутрь стеклянного электрода
заливают раствор 0,1 н, соляной
кислоты и погружается хлоре ере бряный
электрод
Составляется гальваническая цепь:
Ag|AgCl I OJbeHCl [стеклянный
электрод |
I буфери. | KCI |
I раствор | нас. I «ЙЛ-'г • tig
В качестве электролитического
ключа служит резиновый шланг с
насыщенным раствором КО
Определяется с помощью двух
хлорсеребряиых электродов,
погруженных внутрь и снаружи
стеклянного электрода, находящегося в
сосуде с 0,1н. раствором соляной
кислоты.
Внутрь стеклянного электрода
залит тот же раствор
Определяется с помощью двух
медных проводников, находящихся
внутри и снаружи стеклянного
электрода в дистиллированной воде,
подкисленной соляной кислотой.
Измеряемая ячейка термостатиру-
ется
Потенциометр ППТВ-1
с ламповым усилителем,
нульиндикатор с
потреблением тока не более
10~'I3 А, анодная
батарея ЗСЛ-30. нормальный
элемент, термостат
ТС-15М или высокоом-
ный потенциометр
ЭППВ-51 и термостат
То же
Мегомметр МОМ-2М,
или МОМ-1, или
измерительная схема с
вольтметром типа АМВ или
М-16, гальванометром
типа М91 А, анодная
батарея Б^С-Г80.
Термостат ТС-15М
Производство электродных стекол освоено на заводе «Дружная
Горка» (Ленинградский совнархоз) и Гомельском стекольном
заводе (Белорусский совнархоз).
Глава XI
ЭЛЕКТРОСВАРОЧНЫЕ ФЛЮСЫ ИЗ СТЕКЛА
!. ВИДЫ И СОСТАВЫ ФЛЮСОВ
Стеклообразные флюсы представляют собой стекловидный
материал определенных химических составов н применяются для
защиты шва при автоматической и полуавтоматической электросварке
сталей.
Флюсы «изготовляются в виде порошка. Химический состав
флюсов, вырабатываемых на Запорожском стеклозаводе, приведен в
табл. 123.
Флюс АН-348-А выпускается по ТУ 156-53 в виде порошка с
размером зерен 0?25—2,5 мм. Порошок представляет собой прозрачные
стекловидные частицы от желтого до красно-бурого цвета различных
оттенков без черных непросвечивающихся и без белых глушеных
частиц; применяется для автоматической и полуавтоматической
электросварки сталей марок МСт.2, МСт.З. сталь ilO, сталь 15.
Флюс ОСЦ-45. выпускается по ТУ 45—54 в виде зерен
размерами 0,5—3 мм. Флюс представляет собой мелкие прозрачные
стекловидные частицы коричневой окраски со слабым красноватым
оттенком, или частиц глухого светлого, молочно-кофейного цвета, или
частиц светло-серого цвета, или смеси всех вместе взятых;
предназначается для автоматической электросварки сталей: марок МСт.1.
МСт.2, МСт.З, МСт.4, 20Г, СХЛ-4.
Флюс АН-348-А и флюс ОСЦ-45 являются наиболее массовыми,
широко применяемыми в электросварочных работах флюсами.
Остальные марки флюсов, приведенные в табл. 123, выпускаются в
незначительных количествах и имеют ограниченное применение только
для сварки специальных легированных сталей.
2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ФЛЮСОВ [
I
Массовые виды флюсов (АН-348-А и ОСЦ-45) варятся в ванной
стекловаренные печи непрерывного действия. Печь отапливается
коксовым газом Запорожского коксохимического завода.
Схема технологического процесса производства этих флюсов
приведена на стр 785.
Химический состав сварочных флюсов
Таблица 123
2
4Ь
Тип флюсов
SiOt
R.O,
I
СаО
MgO
МпО
CaF,
К,0
N,0
АН-348-А
ОСЦ-45 .
АН-42 .
АН-10 . .
АН-22 . .
АН-8. . .
АН-26 . .
АН-20 .
АН-28 . ,
41-44
38—44
30-34
20-23
18—21.5'
33-36
30—32
19—24
5—10
6,5
7,0
13-18
19-21
19-23
11-15
20—22
27—32
36-45
6,5
6,5
12—18
3-7
12-15
4—7
5-6.5|
3—9
35-44
5-7,5
Не более
2,5
До 1,2
11,5-15,0
5-7
16-18
9—13
34-38
38—47
14—19
29.5—33
7-9
21-26
2,5—3,5
0,5
1
4-5,5
6-9
14—20
18-24
20-24
, 13-19
20—24
25—33
5-15
0,15
Не
более
0,15
0.06
До 0,15
Не
более
0,05
0,15
0,07
0.08
0.08
0,12
0,15
0,07
До
0.20
0,05
0,15
0,10
0,05
j 0,08
1,3-|
1,7
2,4
—3
1-2
Глава XI. Электросварочные флюсы из стекла 785
Технологическая схема производства флюсов
Песок
кварцевый
Марганцевая I
руда чнатур- |-
ская I с. |
Магнезит
III кл.
Плавиковый
шпат СР-75
Антрацит
АРШ
Обработка
сырья
Подготовка
шихты
Варка
флюса
Грануляция
флюса
Сушка
t
Газ
Вода
t
Газ
Просеивание
Усреднение
Контроль "
Упаковка
Для производства флюсов АН-348-А и ОСЦ-45 применяются
кварцевый песок, марганцевая руда, плавиковый шпат, «каустический
магнезит и антрацит.
Технические требования к сырьевым материалам приводятся в
табл. 124.
Таблица 124
Сырьевые материалы для производства флюсов
Наименование
материалов
Химический состав
Состояние материалов
Кварцевый песок
Авдеевского
месторождения III сорт
Марганцевая руда
Чиатурского
месторождения, мытая, I
сорт
Плавиковый ш пат
Ф-75 ГОСТ 7618-55
Каустический
магнезит, 111 сорт
Антрацит класса
АРШ
Si02>96%
Содержание марганца
ие менее 49%, фосфора
не более 0,2%, влажность
4-9%
Содержание CaF2 не
мснэеб9а %, серы не бо-
л*е 1,5%, влажность до
3%
Содержание MgO не
менее 83%, R2Os не более
4%, влажность не более
0,2%
Содержание золы не
более 19.5%, серы не
более 1,5%, породы не более
2,5%
Кварцевый песок,
высушенный до влажности 0,3% и
просеянный через сито
81 ошв см'2
То же, высушенный до
влажности 1%, размолотый
на бегунах и просеянный
через сито 36 о те см*
Тот же материал,
высушенный до влажности 0,3 %
размолотый на
комбинированной дробилке и
просеянный через сито 9 отв см*
Тот же материал,
высушенный до влажности 1%,
размолотый на молотковой
дробилке и просеянный через
сито 64 отв см*
Глава XI. Электросварочные флюсы из стекла
787
Смешение готовых компонентов шихты в заданных количествах
производится в обычных смесителях. Например, продолжительность
перемешивания в смесителе типа Гегенштром равна 3—4 мин.
Шихта после перемешивания должна иметь однородный состав.
Влажность готовой шихты должна быть не более 1%.
Варка флюсов АН-42, АН-10, АН-22, АН-8, АН-26. АН-20,
АН-28 и АН Ф-6 производятся в электропечах.
Для этой цели установлены дуговые электропечи, -обычно
применяемые для плавки сталей.
Варка флюсов АН-348-А и ОСЦ-45 производится в
газопламенных печах.
На рис. 102 показана стекловаренная печь для варки флюсов
производительностью 25—30 т флюсов в сутки. Печь отапливается
коксовым газом с калорийностью 4 тыс. калорий. В ванной печи
выдерживается постоянная температура 1490+10°С.
В печи поддерживается восстановительная среда. Давление в
пламенном пространстве печи выдерживается
слабовосстановительное. Следует очень строго следить за процессом плавки. Нельзя
передерживать расплав флюса в печи, так как при длительной
выдержке флюса в печи происходит интенсивное улетучивание фтора, а
содержащаяся в расплаве МпО переходит в МпгОз, что вызывает
потемнение окраски флюса.
Готовый флюс непрерывной струей вытекает из печи.
Температура струи флюса выдерживается в пределах 1270—1300°С.
Грануляция флюса производится в механизированном грануляторе
непрерывным способом. Температура воды при входе в гранулятор 8—
20СС, при выходе из гранулятора 40—70°С. Ширина струи флюса
выдерживается в пределах 20—30 мм.
Гранулированный флюс с влажностью 7—10°/о поступает в
сушильный барабан непрерывного действия. Сушка флюса происходит
при температуре 700—800°С. Высушенный флюс должен иметь
влажность не более 0,1°/о. Флюс из сушильного барабана поступает на
сито-бурат с сеткой 9 отв/см2. Для отсева пыли в первой секции
сита устанавливают сетку (400 отв/см2). Из сита флюс поступает в
Таблица 125
Удельные нормы расхода сырьевых материалов
Сыоьевые материалы
Руда марганцевая Чиатурскаи. 1 торг .
Плавиковый шпат
Ф-75 по ГОСТ 71618-55 . . .
Каустический магиезит .
НормьГрасхода ,
в кг на 1 m флюса
АН-348-А
413
543
120
90
100
ОСЦ-45
478
730
200
ПО
788
Раздел третий. Техническое стекло
усреднитель, который представляет собой секционный бункер. Из
бункера поочередно из каждой секции флюс ссыпается в
смеситель типа «Эйрих», где и перемешивается в течение 2,5—3 мин.
Упаковка флюса «производится в четырехслойные бумажные мешки
весом по 50 кг.
При отправке флюса мелкими партиями мешки упаковываются
в стандартные ящики по два мешка в каждый.
В соответствии с ТУ 156—53 готовые флюсы испытываются на
склонность к образованию пор и трещин; определяются
стабилизирующие свойства, гранулометрический и химический составы,
однородность и влажность.
Удельные нормы расхода сырьевых материалов на
производство электросварочных флюсов приведены в табл. 125.
Глава XII
СТЕКЛО В АТОМНОЙ ТЕХНИКЕ
Создание атомной энергетики, расширение научных
исследований в области ядерной физики, исследование космоса, развитие
радиохимии, разработка и внедрение новых радиохимических н ра-
диоспектроскопнческих методов исследования структуры
потребовали создания специальных стекол, обладающих неизвестными ранее
сочетаниями физико-технических свойств.
Ядерная энергетика требует для своего развития стекол
разнообразных типов, выдерживающих высокие температуры, корро-
зионно-устойчивых в различных агрессивных средах со
стабильными и неизменными свойствами в условиях воздействия
излучений.
Радиоактивные излучения могут быть разделены на два типа —
ионизирующие и смещающие. К ионизирующим излучениям
относятся Y -лучи, положительно и отрицательно заряженные частицы.
Ионизирующие излучения вызывают в стекле появление окраски,
возникновение парамагнитных центров, люминесценцию и другие явления.
Смещающие излучения, главным образом нейтроны, производят
нарушения в структуре вещества (вакантные узлы, примесные атомы,
пики смещения, термические пики и другие нарушения
структуры).
На схеме (стр. 790) дана классификация применяемых в
атомной науке и технике стекол.
Стекла разделяются на пять классов, каждый из которых
включает группы и подгруппы стекол.
1. СТЕКЛА ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ИЗЛУЧЕНИЙ
Нормы и расчет защиты
Предельно допустимые для человека дозы облучений, принятые
в СССР, приведены в табл. 126.
а-частицы и электроны поглощаются тонким слоем любого
вещества. Проникающая способность этих частиц в стекле не
превышает 0,5 мм, поэтому специальную защиту от потока о- и Р-частиц
обычно не проектируют.
I класс
Стекла для
защиты от
излучений
II класс
Стекла для
дозиметрии
излучений
Стекла
поглощающие т-лучи
Стекла,
поглощающие
быстрые иейтроиы
Стекла,
поглощающие
медленные ней-
троны
Стекла,
поглощающие т-лучи
и нейтроны
Стекла,
прямолинейно
изменяющие свою
оптическую
плотность при
облучении
Сциитилирую-
шне стекла
Стекля,
обладающие
повышенным
эффектом
стимулированной
люминесценции
Стекла для
Черепковских
счетчиков
Стекло с
плотностью 4,5—6,5 гр/сл?
Стекла с
плотностью 3—3,5гр/си3
Стекла,
поглощающие тепловые
нейтроны
Стекла для
поглощения нейтронов
с энергией
0,5—100 эв
Стекла для
дозиметрии малых доз
излучений
Стекла для
дозиметрии больших
доз излучений
Стекла для детсктн-
рования нейтронов
Стекла для гаммо-
спектроскопии
Стекла
повышенной термолюмииес-
ценции х
Стекла повышенной
триболюминесцен-
ции
:сификация стекол
III класс
Стекла,
устойчивые к
радиации
I V класс
Стекла для
атомных
реакторов
V класс
Раднациоиио-
оптическая
устойчивость
Радиационно-
магннтная
устойчивость
Радиационное
химическая
устойчивость
Стекла для
покрытия
урановых стержней
Стекла,регулирующие поток
нейтронов
Стекла, не
темнеющие при облучении
Стекла, не люми-
неецнрующие при
облучении
Стекла, ие дающие
при облучении
электронио-промаг-
нитиого резонанса
Стекла, ие дающие
при облучении
ядерно-магнитного
резонанса
Стекла, ие дающие
при облучении
квадрупольиого
резонанса
Стекла, ие
изменяющие при
облучении
диэлектрических свойств
Стекла, не
изменяющие при
облучении упругих и
механических свойств
Стекла, ие
изменяющие своих
химических свойств
и структуры
Стекла для захоронения
продуктов распада
Стекла для
ускорителей
заряженных частиц
Стекла специальных диэлектриче-
ских характеристик
Жаропрочные стекла высокой
термической устойчивости
Глава XII. Стекло в атомной технике
791
Таблица 126
Предельно допустимые мощности дозы и относительной
биологической эффективности различных видов ионизирующих
излучений
Вид излучений
0 -частицы и электроны ...
а -частицы и протоны
Тепловые нейтроны . ...
Многозарядные ионы ядра отдачи
Мощности лозы
мрад (неделя)
100.0
100.0
10.0
33.0
10.0
5,0
Относительная
биологическая
эффективность
излучения (ОБЭ)
1.0
1.0
10.0
3.0
ю.о
20,0
Закон ослабления интенсивности узкого пучка у -лучей и
нейтронов слоем вещества выражается следующей экспоненциальной
формулой:
/=/.*-•".
о)
где /0 — интенсивность начального потока в см?/г\
I — интенсивность потока после прохождения через вещество
в см2/г\
е — основание натуральных логарифмов;
у.— линейный коэффициент поглощения излучений в см ;
х — толщина слоя поглощающего вещества в см.
Линейный коэффициент ослабления равен массовому
коэффициенту поглощения W {г см2), умноженному на плотность р (г/см?),
т. е.
Р = W? • (2)
Массовый коэффициент поглощения Y -лучей и нейтронов
элементом равен:
W =
mnA
(3)
а окислом:
WMxOy='
аМхОу
mnfx
(4)
где о — эффективное сечение ядра в барнах (см. табл. «133 и 134);
тп — масса атома водорода, равная 1,673.10 ;
М — молекулярный вес окисла';
А — атомный вес элемента
792
Раздел третий. Техническое стекло
Эффективное сечение для окисла равно
°= 0M*0y = ajr+ °„' (5)
где о — эффективные сечения элементов.
Массовый коэффициент поглощения у -лучей или нейтронов для
стекла ыст определяется формулой
где / — весовая доля каждого компонента в стекле;
со — массовый коэффициент поглощения Y-лучей или нейтронов
каждого составляющего окисла (см. табл. 128, 132—134);
МхОу — окислы элементов, входящих в стекло.
Для широкого и рассеянного пучка излучений формула (1)
имеет более сложный вид.
Стекла для защиты от у-лучей
Y -лучи — одно из наиболее проникающих (жестких) излучений.
Проникающая способность у -лучей зависит от их энергии и от
свойств проходимого вещества.
Для биологической защиты от у -лучей применяют обычно
экраны из свинца, чугуна, стали, тяжелого бетона и стекла.
Создание прозрачных окон для наблюдения за процессами,
происходящими в «горячих» лабораториях, является одной из
наиболее важных областей применения стекла в атомной технике.
Защитные стенки таких лабораторий, как правило, изготовляют из чугуна
или тяжелого бетона, а прозрачные окна из специальных стекол,
обладающих свойством поглощать вредные излучения, создавая
тем самым безопасность для оператора.
Иногда визуальные наблюдения производят при помощи
пироскопов, но естественно, что зрительное наблюдение более удобно
и дает лучшие результаты при работе с манипулятором.
Часто смотровые окна представляют собой сосуд, наполненный
жидкостью, например бромистым цинком, но при таком устройстве
имеется опасность разрушения окон и облучения оператора.
Поэтому наиболее широко применяют смотровые окна из сплошного
стекла.
Смотровые окна иногда достигают больших размеров: так,
например, в США одно из таких окон толщиной 2,6 м и весом
8165 кг состоит из семи «стеклянных панелей толщиной 22,9 см
каждая и 12 листов пластика. Некоторые данные о свойствах стекол
и растворов, применяемых в США для сооружения защитных окон,
приведены в табл. 127.
Способность стекла поглощать улучи может быть рассчитана
по формуле (6).
Необходимые для расчета значения массовых коэффициентов
поглощения ц -квантов окислами элементов, применяемых в
стеклоделии, приведены в табл. 128 (вычислены автором по данным
К- D. Evans).
Глава XII. Стекло в атомной технике
793
Таблица 127
Свойства стекол и растворов для защитных окон
Типы стекол
Промышленное известковое
Высшей прозрачности . . .
Нетемиеющее известковое.
8362 фирмы Корнинг ....
I Рентгеновское свинцовое .
1 Тяжелое свинцовое 8363
фирмы Кориинг
Раствор бромистого цинка .
1 Доза облучения (рентген
на 0,01 при толщине, которая
Плотность
в г см3
2,52
2.52
2,68
3,27
4.88
6.2
2,52
). тре^
вдвое ]
Показатель
преломления
1,52
1,52
1,53
1.59
1.76
1,98
1,56
буемая
уменьц
Светопрозрач-
ность без
учета потерь иа
отражение
95
99
96,3
97.6
90
94,1
Цвет
Зетеное
Бесцветное
Светло-желтое
Желтое
Темио-желтое
Желто-
оранжевое
Показатель
устойчивости
к облучению1
2,6.10*
2,6-10*
1,6.10е
0,8-10"
2.0-1О3»
1,5-10'
98,5 Бесцветное —
для изменения оптической плотности
1ает интенсивность.
Способность стекла поглощать ? -лучи резко возрастает с
увеличением его плотности; поэтому для повышения защитных свойств
стекла в его состав вводят в значительных количествах элементы с
большим порядковым номером — свинец, висмут, барий и др.
Данные о плотностях некоторых специальных стекол приводятся
в табл. 129.
Стекла с высокой плотностью
Таблица 129
Виды и марки
стекол
Плотность
в г/сле3
Виды и марки
стекол
Плотность
в г/сж3
Свинцовые стекла (1)
Тяжелый флинт:
ТФ-1
ТФ-2
ТФ-3
ТФ-4
ТФ-5
ТФ 7
3,86
4,09
4,46
4,65
4.77
4.52
Тяжелый крон:
TK-10
тк-и
Баритовые кроны:
БК
Флинты Ф
Кроны К
Стекла фирмы .Кориннг
(США):
8363 . .
8362
3,66
4.01
До 3.12
„ 3,67
. 2.53
6.2
3,27
Таблица 128
-l
Массовые коэффициенты поглощения у-лучей
Окислы
РЬО
В120,
Bi205. - .
Ta2Os. -
BaO ...
CaO
K,0
S102 - . .
A120, .
MgO
Na20 . ....
0,1022
4,92
4,858
4,867
3,838 |
2,16
0,372
0,214
-
0,159
0.158
0,152
окислами элементов (в г
* СМ2)
Массовые коэффициенты поглощения т -квантов окислами при энергии т -квантов,
равной {Мэв)
0,1703
1,36
1,357
1,366
0,997
0,574
0,229
0,14
0,141
0.128
0,130
0,126
0,2554
0,52
0,519
0,527
0,383 J
0,042
0,194
0,113
0,113
0,111
0,112
0,109
0,4086
0,2
0,2068
0,2133
0,16
0,035
0,158
0,08
0,094
0,092
0,092
0,091
0,5108
0,14
0,1586
0,151
0,118
0,092
0,106
0,085
0,086
0,072
0,085
0,083
1,022
0,067
0,0686
0,072
0,046
0,056
0,103
0,062
0,063
0,06
0,062
0,06
1.362
0,054
0,0554
0,059
0,052 J
0,048
0,089
0,053
0,044
0,053
-
2,043
0,044
0,0445
0,047
0,043
0,040
0,073
0,043
0,044
0.043
-
"""
2,633
—
0,0413
0,044
0,030
0,036
0,064
0.038
0,038
-
—
4,086
0,040
0,0407
0,042
0,032 J
0,034
0,053
0,032
0,031
0,030
-
"
5,108
0,042
0,0421
0,044
0,038
0.034
0,051
0,029
0,028
0,026
-
6,13
-_
-
-
-
-
0,046
0,028
0,026
0,027
—
—
Глава XII. Стекло в атомной технике
795
В СССР наиболее распространенным стеклом, применяемым для
создания смотровых окон, защищающих от у -лучей, является
серийное оптическое стекло марки ТФ-5.
Составы рекомендуемых стекол, а также значения их плотности
р г/сл!3 приведены в табл. 130 (по зарубежным данным).
Таблица 130
Составы стекол для защиты от у-лучей (в вес. %)
Окислы
1 № 1
—
61
15,1
21.3
1.6
1.6
6,583
№2
55.5
16.5
СЛ
4.6
-
—
-
—
р
№3
—
59.5
22.5
16.0
2.0
—
-
—
—
—
Стекла
№4
4,0
82,0
—
—
—
14.0
2.0
—
—
5.83
№ 5
66,9
21,9
—
—
-
9.2
—
5,89
№6
10.0
30.0
—
—
—
-
-
60
7.28
№ 7
5.0
70
—
~
~~
—
—
—
25.0
7.8
S10,
РЬО
РаО.,
WO,
тю2
СаО
ВаО
В2Ов
Та205
NbA
Bi2Oe
Плотность
«j/cjk3
Линейные коэффициенты поглощения у -квантов для некоторых
стекол приведены в табл. 131.
Таблица 131
Линейные коэффициенты поглощения У"квант0в некоторыми
стеклами (в см '
Стекло
№2. .
ТФ-10.
| ТФ-5 .
Энергия ^-квантов в Мэв
0.5108
1.21
0.67
0,62
0.58
1.022
0.54
0.36
0.33
0.31
1,25
0,51
0,33
0,31
0.29
1.362 | 4.086
0.44
0,30
0.26
0.24
0.32
0.20
0,19
0.18 1
Составы стекол, применяемые для защиты от Y члучей и
приведенные в табл. 130, по данным отечественных и зарубежных
исследователей, имеют ориентировочный характер и их следует
рассматривать как основу для дальнейших исследований в этой
области.
796
Раздел третий. Техническое стекло
Стекла, поглощающие быстрые и медленные
нейтроны
В отличие от взаимодействия со стеклом "jf -лучей при
воздействии на стекло нейтронов наибольшее значение имеют ядерные
силы, т. е. силы, действующие между нейтронами и ядрами атомов,
входящих в состав стекла. Характер взаимодействия нейтронов со
стеклом сильно зависит от энергетического уровня нейтронов,
который в практических условиях колеблется в очень широких
диапазонах. Материалов, хорошо поглощающих быстрые нейтроны, до сих
пор не создано, поэтому перед поглощением нейтроны, как правило,
замедляют: быстрые нейтроны превращают в медленные, пропуская
их через парафин или воду. Лучше всего поглощают быстрые
нейтроны тяжелые стекла, содержащие свинец или висмут.
Способность стекла поглощать быстрые нейтроны может быть
рассчитана по формулам (1—6); необходимые для расчета
значения величины эффективных сечений (ох и ау) приведены в
табл. 132.
Ослабление интенсивности потока медленных нейтронов прн
прохождении через слон вещества толщиной X определяется
экспоненциальной зависимостью, выражаемой формулой (1). Линейный
коэффициент ослабления потока нейтронов у. определяется из
формул (2) и (3). Массовые коэффициенты поглощения нейтронов для
некоторых окислов, вычисленных по формуле (4), приведены в
табл. 133.
Таблица 132
Эффективные сечения ядер для очень быстрых нейтронов (в барнах)
Элемент
Н . . .
Li
Be . . .
В
С . .
N.. ...
О
F
14
0,687
1,44 '
1,53
1.41
1,32
1,59
1.58
1.70
Энергия нейтронов в
42
0.203
0,684
0,853
0,985
1,069
1,220
1,358
1.603
85
0,083
0,314
0,431
~
0,550
0,656
0,765
—
95
0,073
-
0,396
-
0,498
0.57
0,663
—
Мэв
280
0,033
0.164
0.225
-
0,279
-
0.38
"^
400
0.0336
~
0.232
-
0.298
-
0.379
"
Глава XII. Стекло в атомной технике
797
Продолжение табл. 132
Элемент
Na
Mg
Al . . . .
S
Ca
Cu
Zn
Cd
Sn
Sb
Ba
Та
W
Pb
Bl
V
14
1.71
1,75
1,73
1,92
2.19
2.96
3,06
4,41
4,68
4,71
5.17
5,24
5,3
4.58
5.46
5,69
5,87
Энергия нейтронов в
42
1.67
1,728
1,782
1 974
2,21
2,54
2,62
3,25
3,57
4.2
4,31
4,44
4.58
5,03
5.12
85
__
1.03
1,12
—
2,22
2,21
3.2R
1 1 I 1 '
4.53
-
5,03
95 |
0.993
-
—
2
—
3,18
4.48
-
4,92
Мэв
280
-
0,566
—
1 19
—
1,83
2,89
-
3,14
400
— 1
-
0,588
0,68)
1,19
1.85
ill!
2.89
3.23
3.26
1
Таблица 133
Массовые коэффициенты поглощения медленных нейтронов
окислами элементов (в г~~ см2)
CdO . .
Окислы
0.1
16,449
6,5038
Энергия нейтронов в эв
0,2
23,939
4,5992
0,4
1.424
2.83102
I
0,0971
2,0954 |
79«
Раздел третий. Техническое стекло
Продолжение табл. 133
Окислы
Энергия нейтронов в эв
0.1
0.2
0.4
SIO,
А1.0,
РЪО.
СаО
Na20
L120
MgO
BaO
SrOt
CaF,
P«05
ZntO.
Cd2Ot
WO,
CdO
B2Os
S102
Al2Os
PbO
CaO
NajO
LI20
MgO
BaO
ZrOt
CaF2
p.o5
ZnaOB
Cdt0l
WO.
0.0987
0,0862
0,0426
0,056
0.095
1.608
1.1089
0.0621
0,07628
0.0686
0.1127
0,6338
83.284
0.0685
0,083
1.2386
0.0962
0.085
0.0456
0.055
0.094
0.357
0.1059
0.0538
U.08019
0.064
0,108
43.436
10.01
0.06
0.0982
0.0862
0,0477
0.056
0.095
1.125
0.1089
0.0581
0.07383
0.0671
0,111
0.3807
1.5006
0,0607
0.083
0.9616
0.0962
0.085
0.0456
0.055
0,094
0,3
0.1059
0.0538
0.08508
0,064
0.108
0.0894
10.01
0.2574
0.0962
0.0950
0,0477
0,055
0,094
0.8
0,1059
0.0538
0,07286
0,0655
0.108
0,372
10.01
0.0548
0.083
0,71115
0,0962
0.085
0,0453
0,055
0,094
0.3
0.1059
0,0538
0.08264
0,064
0.0108
0.176
10.01
0,677
На практике приходится в большинстве случаев иметь дело
с поглощением тепловых нейтронов.
Важнейшие константы, относящиеся к поглощению окислами
тепловых нейтронов с энергией 0,025 эв, приведены в табл. 134.
Глава XII. Стекло в атомной технике
799
Таблица 134
Значения констант, характеризующих поглощение тепловых
нейтронов окислами (с энергией 0,025 эв)
1 Окне л ы
НаО
D,0
CiijO
Af.O
HfoO
FeaO
BeO
MgO
CdO
HgO
1 MnO
FeO
NiO
CuO
SnO
PbO
La20,
CdaOt
Fej|0
Mii2Oe
BljO,
RhaO,
CeO«
M
58.6
72
10.6
65
410
П.7
3.35
3
4.3
2350
410
16.3
13.3
19
10.6
4.5
8.6
720
720
1.6
190
65
4600
46000
1150
U.7
7.2
16.3
7
146
2.37
6
CMxOy
121.4
14.6
148.2
25.4
134.2
324,2
27,6
7,55
7,2
8.5
2354
414
20.5
| 17.5
23,2
; 25.4
8.7
12,8
1452,6
1452,6
45,8
392,6
142,6
9212,6
92012.6
2312.6
36
27
45.2
26,6
304.6
10.7
14.4
PMxOy
0.99725
0,99925
2,01
6
7.14
9.8
9.52
3
3.48
5.66
8.15
11.2
5.4
5,75
6.8
6.0
6.25
9.49
1.81
2.46
3.8
7.04
6.51
7.42
7.41
7.81
9.65
5.21
4.65
8.5
8.2
2,2
3,63
1
^MxOy
4,06
0.44 1
5,99
0,64
2,49
11.7
0,372
0,546
0,385
0,356
90
12,9
0.942
0.848
1.27
! *'15
0.243
0.328
22.8
31
0,355
5.98
1.72
U6.9
1130
29,2
0.458
0.558
0.8
0,292
5.94
0.238
0.301
| A/^
0,171
1.57
0.116
1.08
0.279
0,059
1.86
1.27
1.8
1,94
0,0077
0,0537
0.736
0.822
0,545
0.6
2,85
2,11
0,0304
0,0223
1.95
0,116
0,403
0,0065
0,00061
0,0237
1.51
1,24
0,867
2,37
0.117
2.91
2.3
MxOy
4.06
0.44
2.99
0.11
0.349
1.19
0.039
0,182
0.108
0.0629
11
1.15
0.174
0.147
0,187
0.192
0,037
0.0346
12.6
12.6
0.0935
0.853
0.264
15.8
163
3.74
0.0475
0.107
i.0,173
0,0344
0,724
0.108
0.083
800
Раздел третий. Техническое стекло
Продолжение табл. 134
Окисли
3
м
<МхОу
РМхОу
^МхОу
Чгх \
W
МхОу
ZrOt
SnO,
PbO
MnO.
RuO,
PtO, . . . .
NbA
Р»Одг(стекло). . . .
Sb,Oa
Ta,05 ....
BIaOa
SO, ... .
CrO,
WO,
Rb*07
Os04
Примечание.
10
4,5
7.6
16.3
8.9
16.4
13.75
4.45
8.3
26.5
7
1.7
7.2
23
97
30
18.4
12.9
17
24,7
17.3
24,8
47,5
29.9
37.6
74
35
14.3
19.8
35.6
223.4
46.8
6
7
9.6
5
7.2
10.2
2.05
2,74
7,86
8.02
5.1
1.97
2.81
7.16
8.2
4,9
0.538
0.361
0.41
0,855
0,561
0.672
0.555
0.348
0.551
0,809
0,216
0,212
0,336
0,662
2,27
0,547
1.29
1.92
1.69
0.811
1.23
1.03
1.25
1.99
1.26
0,858
3.21
3,27
2,06
1,05
0.305
1,27
МхОу
PMxOy "
^MxOy"
Vi*
w
MxOy
0.09
0,051
0.042
0.171
0.078
0.065
0.271
0.127
0.07
0,101
0,0423
0.107
0,119
0.0926
0.278
0.111
эффективное сечение ядер элементов в барнах;
то же, окислов в барнах;
плотность в г'см*;
-линейный коэффициент ослабления для окислов
—1
в см ;
-значение толщины слоя материала, равного
половинному ослаблению в см,
- массовый коэффициент поглощения в г /см*',
Как следует из данных, приведенных в табл. 133 и 134,
наибольшим эффективным сечеиием в отношении поглощения медленных
нейтронов обладают ядра элементов бора, кадмия, иидия и
гадолиния.
Составы стекол, поглощающих нейтроны, приведены в табл. 135.
Стеклянное волокно, поглощающее излучения
Из стеклянного волокна, поглощающего излучения,
изготавливают ткани, защитные экраны, костюмы для обслуживающего
персонала. Составы стекол, по зарубежным данным, приведены в
табл. 136.
Стекло № 5 предназначено для изготовления стеклянных тканей,
обеспечивающих защиту от рентгеновских и у -лучей, а стекла 1, 2,
3, 4 — от медленных нейтронов.
Глава XII, Стекло в атомной технике
eoi
Таблица 135
Составы стекол, поглощающих нейтроны, в %
Окислы
Составы cie.vo.i по
Pay В. Е. | К. Н. Сун |
Мельник
Окислы:
кадмнп ....
бора
гадолиния . . .
кальция ....
индия
кгелння ....
алюминия . . .
титана
циркония . . .
Фтористый кальций
25
30
25
20
55
33
12
35
33
32
64.3
26,1
1.1
63.8
31.1
2,0
3.1
60
35
8.5 —
Таблица 136
Состав стекол в % по весу
Окислы
Состав стекол
GdO.
B*0.
siot.
AlaO,
MgO
CaO
LI.O
NaaO
PbO.
~
80 !
8,6
2
4
—
5.4
—
1 —
20,2
12,1
50.3
12,1
—
1.3
~
4
—
23.1
9.9
50,7
12,2
—
1.1
—
3.
—
27.3
9.2
47.2
12.3
—
1
—
3
—
30—37
2—5
1.5—7
57—65
2. СТЕКЛА, УСТОЙЧИВЫЕ К РАДИАЦИИ
Во всех случаях, когда стекло пддвергается воздействию
излучений высокой энергией, первенствующее значение имеет
радиационная устойчивость изготовленных из данного стекла материалов.
Под радиационной устойчивостью следует подразумевать
способность стекла выдерживать значительные дозы излучений без особо
заметного изменения структуры и физико-технических свойств.
802
Раздел третий. Техническое стекло
Устойчивость промышленных стекол «к воздействию
излучений
Большинство промышленных стекол при воздействии улучеи»
нейтронов, а - и р -частиц окрашивается. Характер и интенсивность
окраски зависят от состава и дозы облучения и не зависят от рода
излучения. Промышленные стекла, как правило, пропускают т-лучи
и быстрые нейтроны, и воздействие этого вида ра -нации приводит
к окрашиванию стекла на всю его толщину. Глубина проникновения
в стекло а - и р-частиц очень незначительна, поэтому и окрашивание
стекла происходит на небольшую глубину.
В табл. 137 приведены химические составы стекол,
подвергнутых облучению.
Таблица 137
Химические
Окислы
SIO,
NaaO
KtO
в2о,
ZnO
AIF,
NaF
PbO
CoO
BaO Сверх 100%
Se (металл) . . .
CdS
CuO
Cr^O,
Si (металл) . . . 1
Cu,0
составы стекол
о
1 *
72,26
0.32
8,4
0,15
17.03
1.24
—
—
—
-
—
—
—
—
—
—
—
— 1
73,5
I
9
3,3
13,2
—
—
—
—
—
—
- 1
—
—
—
-
—
—
КЗ/2
63,26
—
—
—
2.64
'l2,44
2.88
15,81
1,66
1,41
-
—
1.59
4,32
—
-
—
" 1
KC-l
71
—
—
—
15
—
2 1
11
—
—
~
—
0.3
0.97
—
-
—
^[
(в вес. %)
MafKH стехол j
2
69.84
0,23
9,31
0,24
11.11
9,27
—
—
—
—
— j
—
1.3
0.35
—
—
511/3
73.96
0,33
8,58
0.14
13,76
—
3.23
~~
—
~
—
—
1.9
0.11
—
1
СКСГ
74.85
—
7,94
3,76
M,7
1,75
—
—
—
—
—
~~
—
—
0,5
0.2
1 *
59,86
10,46
0.78
0.19
9,11
2,71
0,69
3.1
2,64
10,4
-
—
—
—
—
—
1 *
73
0,24
8,22
0.25
16,3
0,92
1,C7
—
-
—
0,24
— ;
—
-
—
—
1 *
74,1
0.2
0,33
: 0,24
14,7
6,5
—
—
—
-
—
2,73
~~
—
-
0.7
0.2
Глава XII. Стекло в атомной технике
803
На рис. 103 даны кривые спектрального пропускания различных
стекол до облучения и после облучения дозой lO6^ от источника
Со60, стекла № 10 завода «Красный Луч», применяемого для
изготовления пресс-изделий светотехнического стекла, полированного
(прокатного) стекла (ПГ) Гусевского стекольного завода имени
Дзержинского и зеленого стекла № 18 завода «Красный Луч». Оба
бесцветных стекла (№ 10 и ХПГ) сильно потемнели и приняли
темно-коричневую окраску. На рис. 104 показаны кривые спектрального
пропускания до и после облучения красных стекол, окрашенных
селеном и сернистым кадмием (селеновый рубин), оранжевых
кадмиевых стекол ОС-6 и синих (кобальтовых) стекол № il7.
В табл. 138 приведены цветовые характеристики красных стекол
типа «медный рубин» до и после облучения дозой 106р. Как видно,
цветовые характеристики стекол изменяются незначительно.
Таблица 138
Цветовые характеристики стекол типа «медный рубнн»
до и после облучения дозой 106 р
Стекла
5*
Нч
5 *
5S.|
О?
Цветорые
координаты!
U
а в
Медный рубин № 13 без наводки завода
„Красный Луч*:
до облучения
после облучения •
Медный рубин СКСГ Чернятниског-о завода:
до облучения
после облучения
5
—
5.1
—
620
—
638
-
2,2
0,9
2.6
0.8
0,695
0.7
0,715
0,705
0,305
0.295
0,284
0,28£
На рис. 105 показано изменение прозрачности «обычного
оконного стекла Горьковского завода, полированного стекла Гусевского
завода и бесцветного стекла № 10 для пресс-изделий завода
«Красный Луч» в зависимости от величины дозы облучения. Ход кривых
показывает, что известково-натриевые стекла обычно принятых в
промышленности составов устойчивы к у-лучам до 104 р. При этой
дозе только начинается за\1втное потемнение стекол. Дальнейшее
облучение вызывает быстрое потемнение; при дозах 106—107р
наклон кривой уменьшается, а при дозе 10,0р наступает предел
насыщенности цветового тона. Для полированного стекла цветовая
насыщенность наступает при меньших дозах — примерно \№р.
Интегральная прозрачность оконного стекла, облученного максимальной
дозой 6-1010р, составляет 7,1°/о, полированного стекла—12,8% и
стекла № 10—6,2%.
На рис. 106—108 представлены кривые, характеризующие
изменив прозрачности исследуемых стекол при облучении их к-лучами.
804
Раздел третий. Техническое стекло
Рис. 103. Кривые
спектрального пропускания
стекол:
о. — стекло Кв 10 (толщина
е=5,7 и 5.3 мм): б — стекло
ПГ; в —стекло № 18
(толщина e=5,3 H 5.4 мм); / — до
облучения; 2 — после облу
чення
f
I
в;
80
ВО
40
20
0
60
40
20
0
II ^ — -
и'
{■ 1 ■ Ч
1
1 II
I'll
LI/
г
Г
/
"7=^
■ 1.1,
ЯЮ 5ДО 700 900
/ Ь-5шЗмм
-Л lt bT5t*i мм
Me
здо 500 7до да
Длина во/imi в ммк
а)
во
1 61)
| 20
I О
[АьД#/ет ;
/Ь*5,5мм7
1 г
4)
so
ео
чо
20
о
600 600 W00 400
Длина
в)
1 •*""
V,i
\jj
'">»
2
i^., j
Ш 800 WO
волпы в ммк
80
60
40
20
О
/А* ■ ,
T\l1
ш
300 500
Рис. НИ. Кривые спектрального пропускания стекол
с —селеновый рубин (толщина в~5,25 и 5,5 мм); б—стекло ОС 6; в —
стекло № 17 (толщина в=5 мм); 1 — до облучения; 2 — после облучения
Глава ХП. Стекло в атомной технике
805
во
Рис. 105. Изменение
прозрачности
бесцветных стекол при
облучении
/ — оконное стекло Горь-
ковского завода; 2 —
полированное стекло Гу-
севского завода; 3 —
стекло № 10
$ м
1
60
40
I
а 20
i/1
s 2
^3
i
3 5 7 9 Щ7
Логарифм дозы у - лучей
Для удобства пользования рисунками данные об уменьшении
светопрозрачности исследованных стекол при различных дозах сведены
в табл. 139.
Таблица 139
Изменение светопрозрачности стекол при облучении
Наименование завода н стекла
Марка
стекла
Светопрозрачность в %
при дозе облучения в р
0 j 10* | 10s | 103 |о- 10м
Горьковский завод
Оконное стекло
Гусгвской завод
Полированное стекло .
Завод „Красный Луч
Бесцветнее прессованьое ....
Селенорый рубин ...
Кс 6 ч;.ь~овое . . . .
Опаловое
Зеленое
Селенэвый рубин
Зеленое
Чернятинский завод
Селеновый pvCwi
Медный руСич
Оранжевое без н водки
Опаловое . . •
Ор^нлеьое после наводки . . . . .
ОГ
ПГ
№ ю
К 32
17
14
БПЗ
К42
18
КС1
СКСГ
ОС-6
оплс
ОС-6
88.5
88.2
£9,4
2.15
1.26
47.5
18.6
2,8
13,8
4.5
2.2
81,8
35,6
37
83.2
87
86
2,6
0,8
39.6
21,3
4.6
15.7
4.2
2.2
78.3
34.6
46,7
34
39,5
26,2
2
1
П.2
17.9
4,6
13.1
3.7
1.1
53,6
9
37,8
18.5
14.5
12,7
5,7
1.1
о
9,6
1.7
7,9
5.7
0.6
22.5
о
9
7,1
12,8
7.2
0
0
0
0
0.3
1.4
806
Раздел третий. Техническое стекло
I
Е
«о
50
20
3
_^1
ч
J
3 5 1
Логарифм дозы у -/тучей
Рис. 106. Изменение
'Прозрачности стекол при
облучении Y -лучами
/ — опаловое стекло № 14
завода «Красный Луч»; 2 — то
же, Чернятинского завода;
3 — сннее стекло Кв 17 (ко
бальтовое) завода «Красный
Луч»: 4 — красное стекло
№ 13 (медный рубин) завода
«Красный Луч»
о4
Рис. 107. Изменение ^
прозрачности цветных
стекол при облучении §
/ — сиие-зелеиое стекло g
СЧ Чернятинского заво- 5
да; 2— зеленое стекло ^j
5А/3 завода «Красный §
Луч»; 3 —красное стек- «^
ло СКСГ Чернятинского §
завода; 4 — красное стек- £
ло К4/2 (селеновый ру- <и
бин) завода «Красный *>
Луч» °
50
40
20
L^
,/
с* у
^2
/Ч*
^5
&
§
90
80
ВО
40
20
ъ-~*£
/2
_zi
v/>
з\
/*
1' —
J
3 5 7 9 10,1
Логарифм дозы у - /iy чей
Рис. 108. Изменение
прозрачности
цветных стекол при
облучении
/ — оранжевое
(кадмиевое) стекло ОС-6
Чернятинского завода (без
наводки); 2 — то же (с
наводкой); 3 —
экспериментальное стекло УС-4.
окрашенное серей; 4 —
красное стекло
(селеновый рубни) КЗ'2 завода
«Красный Луч»; 5 —
красное стекло
(селеновый рубни) КС-1
Чернятинского завода
юл
Логарифм д.тгы у-лучей
Глава XII. Стекло в атомной технике
807
Таблица 140
Значения коэффициентов, характеризующих поведение стекла
под воздействием облучения
Стекла
Оконное Горьковского
завода ;
Полированное (прокатное)
ПС Гусевского завода • - -
№10 (бесцветное) для
пресс-изделий завода »Крас-
Опаловое № 14 завода
Опаловое ОПЛС Черня-
Синее (кобальтовое) № 17
завода »Красный Луч* . . ■.
Сине-зеленое СЧ Черня-
' Зеленое 5А/3 завода
Зеленое № 18 завода
Красное (селеновый рубин)
К4/2 завода .Красный Луч" .
Красное (медный рубнн)
СКСГ Чернятинского завода
Оранжевое (кадмиевое)
ОС-б (без наводки) Черня-
Оранжевое (кадмиевое)
ОС-b (с наводкой) Черня-
Красное (селеновый рубин)
КС-1 Чернятинского завода •
Красное (селеновый рубин)
КЗ/2 завода .Красный Луч" .
Интенсивность
потемнения Q
2.6
2.24
3.38
4.25
3.98
1.26
1.04
1.04
1.05
.
1.88
1.53
1
1.22
1.07
Устойчивость /С
4
4
4
3.9
3.9
10
8.5
3.7
5.7
5.3
7.3
3,6
4.5
7.8
8
Насыщение /сн
10
8.3
10
8
8
10.7
10.5
10.5
10.5
9.7
j 9.3
10.2
10.2
9.5
9.5
Минимальная 1
прозрачность 1
Ти в %
7.1
12.8
6.2
0
0
0
0
0
1.4
0.3
0
0
0
0
0
808
Раздел третий. Техническое стекло
Для оценки радиационной устойчивости стекла предложено
применять следующие характеристики: в качестве показателя
устойчивости стекла (Ку) принимается значение логарифма дозы Д.-, при
которой начинается заметное потемнение стекла, т. е. /Су =IgWy;
под термином «заметное потемнение стекла» понимают уменьшение
светопрозрачности на 3—5%.
Как следует из графиков, приведенных на рис. 106—108,
интенсивность окраски стекла непрерывно возрастает с увеличением дозы
облучения. Однако для каждого стекла имеется определенное
предельное значение дозы облучения, повышение которого уже не дает
увеличения интенсивности окраски.
Для каждого состава стекла это предельное значение дозы Dy
будет неодинаковым, и для оценки поведения стекла под действием
радиоактивного изучения введен еше один термин — показатель
насыщения /Сн. который имеет вид Кн =lgAi. Кроме того, большое
значение при использовании стекла имеет также минимальная
величина общего светопропускання Тм при дозе насыщения Дн.
Для полной характеристики введен еще один показатель —
коэффициент интенсивности потемнения Q, т. е. отношение
коэффициента прозрачности до облучения к коэффициенту прозрачности
после облучения при дозе 106р:
то
Доза облучения 106р вполне достаточна для практических целей.
Эти четыре величины с достаточной полнотой характеризуют
поведение стекла под облучением. Значения этих величин для
промышленных стекол приведены в табл. 140.
В табл. 141 приведены показатели радиационной
светотехнической устойчивости ряда промышленных стекол Чехословакии.
Таблица 141
Светотехническая устойчивость стекол ЧССР
Тип стекла
*..
К*с
'с
СФ-10
Ф8
БК-12
Обычное натриевое
ЗК5
ФК-5
3,3
3.1
3.4
3,6
3.7
4.4
85
90
19
11
9
3.6
4.2
4,3
4.4
4.6
4.7
5.4
1.3
2.1
3.4
4.4
4.8
5.5
2
6
25
35
42
120
* Ксэффчциенты Кс и Тс характеризуют устойчивость цеитрэв окрашивания (Спур-
|ны 3., «Лимнал эи^ргля*', т. \\ в.лп. 11, 1931)
Глава XII. Стекло в атомной технике
809
Стекла, не темнеющие при облучении
Для смотровых окон, оптических приборов и во всех случаях,
когда стекло подвзргается воздействию излучения, требуются
специальные стекла, устойчивые к радиации. Свободные электроны
большой энергии, возникающие в процессе взаимодействия стекла и
излучений, могут быть захвачены положительно заряженными ионами,
присутствующими в стекле; при этом ионы восстанавливаются до
атомарного состояния — стекло окрашивается.
Для повышения устойчивости стекла к воздействию излучений
в стекло вводят небольшие добавки поливалентных окислов. В
стеклах, содержащих такие ионы, энергия радиации- расходуется в
первую очередь на изменение их валентности, а не на образование
цветовых центров, поэтому эти стекла обладают большой
устойчивостью к облучению. Свойством улучшать устойчивость стекол к
радиации обладают Се4+, Сг3+; Mn4+; Asb+; Fe3+H некоторые
другие поливалентные ионы.
В настоящее время для изготовления стекол, обладающих
повышенной устойчивостью к радиации, в большинстве случаев
применяют окись церия. При воздействии радиации четырехвалентный
ион церия превращается в трехвалентный по следующей схеме:
Се4+ + е<->- Се3+.
Полоса поглощения у стекол, содержащих церий, находится в
ультрафиолетовой части спектра, поэтому изменение валентности
иона не вызывает изменения окраски стекла.
В США фирма «Корнинг Глясе» выпускает ряд стекол,
содержащих церий (табл. 142).
Таблица 142
Составы стекол с повышенной устойчивостью
к проникающей радиации
j: Стекла
/leiкий
баритовый KpLH I .
' Легкий
баритовый крон II ...
Тяжелый
баритовый крон III . .
"~ Крон III ... .
1 Тяжелый флинт
Содержание в вес. % 1
О
58,7
48,2
40.7
63
31,5
°
1
62,5
со
03
20
1*9.5
42,3
11
0,15
Следы
С
<
0,6Г:
3
4,1
9
8
3
1 °«
! z
3.2
1
Сле
5
О
10,3
7,Ь
1Ы
15
3
°2
<
0,3
0,3
(5
со"
3,4
4
6
2
К каждому из этих стекол в целях повышения его
устойчивости к .радиации добавляется 0,4—0,8 вес. % окиси церия (сверх
100°/о). На рис. 109 показаны кривые спектрального светопропуска-
810 Раздел третий. Техническое стекло
и
а) о
*> СО
60
40
20
0
I
I LJI
N>'^
/о
Г |
i
! 1
/
4 2
"~|
" 1
Д5 4,5 5,5 $5
б)
$
I
СО
100
80
60
W
20
0
\ ' г
УР/.
г--"_]
5_
....
-J
Д5 4,5 5,5 6Г5
О
I
•)
so
о-*
<£>
§
*■
«м
й
§>
&
<^>
§
3
100
80
во
40
20
0
К
\А
\3
I
^ о
s^
3,5 4,5 55 6,5
О
ЛА
«о
100
80
60
40
20
0
—Г/1
3,5 4,5 5,5 6,5
О
ЛА
д)
80
«о
Oj
60
40
20
О
N
К
4
\з
Рис. 109. Кривые спектрального све-
топропускания облученных и необлу-
ченных стекол:
о — легкий баритовый крон I; б — крои II
в — тяжелый барнтсвый крон; г — крон III
^^____^ 0 — сверхтяжелый флинт; / — кривая све
35 45 55 85 топР°пУскаНия стекла до облучения; 2 — то
* ' ' ' же, после облучения стекла, содержаще-
j. Л го окнсь церия; 3 — то же, после облуче-
/1/1 ния стекла без добавки окисн церня
Глава XII. Стекло в атомной технике
811
ния этих стекол в видимой части спектра до и после облучения при
дозе облучения 5* 10г>р.
Стекла, содержащие двуокись церия и не темнеющие при
облучении, выпускаются промышленностью серийно.
Стекла, содержащие двуокись церия, широко применяются в
оптических приборах; в каталогах они обозначаются как стекла
серии «100» (устойчивые при дозах Юр6) и стекла серии «200»
(устойчивые при дозах облучения 10 р7). Например, стекло К-8, устойчивое
к излучениям, обозначается соответственно К-108 и К-208.
3. СТЕКЛА ДЛЯ ДОЗИМЕТРИИ ИЗЛУЧЕНИЙ
Определение доз излучения по изменению оптической
плотности стекла
Изменение спектрального поглощения стекол при воздействии
излучений высокой энергии позволило .использовать стекла для
дозиметрии излучений.
Фирмой Бауш-Ломб (США) выпускается дозиметрическое
стекло, позволяющее определить дозы облучения от нескольких сот до
10б по изменению коэффициента поглощения стекла. Это стекло
имеет следующий состав (в %): Si02—62,6; NaO—40,6: B203—20,7;
А1203—6; С03—0,1. Коэффициент поглощения в зависимости от
дозы облучения вплоть до 106/? изменяется прямолинейно; при
дальнейшем увеличении дозы облучения чувствительность стекла
уменьшается
Для определения дозы облучения от 1000 до 5000 р
изготавливают миниатюрные дозиметры с иголками диаметром 1 мм и
длиной до 6 мм из стекла указанного состава.
Для измерения малых доз облучения применяют фосфатные
стекла, активированные серебром состава (в °/о): А1(Р03)з—50,
Ва(Р03)2—25; КРОз—25 с добавкой 8% AgP03. Стекло это
получено Шульманом и выпускается фирмой Корнинг (США) под № 9761.
Для дозиметрии применяют также натрий-кальций-силикатное
стекло, содержащее (в %): Si02—70; Na20—18; СаО—10; MgO—1
и В203—1 с добавкой около 0,5% кобальта. Как правило,
кобальтовые стекла дают более точные показания, чем стекла с добавкой
серебра, вследствие нечувствительности кобальта к изменениям
температуры и окислительно-восстановительных условий в процессе
варки стекла.
Для дозиметрии излучений применяются также марганецсодер-
жащие стекла.
Согласно французскому патенту предложено в стекла,
содержащие Мп02, вводить Fe203, Sn02, Сг2Оз, V2Os, которые сообщают
стеклу более стойкое окрашивание, не зависящее от интенсивности
излучения, и более медленное ослабление окрашивания стекла после
облучения.
Добавка V2Os и Сг20з в стекла, содержащие Мп02, усиливает
чувствительность к слабым дозам -излучения. Эти окислы также за-
812
Раздел третий. Техническое стекло
медляют процесс ослабления окраски стекла после излучения, но в
меньшей степени, чем Fe203 и Sn02. Количество добавляемых
окислов составляет (в вес. %): МпО 0,3—3; Fe2Oj, 0,05—0,3;
Sn02 0,5—4. По другому варианту элементы вводятся в следующих
количествах (в вес. %): МпО 0,3—2; V205 0,2—2; Сг203 0,02—0,2.
Мп вводится в „состав стекол в виде хлоридов, Fe — в
виде РегОз, Sn — в виде Sn02, V — в виде V205.
Для измерения доз излучения между 50 000 и 5 000 000 р
применяются пластинки размером 20X20 мм или диски диаметром 15—
20 лш, толщиной 5 мм. Для измерения доз, меньших 50 000 р,
применяют стекла большой толщины.
Сцинтиллирующие стекла для -[-спектрометров
Широко известные твердые неорганические сцинтилляторы
имеют кристаллическую структуру. Однако заметным световым
выходом обладают также некоторые неорганические соединения, не
относящиеся к монокристаллам или кристаллическим порошкам.
Некоторые типы фотолюминесцентных стекол со специально
подобранным составом оказываются достаточно эффективными сцинтилля-
торами.
Изв°стпо, что среди неорганических фотолюминесцентных
веществ стекла, как правило, имеют наименьшее время высвечивания.
По природе флуоресцентных центров, согласно Вейлю,
люминесцентные стекла можно разделить на четыре группы. В стеклах,
относящихся к первым трем группам, собственно стекло в процессе
люминесценции не участвует, а центрами свечения являются:
1) активные кристаллы (в стеклообразной среде расположены
кристаллы фосфора типа ZnS(Ag);
2) активируемые кристаллы (стеклообразная среда содержит
остатки кристаллофосфоров, которые абсорбируют находящийся в
стекле активатор);
3) молекулы или атомы, энергетически изолированные от
стеклообразной среды, и ионы, входящие в состав стекла.
Обычные фэтолюминесцентные стекла имеют ионные
флуоресцентные центры и относятся к четвертой группе.
При создании стекол, сцинтиллирующих под действием
Y-излучения в качестве активатора, применялся церий; он вызывает в
силикатных стеклах синее или голубое свечение, лежащее в области
максимальной чувствительности наиболее распространенных в технике
фотоумножителей с сурьмяно-цезиевым фотокатодом.
Очень яркой голубой фотолюминесценцией обладает стекло
состава 3,5ВаО • В203 • 3,5Si02 • 0,4А12О3.
Хорошими по своим люминесцентным свойствам и пригодным для
использования в качестве детекторов У"РаДиации являются стекла
СЗ-56 и 3-56-8 (табл. 143). Техническая сцинтилляционная
эффективность этих стекол при возбуждении рассеянными Y-лучами от
источника Со60 составила 2—3% по отношению к кристаллу Nal(Fe),
а при облучении а-частицами—3°/о.
Глава XII. Стекло в атомной технике
813
Таблица 143
Составы сцннтиллирующих стекол
Марки стекла
3-55-8
SiO,
77,14
64,81
Окислы
ВаО
16,43
18,21
в вес. %
1 L!,0 | В, О,
6.43
9,68
3
7.29
Сверх 100% 1
Се02 | NH F 1
0.С8
0,08
2
2
Сцннтилляиионная эффективность этих стекол может быть
увеличена при применении особо чистых материалов. Наиболее
эффективным оказалось стркло с высоким содержанием кремния,
активированное церием. Амплитуда импульсов, полученная с помощью
такого стекла, составляет 10°/о от амплитуды импульсов с
кристаллом.
Рекомендуются стекла следующего наиболее эффективного
состава: l,0Na2O.0f3Ce2O3.3—4 (В203 Si02) (1—1,3) А1203.
Стекла для детектирования нейтронов
Стекло для детектирования медленных нейтронов должно
содержать в достаточном количестве литий или бор. Можно ожидать, что
для стекла отношение светового выхода при возбуждении
электронами к световому выходу при возбуждении тяжелыми частицами
будет блияким к отношению, хаиактерному для других
неорганических сцинтилляторов. Для снижения чувствительности к f-излучению
желательно, чтобы основа стекла не содержала элементов с большим
атомным номером.
Состав и активатор сцинтилляиионного стекла должны быть
выбраны так, чтобы спектр излучения лежал в области максимялъ-
ной чувствительности фотоэлектронного умножителя и не
перекрывался заметным образом со спектром поглощения. Максимальная
чувствительность спектрометрических фотоумножителей с катодами
(ФЭУ-29 и дрЛ соответствует 3800—4200А°.
Яркую синюю флуоресценцию имеют силикатные стекль
активированные церием. Спектр поглощения такого стекла лежит в
ультрафиолетовой области. Литий можно ввести в стекло в качестве
щелочного компонента. Из этих соображений для регистрации
медленных нейтронов было выбрано литий-силикатное стекло,
активированное церием.
Стекло состава Li20*2Si02(Ce) может быть использовано для
детектирования медленных нейтронов. Сцинтилляционная
эффективность стекла по отношению к Nal(Te) при возбуждении
электронами составляет 1,4%. Отношение сцинтилляцнониых выходов для
электронов и а-частиц 3,8—4. Постоянная времени высвечивания
0,15 мк сек. Эффективность стекла толщиной 0,1 см, содержащего
литий с концентрацией изотопа 90,5%. для тепловых нейтронов
814
Раздел третий. Техническое стекло
82%; для нейтронов с энергией 10 эв эффективность стекла
толщиной 0,5 см составляет 40%.
Рекомендуется также стекло состава 1лгО • 3SiC>2 • 0,08.
АЬОз(Се); СеЪ2 здесь вводится в количестве 1 мол. % через СеСа.
растворенный и тщательно перемешанный в шихте.
Стекла со стимулированной люминесценцией
Для создания индивидуальных дозиметров излучений, особенно
для малых доз, значительный интерес представляют стекла,
обладающие свойством запасать энергию под действием различных
видов излучений, а затем при внешней стимуляции выделять ее в
виде света. В качестве внешних стимуляторов могут применяться:
нагревание (явление теомолюмичесценпии), давление (явление три-
болюминесцениии) или освещение светом определенной длины
волны.
Эффект термолюминесиенпии по сравнению с эффектом
изменения оптической плотности позволяет получить боле* высокую
чувствительность и измерять лозы в болер широким лияпаяочр.
Суммарный световой выход v стеклянных по^им^тров. пг>-рилчмом\\
будет вге^яа уенытте. чем у лучших термолюми"есциоуюнтчу кпи~талл-
фогЛпров. Однако до?иметры из стек та имеют свои большие ппе-
иму»ч<х*тва. О^ч могут бь»ть легко потаены в ри^ большмх
прозрачных и однородных блоков, отличаются химической стойкостью,
механической прочностью и дршрчм в массовом рчготоппении.
Термпчюминесчиоующи" стеклянные дозиметры могут найти
практическое применение как индивидуальные дозиметры с
большим периодом рабочей экспозиции.
Рекомендуются для изготовления термолюминесценткых
дозиметров Y-изпучений стекла следующих составов, активированные
марганцем (в %>):
А120,ЗР?0, 50 LI2OP20, 50
А1203ЗР205 50. №g0.P2O., 50•
А120,.ЗР205 50 SrOP205 50
Стекла для черенковских счетчиков
Сиинтилляционные счетчики, действие которых основано на
измерении эффекта черенковского свечения, применяются для
измерения энергии т-лучей, электронов, протонов и фотонов. Черенковское
свечение возникает, если энергия излучения V больше соотношения
с
V> Т\*гяе с — скорость света, a kd — показатель преломления стек
па
ла.
Для спектроскопии излучений меньшей энергией пригодны спин
тиляиионные счетчики, использующие явление флуоресценции. Для
черенковских спектрометров последних моделей применяется евин
цовое стекло типа ТФ1. которое содержит 53% окиси свинца
Глава XII. Стекло в атомной технике
815
Стекло представляет собой монолитный цилиндрический блок
диаметром 28 см и высотой 22 см, боковая поверхность и торцы
которого отполированы. Боковая поверхность таких блоков обернута
алюминиевым рефлектором. Один из торцов блока покрывается
серебряным зеркалам, а на другой конец располагают 7
фотоумножителей ФЭУ-24, импульсы которых суммируются специальной
схемой.
В Англии создан спектроскоп для f-лучей, в котором в качестве
сцинтилляционного материала работает цилиндр из свинцового
стекла длиной 200 мм и диаметром 125 см. Свинцовое стекло обладает
о
высоким пропусканием в области от 3000 до 4000А. Такое стекло
(ЕД65335) изготовляют из чистого кварца и специально очищенной
окиси свинца.
В США для счетчиков Черенкова изготовляют свинцовое
стекло высокой светопрозрачности в виде дисков диаметром 30 см и
толщиной 35 см.
Плотность стекла равна 4,63 г/см?, а показатель преломления
равен 1,724.
4. СТЕКЛА ДЛЯ АТОМНЫХ РЕАКТОРОВ
Стекла для покрытия урановых стержней
Стекло, предназначенное для покрытия урановых топливных
элементов, не должно содержать ни бора, ни кремния, с целью
предотвращения поглощения тепловых нейтронов и устранения
трудностей химической обработки урана после еге службы в ядерном
реакторе. Стекла, удовлетворяющие указанным требованиям,
содержат: окислов щелочных металлов 1—9%; Р2О5 55—66%; ВаО
25—40%; А12Оз 1—4% и не более 2% остальных компонентов
Типичный сослав такого стекла следующий (в вес. %): Р205—61, ВаО—32,
А12Оэ~ IA Na20—5.5. Коэффициент термического расширения этого
стекла в температурном интервале 500—300° составляет 159-10° С,
а температура начала деформации—345°. Коэффициент расширения
урана в интервале 25—75° С составляет 153 • Ю-7, а в интервале
26—650° равен 205-10-7.
Нанесение стекла на урановый стержень осуществляется путем
распыления суспензии стеклянного порошка в метиловом спиоте,
после чего производится нагревание в атмосфере аргона при 650° С.
Стеклянная пленка предохраняет урановый стержень от
образования на его поверхности чешуйчатой пленки окислов урана.
Рекомендуется также наносить покрытие из стекла электрофо-
ретическим способом. Для этого в суспензию стеклянного порошка
добавляют нитрат в качестве электролита. Урановый диск
подвешивается в суспензии на медной проволочке приблизительно иа
расстоянии 75 мм от медного диска такой же величины. Между
дисками создается напряжение постоянного тока в 100 в, причем
урановый диск является катодом.
816
Раздел третий. Техническое стекло
Нанесение стеклянного покрытия завершается его нагреванием,
которое производят таким же образом, как и после нанесения
стеклянного покрытия путем распыления.
Рекоменчуемое стекло содержит (в вес. %): Р205—61; ВаО—27;
А1203—3,5; Na20—8,5.
Стекло для регулирующих стержней нейтронного реактора
Для изготовления стержней, рргулирующих поток нейтронов в
реакторе, рекомендуется специальное стекло в сочетании с
металлической массой, как связующим материалом. Стекла ппечставлтют
собой катмиево-боратное или кадмиево-реткоземельное борат-
ное стекло. В качестве редкоземельных окислов берут 7гоОэ; О^О-,;
могут также применяться тугоплавкие окислы как А^От 1тлт» СяО.
Пргмерный состав стекла, облапающеп> хорошими
нейтроно-абсорбционными свойствами (в %): CdO—25, А!203—25. В2Оя—30. СаО—
20; плотность стекла равна 4 г[см3. Стекло облагает большей
нейтрино- абсорбционной способгоотью, чем применявшиеся для этих
целей До сих пор материалы. Присутствие бопа в этих стеклах
способствует удлпттет'ию в нейтпоно-абсорбц^огиой об пасти и защищают от
распада. Нейтроно-абсорбиионная способность стекла может быть
увеличена добавкой окислов или других окислов с большой
областью захвата нейтронов.
Стекло в решении проблемы захоронения
радиоактивных отходов
Радиоактивные отходы содержат преимущественно цезий-137 и
стронций-90. Проблема безопасного захоронения продуктов распада
приобретает все большее и большее значение.
Наиболее подходящим для безопасности захоронения
радиоактивных отходов является ппепарат типа стекла, который натежно
локализует в себе изотопы. Такой материал обеспечивает наибольшее
сокращение объема подлежащего захоронению радиоактивного
материала.
Рекомендуется остатки от радиоактивных превращений
смешивать с различными инертными добавками, например окисью
кремния, окисью бора, способствующими образованию сравнительно
легкоплавких химически устойчивых стекол. Основным свойством
такого стекла является его высокая химическая устойчивость, для чего
в него в качестве добавки вводят окись алюминия.
ЛИТЕРАТУРА К РАЗДЕЛУ ТРЕТЬЕМУ
К главе I
1. С. П. Глаголев, Кварцевое стекло, его свойства, про-
извотстзо и применение, Госхимнздат, 1934.
2. Ф. А. К у р л я к и н. Влияние давления на о^еспузыривание
стекла во время плавьи, «Стекло и керамика» № 12, 1951, стр 13.
3. С. И. Козлов и др., Авторское свидетельство № 112533,
заявл. от 10 апреля 1957 г. «Электропечь для плавки и
формования из расплава».
4. Л. Я- Марковский, Д. Л. Оршанский и В. П.
Прянишников, Химическая электротермия, Госхимиздат, 1952.
5. Н. О. О к е р б л о м, В П. Прянишников и И. П. Б а й-
к о в, Сварка кварцевого стекла, «Сварочное производство» № б,
1958. стр. 30—33.
6. В. П. Прянишников, Вопросы производства кварцевого
стекла, «Стркло и керамика» № 9, 1954, стр. 15.
7. В. П. Прянишников, Трубопроводы и аппаратура из
кварцевого стекла, «Химическая промышленность» № 1, 1954,
стр. 15.
8. В. П. Прянишников, Об электропроводности
кварцевого стекла. Сборник «Строение стекла». Труды совещания по
строению стекла, Ленинград 23—27 ноября 1953 г., стр. 270, Изд-во
АН СССР. 195е;
9. В. П. Прянишников, Вакуумное обезвоживание
кварцевого песка в механических классификаторах, «Стекло и
керамика» № I, 1955, стр. 29—30.
10. В. П. Прянишников, Кварцевое стекло,
Государственное издательство литературы по строительным материалам, М.,
1956.
П. Sam Spinner, Elastic Moduli of Glasses bv a Dynamic
Method, Journ. Amer. Ceram. Soc, 1954, 37, № 5t стр. 229.
12. M. E. Fyne H. van Duyne and Nancy T. Kenney, Low
Temperature Internal Friction and Elasticity Effects of Vitreous
Silica, Journ. Appl. Phys., 1954, 25, № 3. стр. 402.
13. P. W. Brigman and J. Simon, Effects of Very High
Pressures on Glass, Journ. Appl. Phys., 1953, 24, № 4, стр. 405.
14. A. J. Harrison, Water content and infrared transmission
of simple glasses, Journ. Amer. Ceram. Soc. 1947, 30, № 12,
стр. 362—366.
818
Литература
15. V. G а г i n о - С a n i n a, Bande d'absorption a 2,72 de la
silice vitreuse. Comptes rendus Acad. Sci. 239. Ns 12, 1954,
стр. 705—706.
16. H. Scholze, Der Einbau des Wassers in Glasern. Glas-
technische Berichte 32. 1959. № 3, стр. 81—88.
Ibid.. 32, 1959. № 4. стр. 142—152.
Ibid.. 32, 1959, № 7, стр. 278—281.
Ibid., 32, 1959, № 8, стр. 314—320.
Ibid., 32, 1959, № 9, стр. 381—386.
Ibid., 32, 1959, Kg 10, стр. 421—426.
"17. N. Prim а к, L. H. Fuchs, P. Day, Effects of Nuclear
Reactor Exposure on some Properties of Vitreous Silica and Quartz,
Journ. Amer. Ceram. Soc. 1955, 38, № 4, стр. 135.
18. Ivan Simon, Structure of Neutron-Irradiated Quartz and
vitreous Silica, Journal Amer. Ceram. Soc. 1957, 40, № 5, стр. 151.
19. J. O'M. Воск г is, J. D. Mackenzie, J. A.
Kitchener, Viscous flow in silica and binary liquids silicates.
Transactions of Faraday Society, 51, № 12, 1955, стр. 1734—48.
20. F. J. N о г t о n, Helium Diffusion Through Glass, Journ.
Amer. Ceram. Soc, 1953, 36, № 3, стр. 60.
21. A. L. Anderson, U. E. В 6m me 1, Ultrasonic Absorption
in Fused Silica at Low Temperatures and High Frequencies, Journ.
Amer. Ceram. Soc. 1955, 38, № 4, стр. 125.
22. J. D. W a 11 о n, Fused silica for missile components. Cera-
micage. August 1960.
23. W. D. К i n g e г у, Temperature Dependence of Conductivity
for Single Phase Ceramics, Journ. Amer. Ceram. Soc, 1955, 38,
стр. 251.
24. К. L. W г а у, Т. J. Connoly, Thermal Conductivity of
Clear Fused Silica at High Temperatures, Journal of Applied
Physics, 30, №11, 1959, стр. 1702.
25. D. W. L e e, N. D К i n g e г у. Radiation Energy Transfer
and Thermal Conductivity of Ceramic Oxides, Journ. Amer. Ceram.
Soc, 196-0. 43, № И, стр. 594.
26. A. C. W a 1 к e r, Hvdrothermal Syntesis of Quartz Crystals,
Journ. Amer. Ceram. Soc, 1*953, 36, № 8 стр. 250.
Глава И
1. A. H. Бардин, Технология оптического стекла, Промстрой-
издат, 1955.
2. Н. Н. Качалов и В. Г. В о а н о, Основы производства
оптического стекла ОНТИ, Химтеорет, 1936.
3. Е. К о ц и к, Прогресс и новые направления в производстве
оптических стекол, Sklar a Keramik, VI, № 12, 1956.
4. Оптика в военном деле. Сборник статей под ред. акад.
С. И. Вавилова и М. В. Савостяновой, т. 1, 3, изд. М.—Л.. 1948.
5. Ф. Э к к е р т. Оптическое секло, из книги Дралле-Кеппелер
Производство стекла, том II, ч. 1. 295—426. ОНТИ НКТП, 1935
Литература
619
К главе III
1. ГОСТ 7601—55, Физическая оптика, обозначение основных
величии.
2. ГОСТ 9242—59, Светофильтры сигнальные для транспорта.
Методы измерения цветности и коэффициента пропускания.
3. Терминология светотехники, «Светотехника* № 5, 1957.
4. Справочная книга по светотехнике, т. II, изд. АН СССР, 1958.
5. Б е л ь к и н д Л. Д., Электроосветительные приборы
ближнего действия, М., Госэнергоиздат, 1945.
6. ГОСТ 8547—57, Светофильтры сигнальные для транспорта.
7. Л индрот, Glastechnische Berichte, т. 24, 1951, стр. 215.
8. Британский стандарт Colours of light signals BS 4937; 1953.
9. Американский стандарт Odjustable Facl Trafic Control signal
Head Standarts ASD 10.1—1951.
10. Коллектив авторов, Технология стекла, М., Госстройиздат,
1961.
11. Варгин В. В., Производство цветного стекла, М.—Л.,
Государственное издательство легкой промышленности, 1940.
12. Бреховских С. М.. «Керамика и стекло» № 11, 1935.
13. Царицын М. А., Черняк М. Г., Керамика и стекло
№11, 1936.
К главе IV и VI
1. АлексеенкоМ. П., Кузнецов А. Я., Способ
предохранения полированных поверхностей стеклянных листов от
повреждений при совместном моллиропании. Авторское свидетельство
№ 94000. Бюллетень изобретений № 7, 1952.
2. Бартенев Г. М., Механические свойства и тепловая
обработка стекла, Госстройиздат, I960.
3. Бронштейн 3. Н. Панорамное остекление автомобильного
транспорта, «Стекло и керамика» № 2, 1959.
4. Стожаров А. И. и Д а н ю ш е в с к и й Е. Э., Гнутье
больших стеклянных листов, «Оптико-механическая промышленность»,
№ 1, 1949.
5. У э и н. Применение стекла на самолетах, Aircraft Production,
январь, 1948.
АС главе V
1. А б е л ь ч у к Н. А., Л у о н и н Г. А., М а л ы ш е в С. И., Опыт
производства гнутых и панорамных стекол для автомобилей, Р. Ж-
Машиностроение № 5, 1960, стр. 543.
2. Александров А. П., Бедокуров А. И., Новая
технология производства триплекса на бутафольной пленке,
Научно-технический бюллетень ГИС № I—2, 1955, стр. 41—46.
3. Александров А. П., Оптимальные условия сушки элек-
трузионной пленки, «Стекло и керамика» № 7, 1958, стр. 41—42.
4. Александров А. П, Производство гнутого
автотранспортного стекла методом моллирования, «Стекло и керамика» № 13.
1959. стр. 4—8.
820
Литература
5. Амосов Н. И., Листовой и полимеризационный способ
склейки триплекса, Научно-технический информационный бюллетень
ВНИИСтекло № 6, 1956, стр. 50—56.
6. А м о с о в Н. И.. Вальцовый способ производства плоского
триплекса на бутафоле, Научно-технический информационный
бюллетень ВНИИСтекло Н> 7. 1956, стр. 53—56.
Ъ. Амосов Н. И., Значение вакуума в производстве триплекса,
Научно-технический информационный бюллетень ВНИИСтекло № 6,
1956, стр. 32—37.
8. Бронштейн 3 И, Жуковская Е. А., Некоторые
свойства силикатного тричлекса на бутафольной пленке.
Информационный бют'етень ВНИИСтекло «Стекло» № 2, 1957, стр. 8—11.
9. Бронштейн 3 И. и Костин В. И., Изменение профиля
гнутых стекол в процессе склейки, Информационный бюллетень
ВНИИСтекло «Стекло» N° 3, 1957, стр. 33—40.
10. Б ронштейн Ч И., Лиознянская С. Г., Разработка
технологии склейки, гнутья и закалки автомобильных стекол
сложного профиля (панорамное остекление), Гос. институт стекла.
Технический отчет, М., 1958.
11. Бронштейн 3. И. Костин В. И.,
Высокопроизводительный спосгб ск.п^йки гнутых автомобильных стекол, «Стекло и
керамика» № 5, 1959, стр. 11 — 14
12. Бронштейн 3. И. Панорамное остекление
автомобильного транспорта. «Стекло и керамика» № 2, 1959, стр. 11—14.
13. ГОСТ 8433—57, Стекла безосколочные трехслойные на
бутафольной прокладке.
14. ГОСТ 3679—47, Мешки резиновые для стекла триплекс.
К главе VII
Изделия стеклянные химикэ-лчбораторные. Стандартгиз, 1960.
Химико-лабораторчая посуда, приборы и аппараты из химически
и термически-устойчивого стек па и фарфора. Каталог Главниипроект
при Госплане СССР, 1959.
К главе VIII
1. Дралле Р., Кеппелер Г., Производство стекла, ч. 1,
1928. стр. 162—174.
2. Каталог изделий Клинского термометрсвого завода, 1960
3. Попов М. М., Термометрия и калориметрия, 1954.
4. Приборы для измерения температур н их проверка. Изд.
Комитета стандартов, мер и измерительных приборов, 1957.
5. ГОСТ 1224—41.
6. ТУ на стекло 59ш-
V V
7. Milos Bohuslav Volf. С. Miroslav Вегап, Labo-
V
ratorni sklo, 1959.
8. H e n n i n g Г. Temperature — messung. 1955.
К главе IX
1. Брилль И. Л., ГумилевскаяМ. И., Повышение
химической устойчивости медицинских стеклянных изделий,
«Медицинская промышленность» № 2, 1958.
Литература
821
2. В о л ь ф е н з о н И. И., Несмываемая краска на бутылках
взамен этикетки, «Стекло и керамика» №11, 1960.
3. Кр о потов Д. П., Производство парфюмерной
стеклотары, Пищепромиздат, 1957.
4. К л и м о в а Н. А., Б р и л ь И. Л., Повышение химической
устойчивости медицинских стеклянных изделий, «Медицинская
промышленность» № 7, 1957.
5. Материалы по обмену опытом и научными достижениями,
ВНИИМИИО № 1 (26), 1958.
6. Сильвестрович С. И., Богуславский И. А.,
Применение кремнииорганических соединений для улучшения свойств
стекла, «Стекло и керамика» № 1, 1950.
К главе X
1. Авсеев и ч Г. П., Ученые записки ЛГУ, № 103, 1949.
2. Пчел и н В. А., Измерение активности водородных ионов
(рН), Гизлегпром, 1955.
3. Соколов С. И. и П а с ы н с к и й А. Г., Журнал физической
химии № 3, 131, 1932.
4. Пасынский А. Г., «Заводская лаборатория» № 8, 1939,
869.
5. G. Perl у, Analytical Chemist, vol. 21, № 3, 4, 1949.
К главе XII
1. Б о б к о в а Н. М., Бреховских С. М.,
Ермоленко Н. Н. и др., Диаграммы стеклообразных систем, Минск, Издание
Белорусскою политехнического института.
2. Б р е х о в с к и х С. М., Об устойчивости промышленных стекол
к воздействию гамма-лучей, «Стекло и керамика» № 1, 1958. То же.
Перспективы применения в стекольной промышленности
радиоактивных изотопов и ядерных излучений, «Стекло и керамика», № 9, 1961.
3. Бреховских С. М., Стекло за руоежом, М.„ Госстройиз-
дат, 1960.
4. Бреховских С. М., «Атомная энергия», т. 8, вып. 1, 1960.
5. Бреховских С. М., Шаповалов Н. Ф., «Известия АН
СССР», серия физическая, т. XXV, № 4, 1961.
6. Бреховских С. М., Стекло с высоким содержанием
висмута и свинца, «Стекло и керамика» № 8, 1957.
7. Войтовецкий В. К., Толмачева Н. С. и др., «Атомная
энергия» № 3, 1959.
8. Войтовецкий В. К-, Толмачева Н. С, «Атомная
энергия» № 4, 1959.
9. Гусев Н.Г., Справочник по радиоактивным излучениям и
защиту М., Медгиз, 1956.
10. Санитарные правила работы с радиоактивными веществами
и источниками ионизирующих излучений, М., Госатомиздат, I960
822
Литература
11. Зимаков Т. Ц., Куличенко У. Ц., «Атомная энергия»,
т. 10, вып. 1, 1961.
■12. Зимаков П. У., Труды второй международной
конференции по мирному использованию атомной энергии (Женева, 1958).
Доклады советских ученых, т. 4, М., Атомиздат, 1959.
13. Китайгородский И. И., Фролов Ц. А., Технический
отчет МХТИ имени Менделеева, 1954.
14. Мазелев Л. Я., Боратные стекла, Минск, Издание
Академии наук БССР, 1958.
15. Москвин А. У., Катодолюминесценция, т. 1, М. — Л., Гос-
техиздат, 1949.
16. Патент США 2859163, 4.11.58. Кадмиево-редкоземельиые
боратные стекла как материал для регулирования реакторов, РЖХ,
1960, № 13, стр. 466.
17. Патент США № 2736714.
18. Сырицкая 3. М., Я к у б и к В. В., К е р и м-М а р к у с И.,
Труды Совещания по люминесценции, Киев, 1960.
19. Т э т г Л., Р и г е н В., М а н о в е ц В., Материалы
международной конференции по мирному использованию атомной энергии
(Женева, 1955), т. 9, М., Госхимиздат, 1958.
20. У о т с о н, Д э р д э м и др., Труды второй Международной
конференции по мирному использованию атомной энергии. 1958, т. 9,
М., Атомиздат, 1959.
21. Французский патент 1200404, 21, 12, 1959.
22. We у 1 W., Indust. Engng. Chem. 34, 1035, 1942.
23. Brekhowskich S. M., Синтез и свойства некоторых
новых стекол, содержащих окислы висмута, кадмия, бария и свинца.
Glastechn. Вег. 1959, № М, с. 437—442.
24. F е г u g u s s о п К- R-, Nucleonics, ноябрь, 1952.
25. Nucleonics, № 4, 1954, 91.
26. М е а к е г С h.. D a v i s s о n К- D. Evans. Reviews of Modern.
Physics, 24, № 2, 1952.
27. Monk L., Nucleonics, 10. № 11, 52, 1952.
28. Schuiman I., Shurcliff W., Nucleonics, .11, № 10, 52,
1953.
29. Anderson D. G., D г а с а г s I., Flanagan T. P., J.
Electron, and, Confr. 1959, 60, 7, № 5, 463—464.
30. E g e 1 s t a 11 С, Стеклянные сцинтилляторы для
детектирования нейтронов, Nuclear Instrumn 1, 1957, № 4, 197—199.
31. Sun К. H., Silverman A., Rofhermel I. I., J. Amer.
Ceram. Soc, № 5, 1949.
32. KreidI N., Brewster Cordon F. Journ. Amer. Ceram.
Soc. № ,io, 1952.
33. Ray W. E., J. Am. Cer. Soc. 42, 1959.
34. Sun K. H.,Sun L., Glass Industry, 1950, N 10.
35. M e 1 n i с L. M, Stafford H. W., Sun К. Н.,
Silverman A., J. Am. Cer. Soc. 34, 1951, № 3, 82—86.
36. В a s t i ck R. E., J. Soc. Glass Technol. № 205,1958, 70T—«3T.
37. Simpson, Glass. Ind. Ms 1, 13. 23, 1959.
38. Verres et refractaires, 1959, март—апрель, стр. 90—91.
39. H a z e 1 b у D., В a w s о n H., Journ. Soc. Glass Techn. M° 208.
a 248—251.
Литература
623
40. G i n t h е г R. J. S с h u 1 m a n J. H. Glass scintillators. I. R. E.f
Trans. Nucleur Science, 1958, Кг 35, 93—95. Physics and Chemistry of
Glasses, 1960, № 2, p. 24 A.
41. I a eke 1 G., Z. f. Techn. Physics, 7, 301, 1926.
42. Schulman I., Kleick G., Nucleonics, 13, № 2, 30, 1955.
43. Kreidl N. J., Amer. Ceram. Soc. 38, № 12, 423, 1955.
44. RabinH., PriceW, Nucleonics, 13, № 3. 33, 1955.
45. Kreidl N.. Blair H., Nucleonics, 14, K> 1, 56, 1955.
46. Kreidl N.. Glair HM Nucleonics, 14, Кг 3, 82, 1956.
Раздел четвертый
СТЕКЛЯННОЕ ВОЛОКНО И
С ТЕ КЛОП Л А С ТИКИ
Глава I
СТЕКЛЯННОЕ ВОЛОКНО
1. КЛАССИФИКАЦИЯ СТЕКЛЯННЫХ ВОЛОКОН И ИЗДЕЛИЙ
ИЗ НИХ
Стеклянным волокном называют искусственное волокно,
изготовляемое различными способами из расплавленного стекла.
Благодаря малому диаметру волокон оно обладает высокой прочностью и
гибкостью.
Различают два вида элементарных стеклянных волокон:
непрерывное длиной 20 км и более и штапельное длиной от 1 до 50 см.
По внешнему виду непрерывное волокно напоминает натуральный
или искусственный шелк, а штапельное — хлопок или шерсть.
Изделия из стеклянного волокна разделяют на изделия из
непрерывного волокна и изделия из штапельного волокна.
Классификация изделий приведена на стр. 825.
Способы выработки стеклянного волокна классифицируют по
двум основным принципам его формования: вытягивания неперерыв-
ного волокна из расплавленного стекла и разделения струи
расплавленного стекла, сопровождаемого вытягиванием коротких волокон
(штапельное волокно). Основные способы выработки волокна
приведены на стр. 824.
Методы вытягивания делятся на механическое вытягивание и
вытягивание воздухом или паром.
Каждый из этих методов может быть одностадийным или дву-
стадийным. При двустадийном процессе стеклянное волокно
вырабатывается из стеклоплавильных печей, питаемых стеклянными
шариками, штабиками или эрклезом. При одностадийном процессе
стеклянное волокно вырабатывается из стекловаренных печей, питаемых
шихтой.
Механическое вытягивание осуществляется с помощью
барабана, съемных бобин, вытяжных валков и прядильной головки,
вытягивание воздухом или паром — с помощью дутьевой головки.
Способы, основанные на методе разделения струи
расплавленного стекла, делятся на три группы: способы раздува, центробежные
и комбинированные.
К первой группе относятся способы вертикального и
горизонтального раздува паром, воздухом или горячими газами (ВРП, ВРВ,
ГРП); ко второй — центробежный горизонтальный (дисковый) и
Глава I. Стеклянное волокно
825
Штапельные ткани
Ровница и крученая
пряжа
Холсты н бумага
Плиты и скорлупы
Рулонные и материалы
Baia и маты
Волокнистые сне ю-
воды
(волокнистая
оптика)
Нетканые
материалы
Ткань-е
материалы
о - о
х о Si «в
S ■- а
О сь 0 d
« и О
5та =
X
Лелты, ткан:! и другие
текстильнье изделия
Нити для обмотки н
про нивки
Жгутовые ткани
Теплоиголяционные
маты, фильтры и~ шгапе-
лнрованкого волокна
и наполнители для
стеклеластиков
Сепараторные
пластины
Маты, покрытые стек-
лжной тканью
Маты и полосы проши-
шитье и 1 eiipou»iTL.e
-м Вата войлок и жгуты
826 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
1*
IE-
Метод рз
струи ра
ного
X <" X ?
С чОХ
С я О.*
из ^5
2 сх„ •• £
ю ■«■ ^ >»а
о ж 3 С н
о — х х 2
с г я ю S
—-| Вертикальный (валковый)
—■[ Гогчгонтальнуй (iискомый)
_J Цен^ит-жно- .\-1Ы.вии способ
I
-+\ Центрифугально-1утьевой способ |
Pa3iyB непрерывных волокон
потоком раскаленных газов
Горизонтальный
'-*| Вертикальный
Вытягивание на барабан
Вытягивание на барабан
из передвижной печи
Вытягивание прядильной
пирамидальной головкой
Вытягивание валкамн
Намотка на съемную
бобину
Вытягивание на барабан с
образованием ровн.щы
(способ .Ангора")
-J Вытягивание на барабан
Глава /. Стеклянное волокно
827
центробежный вертикальный (многовалковый); к третьей — способ
получения ультратонкого волокна (УТВ), способ центрифугально-
дутьевой (ЦФД) и центробежно-дутьевой (ЦД).
Диаметр стеклянного волокна, получаемого различными
способами, колеблется от 0,1 до 100 мк. Для различных целей применяют
волокна следующих диаметров:
Назначение стеклянного волокна
Теплоизоляционное:
Специального назначения (например, для метал-
Днаметр волокна в мк
3-11
<1
1-3
3-И
11-20
>20
5-20
9-100
Стеклянная нить представляет собой прядь, состоящую из
элементарных волокон. Тоиину стеклянных непрерывных и штапельных
нитей (а также других текстильных волокон) определяют по двум
системам: нумерации и титрования. Первая носит название
метрической, так как показывает, какое количество метров волокна
нити приходится на 1 г веса ее; вторая показывает число весовых
единиц волокна нити, приходящихся на принятую единицу длины
(9000 м) и выражается в граммах на денье. Обычно в производстве
стеклянного волокна пользуются метрической нумерацией; систему
титрования применяют только при сопоставлении свойств
стеклянной нити и других текстильных волокон.
Зная метрический номер непрерывной стеклянной нити, можно
рассчитать средний диаметр волокна по формуле
d =
где
и^ мк*
d — диаметр волокна в мк;
Nu— метрический номер нити;
с — константа, зависящая от состава стекла и числа волокон
в нити. Для бесщелочного стекла при 200 волокнах в нити
с=50.
2. СОСТАВЫ И СВОЙСТВА СТЕКОЛ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
СТЕКЛЯННОГО ВОЛОКНА
Стекла для выработки непрерывного волокна. В зависимости от
области применения непрерывного стеклянного волокна требования к
его химическому составу могут быть различными: для
электроизоляции употребляется только бесщелочное (или малощелочное) стек-
Таблица 1
Составы бесщелочных алюмоборосиликатных и алюмосиликатных стекол для производства непрерывного
стеклянного волокна
00
ю
00
П Г!
№ .патента н тнп стекла
Содержание в вес. %
S10» | А1,0, | Вг08 | Fe20, | CaO j MgO \ BaO | ZnO | N4,0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
Пггеит США 233W61 . .
П.теит США 21Г259 . • - .
Пггент США 233 Ш6
Францу?ский состав (по данным анализа) . . • . .
Английский патент 524217 ♦
Чешский состав (по данным анализа)
Немецкий патент 735037 • . . . .
Бельгийский состав (по данным анализа) ....
Английский патент 643393 • . .
Швейцарский патент 218012 .....
То же
П itcht США 2500092 . . . .
Патент США 2'327G58
Патент США 2582919
Состав ВНИИСВ
Малобог-иое цинковое, состав ВНИИСВ ....
С пониженным содержанием щелочей, состав
ВНИИСВ
Стекло № 13, состав ГИС . . . . . ■
Стекло № 39, состав ГИС
Стекло № 147, состав ГИС
Стерла с п
Патент США 2733158
П1тент США 1325:63
54
55
54,
52,
СО
53,
53
54,
53.
, 60
j 60,
j 53,
53
56
54
54
54
63,5
GO
59
14
13,5
13,9
14,41
15
15
15
15.48
15,23
15
12,5
15,72
16,14
12
14,5
14
14
15,5
14,7
13,7
10
9
10,5
8,35
—
10
9,5
8,47
6,6
—
—
10,65
8,2
5
10
6
10
—
—
—
сжиженным содержанием А120,
55,7 1 5,6 I 4,4 I -
53,5 5 13 1,7
Алюмоборосилнкатные стекла
17,5
18
6,82
М5 I 18,29
20
15,5
18
17,24
0,23 | 16,3
20
23,4
0,36 I 15,43
0,56 | 15,96
22
16
16,5
16,5
13
15,0
15,5
6
3
1 4.5
4,5
4,12
5,05
5
4,2
4,5
4,48
5,1
г
3,8
4,48
4,1
5
4
4
5
4
8
7,8
—
—
—
—
_
—
—
—
-
~~"
-
— 1
—
— ■
—
—
—
I
-
4
-
0,36
0,53
0,6J
0,42
- I 0,85
|0,5—0,7
2
0,5
2
^2.6 л
2j
19 2
2,5
Продолжение табл. 1
п/п
№ патента и тип стекла
Содержание в вес. %
S'Of | А1,Ов I B2Ot J FeaO, | СаО ) WgO \ BaO | ZnO | Ni,0
23
24
25
2G
27
28
29
30
31
32
33
31
35
36
37
38
Французский патент 1126 ИО .
Английский патент 7652 И. .
Немецкий патент 765037
53
60
54,2
6,5
9
10
9
20,9
27,4
20,4
5
4
3.4
Английский патент 7352И. . . .
Французское стекло фирмы ,Сен«Гобен« (по данным
анализа)
Голландский патент 218012
Патент США 2335527
Английский патент 476 ЮЭ
То же
Немецкий состав
Патент США 2571071
То же
Патент США 2531239
То же
П иент США 2о.)9415
Японский состав ...
Прнмечан не. В стекла указанных составов еще входят:
Стекла с повышенным содержанием А1,0,
1-0,2% Ач20, (сверх 100%)
9-0,0 <% ТЮ,
15-0,2% As^, (сверх 100%)
17-2% F,
l«-2% Ft
19-:% р,о5
20-4% Р,05
(сверх 100%)
21-0,?% К,0, 1,9% Li,0, 11,4% SrO
22-0.8% "AsA
23—л% ZrO„ 3% CaF„ 2,5% Mn.O,
25-4% C«F,
2Г—2,„% BeO
28— r% As,0,
31-1,3 % Р,Ол
38—10% Mn,04
1 50
54
52,4
53
44,7
50,1
50—53
54
52-56
50
45—52
50—60
55
1 25
17
22,4
16
20,7
25,3
13—15
14
12-16
16
14-18
4-17
11
—
6
—
11
10,6
2,1
10—12
10
8-13
12
9—14
2—13
—
—
_
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
10
17
9,1
12
14,8
12,6
12-15
22
19-25
22
18—24
3-15
17
10
4
12.1
—
—
—
_
—
—
—
—
—
7
i —
_
-
-
—
—
—
—
—
—
-
—
—
— |
—
—
8
9,3
10,1
—
—
—
—
— j
—
—
2,5
2
— 1—2,5
— h 2- 3,5 :
oo
N>
CO
Таблица 2
Составы щелочесодержащих стекол для производства непрерывного стекловолокна
00
со
о
п/п
Мь патента и тип стекла
Содержание в вес. %
SO, | В,0, | А120, | Fe20, | BaO j СаО | MgO | K20 | Na,0 |f, dFt
Патент США 2640784
Запатентовано в Бельгии, Франции,
Англии, Канаде
Патент США 2756158
Английский патент 779431, французский
патент 1144893
Английский патент 791730
То же
Патент США 2534359 ....
То же .
Швейцарский патент 250813 .
Патент США 2308857 ....
50-62
57,8
61-66
47-60
55—66
55—66
64
55-60
55,4
60-65
60—65
2-12
7,7
5—8
9-15
3—5
4,3—4,6
4,5
2—4
3
2-7
2—7
4,9
5-8
5
3-9
3,5-5
3,5
4—6
4,5
2-6
2-3
5—12
10,5
0,6
0,1
0,3
2-6
0-3
1-2
1-7
5-8
1-4
7—9,5
9—9,5
9
15-19
18—4
14
14
0.05-1
2,8-4,5'
3,7-4,0|
4
6,7
3
3
2-5
0,5
10-20
14,5
7-12
8—13
11.5-14
II ,5—13
12,1
10-13
10,1
8-12
8-12
0,5-8
3,5
1-3
0,4
0-3
Продолжение табл. 2
п/п
12
13
14
15
16
17
18
19
№ патента н тип стекла
Германский патент 763108 и патент США
23354S3
Нейтральное стекло, состав ГИС ....
Стекло № 70, состав ВНИИСВ
Стекло J* 65, состав ВНИИСВ .....
SiOj
62-65
65
65
72,2
53.5
71
69
59
Примечание. В стекла указанных составов ей
1-5% Ti02f 25% ZrOt
2-7,7% ТЮГ 3,9% ZrO,
8-1-4% TiO,
9-1,9% ТЮ2
13-0,4% МпО. 1% TiO.
18-1% ZrO£
19-6% гю„ 6% ZnO
в,о,
0—4
-
5.5
7.5
-
-
не входят
А180,
1-5
3
4
1.8
5
3
3
3
Содержание в вес.
Fe20,
—
1
—
-
2
3
ВаО
—
: -
—
19
-
-
СаО
6-3
8
14
9.5
1 3
8
8
8
%
MgO
—
2,8
3
3.5
2
3
3
3
к,о
1—3
2
0.5
-
~
-
Na20
11-15
11
8
13
8
15
14
12
F, CaF,|
—
3
—
-
-
-
2
832 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
Составы стекол для производства
Способ
производства
N° патента и состава стекла
Содержание
Si02
А120,
Способы
рмдхва
(ВРП. "1 РП)
Способ ЦФД
Способ УТВ
Способ В В
Патент США 2661359
Патент США 2414061
Немецкий патент 727779 .
То же
Стекло Gerrix
То же
Немецкие составы стекол для произсод
ства войлока и матов . .
То же • .
Английский патент 520247
То же
Английский патент 735244
Францу: ский патент 1135273
Шведский состав
Стекло 221
Стекло 663
Стекло Ш-а
Стекло 2$ ВНИИСВ
Стекло 28 ВНИИСВ
Стекло 213
Американский состав
То же
Французский патент 1114398
То же
Американский состав для стеклоСумаги
„Нейтральное" стекло
Стекло 13 ВНИИСВ
Стекло 20 ВНИИСВ
.Нейтральное" стекло
Стекло 7 ВНИИСВ
.Бесщслошое" стекло
* В стекло входит 0,1% SO,
** В стекло входит U,c% S j3
*** В стекло входит 2—j% ZnO.
58.5
55
59
60
59,4
52,2
59.1
49.3
54.2
54.7
57
51,5
62,2
64,1
58,5
59
55
56
55
56,6
61.4
53,5
59,5
64,2
68,2
47—63
52—5С
71
61
61
72,5
С2
54
4
21
4,5
5
2.2
5.4
3.5
8.5
10
10,5
12
10
5,9
0.2
4
2
5
5
8
2,9
3
3
5
9.9
2.7
5—10,5
12—16
3
6
7,1
2,1
1 6.2
1 И
3.5
—
3.5
—
0.8
3
3.9
9
6,9
1.9
—
2.5
—
3.5
—
"~
—
5,9
6.1
6
7
5,7
1.7
9—15
8—13
—
3
3
I ~~
—
10
Глава I. Стеклянное волокно 833
Таблица 3
штапельного волокна
Ъ вес. %
Fe^O,
—
~~
—
0.9
1.8 1
0.6
1,3
—
—
1
—
1,5
0,5
0.5
—
—
—
1
—
—
—
—
0,6
0.5
—
0.5
I 1.5
—
0,3
СаО
16
13
16
—
25.3
19.8
20.3
19.6
20,4
19.3
1
23.5
9.8
10.4
16
14
16
22
17
1,6
3.3
5.4
—
—
9.2
1.4
6—16
8.5
6
7.6
6.9
14
16
MgO |
6
10
5,5
—
I
6.9
4.4
6,9
3,4
3,5
24
15
3.6
7,4
6
8,7
6
6
6
1,1
2,4
3,9
—
—
3,2
0,5—1
2.5
—
—
3.9
3
4
Na20
11.5
11
15
к2о
—
0.5
—
10.3*
6
10.8
5
—
3.1
0.6
—
11,4
17.4
11.5
15.5
12
И
13
2,9
1.3
3.2
—
—
—
—
1.8
—
_
—
—
—
13.0
14,0
14.6
14.4
14.5
13.6
13
8—13
15
12
12.6
14.6
—
—
I
2-5
2
1,8
1 —
10.5
2
Мп203
—
_
—
—
1.4
_
2.3
—
—
—
—
0,19
—
—
0.8
6
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
0.1
—
2,5
TiOx
0.5
10
—
0.2**
—
—
—
0.5
—
0.4
—
—
—
—
—
—
4.5
—
—
8
6
—
—
5
5
—
-
ZrOt
—
—
10
—
—
—
_
—
—
—
—
—
—
~
—
—
—
4.6
—
4.8
4
—
—
—
—
.._
—
1.5
CaF,
—
~_
—
—
—
1
—
3
2
—
_
—
—
—
1
—
—
—
8.8
9.2
9
2
—
0,5
1-3
—
—
—
—
ВзО
_
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
^
—
—
—
2—6**
__
2
0.3
—
"""
г- О
* X?
. X О
. а: о
г: о
. л я
5 я
То же
ш
Натргево-кг
о-борссилика
2
с £
с -
SS
ь о
X .С
Я 3
I I
о
СП
Z
*.
СП
и
от
о
"Z
о
оо
о
<=*
СП
Z
ы
О
I I
со
о
>
О
п
О
3:
О
•S0
о
N
О
1
СП
(О
о
09 till
Ь 1111
1 1 1 1 1
Н
1 Р
о*
О
I I
СП О
a
СО —
s
Коэффициент
расширения,
ахШ71,°С
Точка
размягчения в С
Плотность
(уд. вес)
Показатель
преломления
Диэлектрическая
постоянная при
частоте 1G4 гц
Е--
«о
Рас
Ossn
! 2*
О
а
о
х
о
н
, о
•о
£
X
X
о
ю
3
о
^
a
•о
s
Z
X
f»
3
Е
х
a
тэ
о
s
о
09
О
и
о *
X
р
Ok
s
TMTUDWuovvdZJ n 0HV0V09 aoH'HVV'xaj.j упхйэо&н vageuj fr£g
Глава I. Стеклянное волокно
835
ло, для фильтрации можно использовать щелочесодержащие стекла,
для конструкционных стеклопластиков применяют главным образом
бесщелочные стекла, для стеклопластиков неответственного
назначения можно использовать щелочесодержащие стекла.
Процесс формования непрерывного стеклянного волокна
предъявляет к стеклу ряд требований: интервал вязкостен, в котором
устойчиво протекает формование непрерывного стеклянного волокна
из стекол обычных составов, составляет 105»2—104 пуаз; верхний
предел кристаллизации стекла должен быть ниже температур,
соответствующих рабочему интервалу вязкости; стекло должно обладать
малой скоростью кристаллизации.
Стекла малощелочиых и бесщелочных составов. Для
изготовления всех видов изделий из непрерывного стеклянного волокна,
кроме фильтровальных тканей, в Советском Союзе используют волокна,
полученные из «бесшелочного» алюмоборосиликатного стекла
следующего состава (в вес. %): Si02 — 54, А12Оз — 14,5, В203 — 10,
СаО — 16,5, MgO — 4, Na20 не более 0,7, F до 0,5.
Содержание отдельных окислов в стеклах аналогичных
зарубежных составов колеблется в следующих пределах (в вес. %):
Si02 53,2^54,8, А12Оа 14,2—15,7, ВгОз 7—10, RO 21—22, R20 0,5—
0,8, Fe203 до 0,6.
Большинство составов стекол разработано на основе систем
SiOa—А12Оз—СаО—MgO и Si02—А1203—СаО (табл. 1).
Стекла щелочесодержащих составов. Выработка щелочного
непрерывного стеклянного волокна производится в Советском Союзе
главным образом из «нейтрального» стекла состава (в вес. %):
Si02 — 71, А1203 — 3, СаО — 8, MgO — 3, Na20 — 15. Содержание
основных окислов в зарубежных стеклах щелочных составов
колеблется в пределах (в вес. %); Si02 47—65, MgO il— 4,5, B203 0—12,
R20 8—15, А1203 2—10, Fe203 2—10, СаО 6—19. (табл. 2).
Для получения непрерывного волокна, предназначенного для
защиты от действия рентгеновских и радиоактивных излучений, по
литературным данным известны стекла, содержащие (в вес. %): РЬО
57—65, SiOz 20—37, А1203 0—5, В203 Q-8,5, Na20 0,5—3, КгО 3,5—8
(патенты США 2830000 и 2736714).
Для получения окрашенных стеклянных волокон используют
стекла, в состав которых входят окислы кобальта, ванадия, меди,
марганца, никеля в количестве до 20% по весу.
Стекла для выработки штапельного стеклянного волокна.
Основным требованием, предъявляемым к стеклам для производства
штапельного волокна, является малая вязкость стекла (40—60 пуаз)
при температуре выработки, небольшой градиент вязкости в
температурном интервале формования волокна и низкое поверхностное
натяжение. В зависимости от способа выработки и назначения
штапельного волокна применяют стекла различных составов. Стекла
всех составов отличаются высоким содержанием щелочноземельных
окислов, содержание Si02 не превышает 60%, А12Оэ колеблется в
836 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
пределах 2—10% (в некоторых случаях до 21%), R20 0—18%;
содержание Fe203 зависит от качества сырья (табл. 3).
Свойства стекол некоторых видов, применяемых для
производства стекловолокна, указаны в табл. 4.
3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТЕКЛЯННОГО
ВОЛОКНА, ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРОУСТОИЧИВЫХ
НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВОЛОКОН И МАТЕРИАЛОВ
НА ИХ ОСНОВЕ
Стеклянные волокна по своей структуре отличаются от всех
волокон минерального и органического происхождения тем, что
имеют гладкую поверхность и строго цилиндрическую форму на всем
своем протяжении.
Механические свойства. По сравнению с другими волокнами
стеклянное волокно имеет наименьший диаметр и обладает
наибольшими прочностью на разрыв и разрывной длиной и малым
удлинением (табл. 5).
Таблица 5
Сравнительная характеристика физико-механических свойств
различных волокон (при 65% относительной влажности воздуха
и его температуре 20° С)
Наименование волокна
Диаметр
волокна
в мк
Прочность
на разрыв
в кГ1мм!
Разрывная
длина в км\
Удлинение
при раэры-1
ве в А
>азрь
%
Упругое
восстановление в %
Стеклянное волокно
(текстильное) . . . .
Хлопок
Лен
Шерсть
Натуральный шелк - .
Вискоза
Найлон
3-П
20—48
11-120
15-60
6-29
8—12
8-12
180—400
30—70
44—73
; 13-30
40-60
23—50
50-70
75
32
55
13
44
19
48
2,5
8
3
38
26
21
26
100
36
59
75
51
36
91
Стеклянное волокно значительно превосходит по механическим
свойствам исходное стекло и незначительно отличается от него по
некоторым физическим константам (табл. 6).
Механические свойства стеклянных волокон зависят от метода
производства, степени однородности и химического состава стекла,
диаметра волокон, окружающей среды и ее температуры.
Метод производства оказывает большое влияние на прочность
стеклянных волокон: высокой прочностью обладают волокна,
вытянутые с большой скоростью из расплавленного стекла (вытягивание
Глива I. Стеклянное воликни
837
Таблица и'
Свойства исходного бесщелочного алюмоборосиликатного стекла
и волокна из него
Свойства
Исходное
стекло
Волокно
d 3—7 мк
Прочность в кГ мм*
Удельный вес при температуре 30 °С
Коэффициент расширения на 1 °С в интервале
25-200 С
Удечьная теплоемкость в интервале 25—100 СС
в кал г СС
Показатель преломления •
4—10
2.59
—7
60X10
0.20
1.552
180—400
2.54
50х Ю~7
0.19
1,548
иэ фильер), наименьшую прочность имеют волокна, получаемые шта-
биковым способом и раздувом. Это объясняется тем. что при
формовании волокна из фильер образуется меньше поверхностных
дефектов и трещин (табл. 7), чем обусловливается их повышенная
прочность на растяжение и лучшие механические свойства.
Таблица 7
Свойства стеклянных волокон, получаемых различными способами
Способ производства волокна
Вытягивание из фильер (бесще- (
лочное стекло) \
Раздув (натрисво-кальцие-сили- |
вокатное стекло) \
ШтабиковыЯ (натриево-кальциево- )
силикатное стекло) {
* Длина волокна, прн которой онс
Диаметр
волокна
в мк
4—5
6—7
6—8
9—11
6—8
9—11
11—12
) разры
Разрывная
длина в км*
1
НО
80—92
38—45
34—42
63-75
55—71
46—54
вается (
Ппе.гет
прочности
прн раз-
рыЕе
; в кГ мм-
До 275
180—230
95—110
85—105
1Г5—185
135—175
115—135
)т собствен
Удлинение
при
разрыве в %
4.1
3.6-5.1
2.5—2.9
2.1—2,7
3,3—3.7
2.6—3.2
2.5—2.6
чого веса. 1
Наибольшей прочностью обладают непрерывные волокна из
кварцевого и бесщелочного алюмосилнкатного стекла. Повышенное
содержание щелочей в стекле резко снижает прочность стеклянных
волокон.
Механическая прочность всех видов высокотемпературоустойчи-
вых волокон (кварцевое, кремнеземное, каолиновое), получаемых
штабиковым и химическим методами, а также раздувом, несколько
ниже прочности волокна из бесщелочного алюмоборосиликатного
стекла.
838 Разбел четвертый. Стеклянное ьиликни и стеклопластики
Волокна из силиката натрия обладают пониженной прочностью.
Стеклянные нити и ткани, изготовленные из бесщелочного алю-
моборосиликатного стекла, имеют прочность на 15—20% выше, чем
иити и ткани из натриево-кальциево-силикатного стекла.
Кристаллизация стекла и присутствие в стекломассе мелких
газовых включений понижает прочность стеклянного волокна на 25—
30%
Р кГ/мм*
Ш
200
уКХ
ZU
Рис. 1.
разрыв
60
100
М?
Прочность на разрыв
стеклянного волокна
зависит от его диаметра
(рис. I): наиболее тонкие
волокна, получаемые
промышленными способами,
обладают повышенной
прочностью. Однако у волокон,
вытянутых под влиянием
собственного веса (без
механических усилий), а
также у волокон, например
из многосвинцового стекла,
прочность мало зависит от
их диаметра; значительно
уменьшается прочность
волокна при увеличении его
длины в связи с тем, что
при этом создается большая
вероятность наличия в
образце наиболее опасных
дефектов и трещин.
Упругие свойства стеклянных волокон подчиняются закону Гу-
ка. Модуль Юнга стеклянных волокон зависит от химического
состава стекла и составляет 4000—7000 кг/мм2 и выше. Сопротивление
изгибу и кручению стеклянных волокон повышается с уменьшением
их диаметра (табл. 8).
Таблица 8
Предельное число кручений, допустимых на 1 ж стеклянного волокна
в зависимости от его диаметра
ЗависимосГь прочности на
стеклянного волокна от
его диаметра
Диаметр волокна в мк
5
6
8
10
12
14
20
25
30
Прелечьнсе число Kpv-.ечий на 1 л 1
волокон стекла
бесщелочиого
1 125
787
600
462
350
187
125
100
щелочного
1562
1250
962
725
576
437
272
200
150
Глиоа 1. Стеклянное волокно
839
Прочность крученой стеклянной нити изменяется в зависимости
от диаметра и числа волокон в первичной нити, числа сложений
первичных нитей и величины крутки.
Прочность стеклянных тканей на растяжение зависит от
прочности иитей, из которых изготовлена ткань, плотности (числа) ни-
2.0 Ю
150 100 150 100 250
Р кГ/чмг
Рис. 2. Кривые распределения
прочности на разрыв стеклянных волокон нат-
риево-кальциево-силикатного стекла в
различных средах
/ — непсхлярный керосин; 2 — вода; 3 —
0,5%-ный раствор аэрозоля ОТ; 4 —0,5%-ный
раствор олеата калня
тей и вида переплетения: при всех прочих одинаковых
структурных факторах ткани сатинового переплетения имеют большую
прочность на разрыв, чем ткани полотняного переплетения.
Изделия из стеклянного волокна имеют низкие показатели
многократного изгиба и истирания; однако они значительно повышаются
после пропитки материалов лаками и смолами.
Склеивание волокон в нити повышает прочность нити иа 20—
25%, а пропитка стекловолокнистых материалов лаками — на 80—
100°/0. В сухом воздухе прочность стеклянных волокон резко
повышается.
840 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
Смачивание стеклянных волокон и изделий из них неполярной
углеводородной жидкостью аналогично действию сухого воздуха и
дает наибольшее значение прочности. Значительное понижение
прочности стеклянных волокон и изделий из них (до 50—60%) при
кратковременных и длительных нагрузках происходит при адсорбции
воды и водных растворов поверхностно-активных веществ (рис. 2).
Это объясняется тем, что молекулы адсорбируемых веществ на
стеклянных волокнах ослабляют силы, действующие между их
поверхностными элементами, вызывая образование трещин в слабых
местах поверхностного слоя.
При погружении химически-устойчивых стекловолокнистых
материалов в воду прочность их снижается, но полностью
восстанавливается после высушивания. Изделия из стеклянного волокна нат-
риево-кальциево-силикатного состава, содержащие выше 15%
щелочей, после пребывания во влажном воздухе или в воде
необратимо снижают свою прочность в связи с интенсивным
выщелачиванием и разрушением.
При длительном действии деформирующего усилия у
стеклянных волокон развивается упругое последействие, величина которого
также зависит от химического состава стекла и относительной
влажности воздуха (рис. 3). Влага оказывает также влияние на
уменьшение сопротивления изгибу и трению стеклянных волокон.
При нагревании стеклянной ткани до 250°С прочность ее
сохраняется; при этой температуре волокна органического происхождения
сгорают, а асбестовые полностью разрушаются (рис. 4).
При низких и высоких температурах устраняется адсорбционное
воздействие н»а стеклянные волокна влаги воздуха, что приводит к
повышению их прочности. Однако после термической обработки
стеклянных волокон и стеклянных тканей (нагревание до различных
температур и последующее охлаждение) их прочность снижается на
50—70% (рис. 5).
Состав стекла оказывает значительное влияние на прочность
стеклянных волокон, подвергнутых термообработке. Волокна из нат-
риево-кальциево-силикатного и боратного стекла теряют свою
прочность при термообработке, начиная с 100—200°С. При нагревании
до температуры 1000°С и последующем охлаждении волокна нз
кварцевого, кремнеземного и каолинового стекла теряют свою
прочность на 50% (рис. 6).
Волокна бесщелочного стекла значительно теряют свою
прочность при температуре 400СС, кварцевые волокна при этой
температуре не изменяют прочности (рис. 7).
После нагревания и охлаждения стеклянных волокон
наблюдается нх сжатие, небольшое повышение плотности и показателя
преломления.
Температуроустойчивость. Стеклянное волокно обладает высокой
температуроуетоичивостью, которая зависит почти исключительно от
химического состава стекла. Область температур применения
теплоизоляционных стеклянных волокон натриево-кальциево-силикатного
состава 450—500°С, при более высокой температуре начинается их
спекание.
В табл. 9 приведены пределы рабочей температуры для
стеклянной ваты.
Глава L Стеклянное волокно
841
€.S^L.m
ЗУ
1 1 г~Ч^т^—
*0 60
Рис. 4. Прочность
стеклянных и других лент
различной толщины при
нагревании в течение 1 часа
/—2 — стеклянная лента; 3 —
асбестовая лента; 4 —
хлопчатобумажная лента; 5 — вискозная
лента
!
4
&
too зЬо
Температура В
Рис. 3. Влияние
относительной влажности
воздуха на упругое
последействие
стеклянных волокон
/ — волокно hj катрне-
во-кальциево-снликатно-
го стекла; 2 — волокно
из бесщелочного боро-
силикатного стекла
80 /00
*ъЗ!5
1
!
I
Ь5
1 _ -
и^
^
Ч/
\г
,3
^
—
9 г гоь 315 wo 5зв
Температура 8 °£
—i
Рис. 5. Влияние термической
обработки на прочность
стеклянной ткани
500
842 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
100 ZQO 300 Ш 500 600
Температура 8 "С
Рис. 6. Влияние химического состава стекла на
прочность стеклянного волокна после
термической обработки
/ — кварцевое волокно; 2 — кремнеземное волокно; 3 —
бесщелочное алюмобороснликатное волокно: 4 — натрне-
во-кальциево-силнкятное волокно
О Z00 Ш €00 800 /000 1200
Температура 6 *С
Рис. 7. Влияние температуры на прочность высо-
котемпературоустойчивых волокон (d=6—8 мк)
/ — кварцевое волокно; 2 — каолиновое волокно: 3 —
кремнеземное волокно; 4 — асбестовое волокно
Глава /. Стеклянное волокно
843
Таблица 9
Пределы рабочей температуры применения стеклянной ваты
Стекло
Бесщелочнсе (алюмоборосилнкатное)
Натрнево- кальциево-боросил икат-
Штриево-боросиликатное с добав-
1 кой окислов циркония н титана . . .
Способ получения
Вытягивание из фильер
Раздув паром
Вытягнванне нз штабиков
Химический процесс
Пре1в1ьная 1
температура
применения
в СС
600
540
480
1000
Высокотемпературоустойчивость кварцевых кремнеземных и
каолиновых волокон прежде всего определяется их температурой
плавления — 1750— 1800°С. При 1450— 1500°С наблюдается спекание этих
волокон, но без размягчения; охрупчивание их наступает выше
температуры 1100—1200°С при условии многократного нагрева и
охлаждения.
С повышением температуры изделия из кварцевого,
кремнеземного, каолинового и других <видов высокотемпературоустойчивых
волокон претерпевают усадку. Для устранения этого явления
целесообразно волокна подвергать предварительной термической
обработке при 600—800°С.
Гигроскопичность текстильных материалов зависит от их
капиллярной структуры и адсорбционных свойств. Стеклянное волокно
отличается ничтожно малой гигроскопичностью (0,2%), которая
определяется только наличием на его поверхности трещин и неоднород-
ностей, адсорбирующих влагу (табл. 10).
Таблица 10
Гигроскопичность различных материалов
Материал
Стеклянная ннть
Нить из искусственного шелка ....
Поглощение влаги в % |
в воздухе при его
65% относительной
влажности
0.2
7
13
в воде
0.2
25
100
Поглощение влаги стеклянной тканью значительно выше, чем
волокнами, потому что влага адсорбируется зазорами между
волокнами и замасливающим веществом и зависит от характера
переплетения и химического состава стекла: ткани из волокна иатриево-
кальцлево-силикатного стекла обладают гигроскопичностью до
844 Раздел четвертый: Стеклянное волокно и стеклопластики
3—4%. что все же значительно меньше влагопоглощения других
волокнистых материалов (хлопок 8%, шерсть 6%, натуральный шелк
15%).
Гигроскопичность изделий из штапельного стеклянного волокна
показана на рис. 8.
Рис. 8. Гигроскопичность
матов из штапельного
стекловолокна
и
«й
§'
1
?|
&
S*
у
X.
/^
jfr
г
г
2
^—■
^"^
1емя б vai
1
- 1
п
/ — мат с объемным весом
25 кг/м3; 2 — плнта с объемным
весом 65 кг/м*
Химическая устойчивость стеклянных волокон не зависит от их
диаметра, но абсолютная растворимость тонких волокон
значительно выше растворимости толстых вследствие большей величины их
поверхности. Поэтому при воздействии кислот, щелочей и других
агрессивных реагентов разрушение волокон происходит быстрее, чем
«массивного» стекла.
Прочность стеклянных волокон в различных агрессивных средах
(горячая вода, водяной пар высокого давления, кислоты, щелочи)
зависит от химического состава стекла и его химической
устойчивости. Наибольшей прочностью и высокой химической устойчивостью
к горячей воде и пару обладают волокна из бесщелочного алюмо-
боросиликатного стекла. По гидролитической классификации этот вид
стекла относится к «стеклам, не изменяемым водой».
В табл. 11 приведены данные химической стойкости волокна из
стекла различного химического состава.
Таблица 11
Химическая стойкость различных волокон
Волокно нз стекла
Бесщелочного алюмобороснли-
Алюмомагне иального ....
№ 65 ВНИИСВ
№ 70 ВНИИСВ
J* 7 ВНИИСВ
Потерн в весе в мг стекловолокна при
кипячении в течение 3 час. в
воде
2.95
55.15
2.45
40.95
8.3
1н HjSO,
1063,9
18.5
3.0
24.6
15.4
0.5H-NaOH| 2 H-NaOH
127.5
516,8
16.0
94.9
34,1
325,5
1608.6
64,4
—
391,8
Глава i. Стеклянное волокно
845
Материалы из стеклянного волокна, содержащие в своем
составе щелочи, значительно теряют прочность, если они подвергаются
многократной обработке горячей водой или действию водяного пара
нормального давления. В этом случае имеет место интенсивное
выщелачивание, приводящее к полному распаду структурных связей
стекла.
В условиях длительного воздействия водяного пара различного
давления резко снижается прочность материалов и из волокна
бесщелочного алюмоборосиликатного стекла. Наиболее устойчивыми в
этих условиях являются стеклянные ткани из бесщелочного,
безборного стекла.
Стеклянные ткани и волокна бесщелочного стекла неустойчивы
к воздействию кислот. При обработке кислотой волокон из
бесщелочного стекла любого химического состава все компоненты стекла
растворяются и остается лишь малопрочный скелет кремнекислоты.
Поэтому целесообразно применять стекловолокнистые материалы, в
составе которых имеются окислы щелочных металлов.
Высокой химической устойчивостью к воде, пару высокого дав*
ления и различным кислотам (кроме плавиковой) обладают материа-
лы из кварцевого, кварцоидного и каолинового стекла.
Электрические свойства. Химический состав стекла влияет на
электрические свойства изделий из стеклянного волокна, особенно
на их удельное электросопротивление и диэлектрические потери.
Электропроводность стеклянной ткани при комнатной
температуре является в основном поверхностной (в отличие от
электропроводности массивного стекла) и изменяется под влиянием влаги
(табл. 12) и различных гидрофобных покрытий.
Таблица 12
Влияние влажности воздуха на удельное электросопротивление
стеклянных тканей
Ткань из стекла
Бесщелочного алюмоборосиликатного
Натркево-калнево-силнкатного . . .
Электросопротивление в ом.см при
относительной влажностн^воздуха в %
20
21015
4-10»
40
6-10й
I.8-1012
60
7-Ю'3
7,5-Ю11
80
9-10"
9.8-1010
100
3,4.10п
2.8-10в
С повышением температуры от 20 до 250°С удельное
сопротивление бесщелочной стеклянной ткани практически не меняется и
составляет 1015 ОМ'СМ, а у стекла аналогичного химического состава в
этих условиях удельное объемное сопротивление снижается пример
но .на два порядка (рис. 9). Более высокие значения удельного
сопротивления и диэлектрических потерь стеклянной ткани, чем
«массивного» стекла, объясняется ее большим воздухосодержанием.
С введением окислов щелочных металлов электрические свойства
стекла и стеклянных тканей резко снижаются, особенно с
повышением температуры.
846 Разбел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
Удельное электрическое сопротивление и тангенс угла
диэлектрических потерь стеклянных тканей с изменением температуры
меняются (табл. 13).
Электрические свойства
стеклянных ткаией различного химического
состава при комнатной температуре
приведены в табл.' 14.
Изделия из «кварцевого и кварцо-
идного стекла обладают высокими
электрическими свойствами: удельное
объемное сопротивление при
комнатной температуре составляет 101в—
1017 ом-см, диэлектрическая
проницаемость и тангенс угла потерь с
повышением температуры до 700° С не
меняется (рис. 10). Это делает
особенно эффективным использование
этих материалов в качестве
диэлектриков.
Наиболее высокие показатели
удельного объемного сопротивления
при малых значениях
диэлектрических потерь в интервале температур
20—250° С получены для
композиционных материалов на основе
бесщелочных стеклянных тканей и
связующих в виде кремнийорганических
смол.
Адгезия. Адгезия лаков и смол
к ©олокнам под влиянием адсорбции
влаги снижается на 20—25%
независимо от их химического
состава. После обработки поверхности волокон соответствующими
гидрофобными веществами можно значительно повысить их
адгезионные свойства.
Jt 30 гб 22 1В1/Г-Ю*
20 50 iQQIMiSQfC
Рис. 9. Зависимость
удельного объемного
сопротивления стеклянной
ткани и «массивного»
стекла того же состава
от температуры
/ — стеклянная ткань; 2 —
стекло
Таблица 13
Влияние температуры на электрические свойства бесщелочных тканей
Свойства
Удельное электросопротив-
Тангекс угла
диэлектрических потерь (частота Зх
XlCP гц)
Значение показателей при температуре в ° С
50
ыо"
17-Ю-*4
100 | 150
«г .гч13
5-10
23-ИГ"4
8.10И
40-10
200
. „Л2
4-10
60-Ю-4
250
2-1012
88-Ю-4
Высокие значения адгезионных свойств получены у волокон из
кварцевого и бесшелочного стекла. Содержание щелочей в составе
Глава L Стеклянное волокно
847
Таблица 14
Электрические свойства стеклянных тканей
Ткань из стекла
Бесщелочного алюмоборосили-
Натриево-кальцнево-силикат-
Удельное
объемнее
сопротивление
в ом см
2-Ю15
4-10»
Тангенс
угла
лектрических потерь
9-10*
28-10*
Пробивное напряже- 1
ние в кв'мм
до
пропитки
4—5
4-5
после
пропитки
40—45
1—4
8
7
£
5
3
9.
4 .
7
6
5
+
- 3
L 2
t
У
\о |
£ll
tgBf,
№.
*<
—o^
<t
vZ
y>
V
f
2QQ
400 600 t°C
Рис. 10. Зависимость диэлектрической
проницаемости e н тангенса угла диэлектрических потерь
от температуры при частоте 2x10е гц для
кварцевого / и кварцоидиого 2 стекол
стекла отрицательно сказывается на адгезии лаков и смол. Адгезия
полимерных веществ к щелочным волокнам может быть повышена
при введении в их состав некоторых окислов металлов (например,
окиси свинца, двуокиси циркония и «др.) или обработке их
поверхности гидрофобными веществами на основе кремиийорганических
соединений-
848 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
Полупроводниковые свойства. Стеклянные волокна н изделия
из них могут обладать хорошими полупроводниковыми свойствами.
Для получения такого вида волокна применяют стекла с
повышенным содержанием окислов меди, ванадия, железа и др. С помощью
металлизации .и графитизации стеклянных волокон и тканей можно
получать значения их проводимости, достигающие десятков и
сотен ом.
Теплопроводность стекловолокнистых материалов чрезвычайно
мала: коэффициент теплопроводности стеклянной ваты при
комнатной температуре составляет 0,03 ккал/м час град.
Исключительно высокие теплоизолирующие свойства стеклянной
ваты, а также других изделий из стеклянного волокна объясняются
большой их пористостью: 90—99% объема занимают воздушные
поры и только 10—1% стекло, которое также имеет сравнительно
небольшой коэффициент теплопроводности — 0,6—0,9 ккал/м час град.
Коэффициент теплопроводности различных видов асбестовой
изоляции в 3—5 раз, а объемный вес в 3—8 раз больше, чем у
стеклянной ваты (табл. 15).
Таблица 15
Сравнительные характеристики теплоизоляционных материалов
Теплоизоляционные материалы
Объемный
вес в кг,м*\
Коэффициент
проводности в
ккал/м
нас град
Удельная
теплоемкость в
ккал!кг
град
Пеношамот
Асбест
Вата хлопковая
Шерсть
Кора пробковая
Крошка пробковая
Изорель изоляционный
Вата из стеклянного волокна УТВ
Плиты из стеклянного волокна:
УТВ
ВРП
Фотр
Kn^e.itryp
Минеральная вата -
950
575
81
136
150
125
270
5-6
80—100
40-80
156
350
180—250
0.24
0.13
0.047
0.033
0.33
0,05
0.03
0,027
0.03
0,03
0.036
0,064
0,04
0.2
0.2
0.48
0.48
0.4
0.2
0.2
0.32
0,2
С повышением температуры коэффициент теплопроводности
стеклянной ваты увеличивается и имеет следующие значения:
tС 0 50 100 150 200 250
а ккал'м час. град.... 0.026 0,034 0.042 0.050 0.059 0.074
С изменением диаметра волокна коэффициент теплопроводности
материала изменяется незначительно.
Изделия из высокотемпературоустойчнвых волокон обладают
низким коэффициентом теплопроводности, который мало изменяется
с повышением температуры до 1000СС (рис. 11) и поэтому являются
эффективным теплоизоляционным материалом.
Глава /. Стеклянное волокно
849
Коэффициент теплопроводности стеклянных тканей с
повышением температуры также изменяется мало: тонкие ткани имеют
такой же коэффициент теплопроводности, как и стеклянная вата; коэф-
4"г
м мае X
1 т г ' г-"— ——т ч
w
0,и
0,W
0,06
0,02
О ZOO Ш 600 600 1000fi
Рис. П. Зависимость коэффициента теплопровод*
ности от температуры
/ — бумага из каолинового волокна; 2 — ультратонкое
кремнеземное волокно; 3 — кремнеземная ткань; 4 — стеклянная
вата
фициент теплопроводности .плотных тяжелых тканей равен 0,04—
0,05 ккал/м час град., т. е. такой же, как и у обычных текстильных
материалов.
Рис. 12. Изменение
коэффициента теплопроводности
штапельного стекловолокна
в зависимости от его
объемного веса и температуры
1 — при 25°; 2 — прн 50°; 3 — ппи
100°; 4 — прн 150°; 5 — прн 200*
%о,ю-
§0,07<
5
ьо
so7
У кг/м3
I'll L1!Ii1 11 1111 1 1 1 I 1 1
rWJ
П гШ
ЦТЖ4^1Тпп^^
\ 111 1 l-Jrf "И ЕПп rri5
1Z01
На рис. 12 показано изменение коэффициента теплопроводности
штапельного стекловолокна в зависимости от его объемного веса и
температуры.
Коэффициент теплопроводности стен зданий значительно
понижается при изоляции их стеклянным волокном (табл. 16).
051) Разбил кегьертый. Стеклянное аолокно и стеклопластики
Теплопроводность различных стен
Таблица 16
Наименование материала стены и ее
толщина
Коэффициент теплопроводности
в ккал/м час град стены
без изоляции
с изоляцией из
стекловолокна тол
щи и ой около 50 мм
Железобетон, 25 см . . .
Шлакобетон, 25 см . . .
Кирпич:
полнотелый 22 см . .
то же, 33 ел ... .
пустотелый, 22 см . .
Дерево (две стены), 10 см
2,4
1.6
2.1
1.3
1.2
1.1
0,5
0,44
0,48
0.42
0.42
0.44
Примечание. Все стены, кроме деревянной, оштукатурены изнутри.
Плита из стеклянного волокна при одинаковом
теплоизоляционном эффекте имеет меньшую толщину, как показано ниже:
Наименование материала
Толщина в см
Бетой
Кирпич:
строительный
пустотелый
Дерево
Плита из стеклянного волокна
97
75
26
15
3
Объемный вес изделий из стеклянного волокна колеблется от 5
(вата УТВ) до 225 кг/м3 (скорлупы ВРП) и изменяется в
зависимости от нагрузки при получении изделий (табл. 17).
Таблица 17
Зависимость объемного веса изделия от диаметра стекловолокна
Средний диаметр
волокна в мк
15
20
30
35
Объемный вес
0.005
97,8
94,8
91,4
93,4
0,01
114,7
111.2
106
109,9
в кг м? при нагрузке е
0,02
135,5
127.5
124,4
128.8
0,03
148,5
138,6
136.2
140.4
кг 1
0,04
156.4
149
145.9
148.8
Глава L Стеклянное волокно
ЬЫ
Акустические свойства. В зависимости от типа стекловолокни-
стых материалов (стеклянный войлок или стеклянная ткань
различной плотности переплетения) они имеют .различные показатели
звукопоглощения (табл. 18). В стеклянных тканях значения
сопротивлений проникновению звука имеют широкий диапазон в зависимости
от текстильных характеристик, причем можно получать различные
акустические параметры путем варьирования веса, плотности и
толщины стеклянных тканей.
Тонкие, разреженные ткани пропускают звук; плотные тяжелые
ткани, подвешенные на некотором расстоянии от стены, являются
хорошим поглотителем звука. Коэффициент звукопоглощения для
направленного звукового потока достигает в стеклянных тканях
высоких значений — 0,8—0,9 при частотах от 500 до 2500 гц.
Коэффициент звукопоглощения диффузного звука у стеклянных
тканей на высоких частотах составляет ОД При низких частотах
(125 гц) максимальный коэффициент звукопоглощения имеют
тяжелые ткани — 0,45—0,47.
Таблица 18
Сравнительные характеристики звукопоглощающих свойств
различных материалов
Наименование материала
Асбестовая плита толщиной
20 мм
Ультратонкое стеклянное
волокно (слой толщиной 30 мм) . .
Стеклянное волокно (слой
толщиной 15 мм)
Плита из стеклянного волок-
Коэффнциент звукопоглощения при частоте
звука в гц
258
0.11
0,05
0,65
0,4
0.4
0,5
| 512
0,1
0,08
0,6
0.52
0.5
0.96
1025 | 2048
0,09
0,08
0,6
0,67
0,5
0,95
0,08
0.08
0.68
0.6
0.99
Коэффициент звукопоглощения плит из стекловолокна
изменяется в зависимости от их толщины, объемного веса и частоты
звуковых колебаний (рис. 13).
Штапельное стеклянное волокно является хорошим
звукоизоляционным материалом: перегородка из фанерных стенок толщиной до
10 мм с изоляцией из стеклянной ваты толщиной 80 мм (объемным
весом 16 кг/м?) имеет следующие показатели:
Частота звуковых
колебаний в гц
Ослабление звука в фонах .
150
42
300
40
600
56
1200
37
2400
46
3000
49
852 Разбел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
Для получения таких показателей толщина стенки нз гипсовых
пористых плит должна быть 100 мм (при 104 /са//и3), а из
-соломенных плит—110 мм (при 122 /сг/ж3).
Светотехнические свойства. Стеклянные ткани имеют
разнообразные светотехнические свойства, хярактеризуемые коэффициентами
пропускания, отражения и яркости. По коэффициенту пропускания
t00 ZQQ 000 500 1000 £000 9000*000
Частота S щ
Рис. 13. Коэффициент звукопоглощения различных
изоляционных материалов из стекловолокна при различных
звуковых частотах
стеклянные ткани в зависимости от их тонины приближаются к
прозрачному стеклу (65% пропускаемости). Плотные, тяжелые ткани
мало пропускают свет — в 2 раза меньше молочного стекла
(18—20%). Коэффициент отражения стеклянных тканей доходит
до 87%, если подложить под них слабо просвечивающий материал;
в обычном состоянии коэффициент отражения стеклянных тканей
в зависимости от характера их переплетения, плотности и толщины
равен 40—75%.
Стеклянные ткани имеют высокий коэффициент яркости,
доходящий до 2,5, т. е. значительно более высокий, чем материалы из
натурального и искусственного шелка.
В последние годы появилась новая область применения
стеклянного волокна — волокнистая оптика. Жгуты из светопроводящих
волокон (световоды) обладают большой разрешающей способностью,
которая определяется диаметром и регулярностью укладки
стеклянных волокон, изготовляемых из оптического стекла с высоким
показателем преломления.
4. АССОРТИМЕНТ ИЗДЕЛИИ ИЗ СТЕКЛЯННОГО ВОЛОКНА
Изделия на основе стеклянного волокна могут вырабатываться
как из непрерывного, так и из штапельного волокна
Глава /. Стеклянное волокно
853
Изделия из непрерывного стеклянного волокна
Первичная стеклянная нить. Непрерывные элементарные
стеклянные волокна, вытянутые через фильеры стеклоплавильного
сосуда, соединяются в процессе вытягивания и замасливания в
первичную нить.
Ассортимент первичной стеклянной нити, его характеристика и
назначение приведены в табл. 19.
Таблица 19
Ассортимент первичной стеклянной нити
Метрический
номер
нигн
550—600
550—600
280—320
220—250
140—160
160—180
1 70—80
75-85
55—65
32,5—37,5
22—2G
22—26
8—10
Диане ;р
волокна
в мк
4—5
3—4
3—5
4—5
5—7
5—7
5—7
5—7
6-8
8—10
10—12
8—10
14—16
Число
элементарных
волокон
в нити
50 \
100 /
100
100
100
100
200
200
200
200
200 \
260 /
260
Рагрывная
нагрузка
на нить
в г
100
150
170
350
300
800
800
1000
1200
2500
Основное назначение
Для изготовления тканей ма-
рох Э-25 и Э-27
Для изготовления ннти марки
НС-300,2
Для изготовления ткани
марки ЭСТ6-40
Для изготовления товарной
нити марки НС-150 2 и ткани
марки Э-0,06
Для изготовления товарной
нити марки НС-170 2
Для изготовления различных
типов тканей
Для изготовления тканей
марок ТС-8/3-250, Гупр
Для изготовления различных
типов стеклянных ткагеЛ
Для изготовления ткани
марки ТСФ(щ)
Для изготовления жгутов и
жгутоЕЫЧ тканей
Наполнитель для
стеклопластиков
Крученая стеклянная нить получается в результате переработки
некрученых нитей на текстильных машинах (табл. 20).
Ткани, сетки, ленты получают из крученой стеклянной нити на
ткацких станках (табл. 21).
В табл. 22 приведены основные требования, которым должны
отвечать стеклянные ткани различных марок, а в табл. 23 —
требования, которым отвечают электроизоляционные стеклянные леиты
различных толщин
854 Разбел четвертый. Стеклянное виликни и стеклопластики
Таблица 20
Ассортимент и назначение крученых стеклянных нитей
(ГОСТ 8325—61)
Марка нити
НС-300,2 . .
НС-150,.1 . .
НС-170:2 . .
НС-150,2 . .
| НС-150/3 . .
1 НС-75 2 . .
НС-75/4 . .
НС-55/3 . .
НС-75/6 . .
НС-75,8 . .
НС-55/6 . .
НС-75,16 . .
НС-75/24 . .
НС-75/32 . .
НС-75/48
I Нить волокна
толщиной
3 мк* . . .
* ВТУ 39
1 ** Чжгло к
Метрический
номер нити
номинальный
150
150
85
75
50
38
19
19
12.5
9.3
9.3
4.5
3
2,2
1.5
265
-60.
сручсни
допускаемые
отклонения
см см
+1 НН
-±6.5
±6
±3.5
±3
см см
-Н +1
±1.5
±0.8
±0.8
±0,5
±0.3
±0,25
±0.2
±25
й на 1
Метрический
номер первичной
нити
300
150
170
150
150
75
75
55
75
75
55
75
75
75
75
530
м нити
Число сложений
2
1
2
2
3
2
4
3
61
8
6
16 1
24
32
1*1
2
1
Крутка
100
50
100
100
100
100
100
100
100
или
200
100
1
Разрывная нагруз-
ка в г не менее
300
300
550
680
1000
1350
2800
2800
4100
5500
5500
10 000
15 000
20 000
29 000
200
Назначение 1
1 Для кабельной про-
( мышленности
1
|
> Для ткачества
1
Для изоляции
теплостойких проводов и для ткаче-|
ства
Для выработки полых
круглых шнуров, для
увязки н обмотки изделий
радиотехнического
назначения н для ткачества
Для прошивки
теплоизоляционных полос
Для простегивания ма- i
тов АСИМ
\ Для оплетки теплои-1
1 золяционных жгутов 1
г
Для электроизоляцин
| электрических проводов
Однонаправленное стеклянное волокно по внешнему виду
представляет собой короткие пряди волокон или первичных нитей,
срезанных с бобин. Длина однонаправленного волокна изменяется в
зависимости от размера бобины, на которую наматывается
первичная нить в процессе вытягивания волокон и колеблется в пределах
300—650 мм. Марки тонких волокон и их назначение приведены в
табл. 24, ассортимент вырабатываемых из них изделий — в табл. 25
Глава /. Стеклянное волокно
855
Таблица 21
Ассортимент стеклянных тканей и лент, вырабатываемых
промышленностью стеклянного волокна
1 Наименование нзделнй,
1 марка
1
1 Стеклянная ткань
марки ,Э* разных толщлн
0.06—0,1 мм
1 Ткань:
марки „Э-27* и рЭ-25"
„ЭСТБ-40-
1 * **
-АСТТ(6)-С*
1 стеклянная "толщиной
0,04—0,27 мм
1 стеклянная изоляционная
1 Ткань марки „ТССК"
• -ТС-1-
ТС-8 3-25С
L
1 стеклянная
фильтровальная марки
1 .ТСФ(б)-
Г марки ТСФ (щ)-6П
1 стеклянная фи чьтро-
вальнал марки
ТСФ(щ)
марки ТСФ(щ)-9П
. .КТ-11-
Лента стеклянная
электроизоляционная разной
юлщины н ширины
Сетка:
стеклянная
электроизоляционная
стеклянная марки
.ССА-
марки ,РС*
Жгутовая ткань:
ТЖС-0.85
ТЖС-0,45
Назначение
2
Для получения
электроизоляционных конструкционных материалов
Для изготовления тонких
электроизоляционных материалов: стсклола-
коткаим, стекломикаиита и стекломи-
калеиты
Для получения стекломикаленты и
стекломикаиита
Для изготовления стеклотекстолитое
конструкционного назначения
Для изготовления стеклотекстоли-
тов н деталей
Для теплоизоляции
Для теплоизоляционных целей
1 Для изготовления стеклотскстолитов
Для изготовления гибких,
негорючих, шахтиых вентиляционных труб
Для изготовления стеклотекстолн-
тов
Для фильтрования нефтяных
продуктов н термостойкой электроизоля-
цин
Для изготовления гибких
спецрукавов
Для фильтрования кислых,
слабощелочных н нейтральных сред
Для изготовления дымовытяжных
зонтов и труб в паровозном депо,
анодных и катодных мешков и перегородок
электролитических ванн
Кремнеземная ткань нз стекла
№ 11 с5 температуроустойчнвостыо
при кратковременном испытании при
1300—1400 С
Для электроизоляцин обмоток
электрических машин и аппаратов
Для изготовления
электроизоляционного стекломикаиита
В качестве покрытия стеклохолстов
при изютовлении маюв марки
АТИМС
Для изготовления стеклотекстоли-
тов радиотехнического и
конструкционного назначения
Для изготовления стеклопластиков
Для изготовления стеклопластиков
Технические
условия
или ГОСТы
3
ГОСТ 8481—61
ВТУ 11—58
ВТУ 215-53л
ГОСТ 8481—61
ВТУ МРТУ
814—61
ВТУ М-805—59
ТУ 263—54
ВТТ 25—60
ВТУ 24—60
ВТУ № МРТУ-6
№ 853-62
ТУ 1—58
ВТУ 1277—55
ВТУ М-829—60
ТУ М-804—59
ВТУ 13—62
ГОСТ 5937—56
ВТУ 1521—57
ТУ М-812—59
ВТУ М-808—59
ВТТ № 47—61
ВТУ J* 36—60 1
Таблица 22
Характеристика стеклянных тканей различных марок по соответствующим техническим условиям
Марка ткани
Ширина
ткаии в см
Толщина
ткани в мм
*> 1
Вес 1 м
ткани в
Плотность—число нитей на
1 см
основы утка
Прочность при
разрыве полосок
размером 25x100 мм
в кг не менее
основы
утка
Переплетение
Э - . . . .
Э-27
Э-25
ЭСТБ-40
Т
АСТТ (6)-Ct
АСТТ (б)-Са
Ткань толщиной 0,04—0,2
Изоляционная
ТССн
TCt
ТСФ (6)
ТСФ (щ) (6П)
ТСФ (щ) . . .
ТСФ (щ)-9П
КТ-П
ССА
РСН
РС2-1
Сетка электроизоляц. . .
ТЖС-0,85
ТЖС-0.4
ТС-8/3-250
60—100
70-90
70-90
70
60—117
70-100
70—100
70-100
60—1С0
70-100
100—107
70-100
100-110
70-100
70—110
88
54-105
95
95
70-90
90-100
90—100
90-100
1 0,06-0,1
0,027
0,025
0,04
0,27
0,3
0,35
Ог 0,04
до 0,27
0,15—0,2
0,15
| 0,25
0,33
—
0,33
—
0,2
—
—
—
0,025—0,06
0,85
0,4
0,24
65—105
30 1
25
65
285
320
390
65—31о1
200-250
155 j
300
—
285
—
655
160
40
250
150
—
—
—
290
20
36
32
20
16
38
22
20-22
32
30
28
10
18
13
В зависимости
от толщины
20
32
12
20
16
20
16
7
14
7
6
36—20
2
4
36
15
26
12
15
10
15
9
7
10
7
6
15-10
3
1
20
25—30
12
10
15
170
220
250
13—130|
95—108
90
130
200
120
150
130
30
14
100
70
10-19
250
150
250
20-30
9
7
18
105
100
150
15-60
105-70
80
130
150
80
100
120
30
10
100
70
3-8
30
100
145
Полотняное
Сатиновое
Полотняное
Четырехремизный сатин
Полотняное
Саржа 2,2
Полотняное
Саржа 2/2
Полотняное
Сатиновое 8 3
Глава 1. Стеклянное волокно
857
Таблица 23
Характеристика стеклянных лент полотняного переплетения
по ГОСТ 5937—56
Ширина ленты в мм
От 8 до 50
„ 8 . 50 . .
. 8 „ 50 . .
„ 8 . 50 . .
. 8 . 50 . .
КЛ-П (15+0.2) (ВТУ
№ 13-62)
Толщина
ленты в мм
0,08
0,10
0.15
0,20
0.25
0.3
Плотность—число
нитей на 1 см по
основе
20
20
18
18
18
18
утку
18
18
18
18
16
10
Прочность при
разрыве ленты
на 10 мм ш ipn-
ны в/сг
10
12
18
21
23
30
(на всю ширину
ленты)
Таблица 24
Характеристика тонких однонаправленных волокон
Марка одно-
1 направленного
волокна
ВСО-6Б-1 .
ВСО-6Б-2 .
ВСО-6 . . .
Волокно
стеклянное
бссще.ючное.
однонаправленное
иетр
о во-
£°
1 5ss
«2*
Средни
элемен
локна в
6±1
6±1
6±1
\
Не
I бо-
I лее
10
1 13±1
Вид замаслнвате-
ля
Парафиновый
эмульсионный
л
J
Без замаслнва-
► теля н без
воды
Парафиновый
эмульсионный
Без замаслива-
теля и без
воды
S »
\°*-г-
Г =
Потери
каливаи
2.5
0.6
0,6
2,5
0.6
Назначение
однонаправленного
волокна
Для
изготовления теплозвуко-
изолнционных
материалов марок
АТИМСС и
АТИМССК
Для
изготовления теплозвуко-
изоляционного
материала марки
АТИМС
Для
изготовления ваты,
применяемой для целей
фильтрации
В качестве
наполнителя
пластической массы
Для нанесения
на него
химических реактивов
ТУ или ВТУ
ВТУ № 12—58
ВТУ № 12—58
ВТУ № 13-59
ТУ № 755—52
ТУ №1384—56
Й58 Разбел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
Таблица 25
Ассортимент и характеристика изделий, изготовляемых на основе
тонких однонаправленных волокон
Марка
материала
о о
* £ *
ее 5 "5
Размеры материала в мм
c4j
*- 2
со а»
й s
cv о
CQV3
£«■>
о ~
о «
О со
ГОСТ или
ВТУ
АТИМС-5
АТИМС-10
АТИМС-15
АТИМСС-15
(20. 25,
30 и 50)
АТИМССК-15
(20, 25 и 30)
ВСО
6Б-2
ВСО-
6Б-1
5 \
10
15 )
15 (20,
|25. 30 и
50)
15 (20,
25 и 30)
1050±
±50
840 ±40
130±5
95±5
От-60
до
450JC
От-60|
до
-f-150
От-60
до
+3S0
85 \
80
75 /
25
25
ТУ 1-57
ТУ 1520-57
ВТУ МО
2-57
Примечание. Влажность материала
На основе утолщенного однонаправленного волокна
диаметром 10 мк и более, вытянутого на барабан, вырабатываются
различные материалы, марка и характеристика которых приведены в
табл. 26.
Жгут представляет собой прядь, состоящую из большого числа
первичных стеклянных нитей (табл. 27).
Холсты из рубленых жгутов являются рулонным нетканым
материалом, полученным из рубленых некрученых стеклянных нитей,
скрепленных либо смолами, либо механической прошивкой.
Ассортимент конструкционных холстов мягких и жестких (ХМК
и ХЖК) на основе рубленой нитн приведен в табл. 28.
Таблица 26
Ассортимент и характеристика изделий, вырабатываемых на основе
утолщенного однонаправленного волокна
Марка
материала
АСИМ-9 \
АСИМ-5 J
Маты
Полосы
Полосы ич .
стекловолокна 1
для теплоизо- 1
ляциоиных (
трубопроводов J
Вата
Сепараторы
для
аккумуляторных
батарей
Диаметр
элементарного
волокна в мк
12,5±1,5
Не более 21
Не более 21
17-25
Размеры в мм
толщина
(не менее)
;i
10, 15,
20, 30 и
50
10, 15,
20, 30
15±2
-
длина
1000±30
От 1000
до 3000
вкл.
От 500
до 5000
вкл.
25 000±
±500
-
ширина
500±15
От 200
до 750
вкл.
30, 50, 75,
100, 150,
200, 250
80±5
-
Объемный
вес в кг м*
не более
100
110
От 100
до 170
От 120
до 200
140±30, под
нагрузкой—200
130, под
нагрузкой— 200
160±50, под
нагрузкой—200
о» о
+400
+400
—
—
-
5
5
—
—-
-
Коэффнцие
теплопрова
ностн в
ккал м нас
град
—
—
Не
более
0,045
a> л "
3 ri *
s и x
■Я о *
(В 2 ва
39,
39 '
1
—
-
ГОСТ или ТУ
ТУ МПСМ
182-53
ГОСТ
2245-43
ТУ 45-50
стекольной
промышленности
ГОСТ
5174-49
ТУ 203-59
860 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
Ассортимент и характеристика жгутов
Таблица 27
мате-
Марка
риала.
ЖС-1
ЖС-2
ЖС-3
8«Г
ш -». с:
<• о о
<. К X
24
24
24
ело- ,
о "5
0 55
60
60
60
Метрическим
номер жгута
0.42±0.04
0.42±0.04
0.40-0.05
иая на-
жгута
менее
Разрыв
груяка
в кг не
18
30
50
X н
я Я
cj со
Л« 5
1.5
1.5
3
Назиаченге
материала
Для изготовле-
ния намоточных |
изделий, шпоиов, 1
стержней, канатов 1
То же, в руб- |
леном виде для 1
нгготовления хол- 1
стов /
Для
производства
стеклопластиков и банда-
жировки
ГОСТ или
ВТУ
ВТУ 17-60
ВТУ 16-60
Ассортимент конструкционных холстов
Таблица 28
Марки
материала
ХМК-1 ....
1 ХЖК-1 . .
ХЖК-2 .....
Марки
исходною жгута
ЖС-4
ЖСР
Из первичной нити
[ NNI -24 + 2
Ширина
холста в мм
1000±50
1000±5
1000±50
Толщина
холста
в мм
0,5-2.5
0.3—2,0
0.35 + 0,05
Btc 1 jk9
холста в г
200—1000
150—1000
250±50
Продолжение табл. 28
Марки
митернала
Объемный
вес в кем3
не менее
350
500
600
Длина
обрезков
стеклонитей в
холсте в мм
30 или 60
30 пли 60
30
Вид
подкладочного
материала
Холст В В
ВТУ
ВТТ 29-60
ВТУ 35-60
ВТУ 48-61
Изделия из штапельного стеклянного волокна
На основе штапельного стеклянного волокна вырабатываются
.различные изчелия. характеристики которых приведены в тябл. 29
и 30
Таблица 29
Характеристика изделий из штапельного стеклянного волокна
Наименование изделия
Характеристика изделия
размер
в мм
объемный вес
без нагрузки
в кгм3
100—150
50-80
40—60
40-80
30—65
5-6
10
(при
давлении 1 г,см-)
средний
диаметр волокна
в мк
20-30
10±1
Ю±1
9-15
9-15
0,7—1,5
1,5-2
•о"
Mi
связуюшее
22 2
•9-е
■fi-g
; и s
г as*
> = fc * 2
ГОСТы и ВТУ
Стеклянная вата (ГРП).
Плиты:
марки А с подложкой
нз стеклоткани (ВРП)
марки Б (ВРП). . .
общетехнического
назначения (ВРП) . , .
Рулонные материалы
(ВРП)
Вата из ультратонкого
волокна (УТВ)
Маты из ультратонкого
волокна АТМ-1 (УТВ) с
подложкой алюминиевая
фольга илн органическая
пленка
1000Х1000Х
Х(30;40;50)
lOOOxlOOOx
X (30; 40; 50)
lOOOxlOOOx
Х(30;40;50)
1000х(до
20 000) х (30;
40; 50)
1000Х4ГЮХ
Х35
15-20
1-3
1-3
2-5
2-5
12±2
8±2
8±2
4±2
Минеральное
масло
Фенолформаль*
дегндная РБ"
10-15
Фенолформаль-
дегндная .ВР-1*
90
90
85
0,03—0,04
0,03-0,034
0,03—0,034
0,03-0,0341
0,03-0.034
0,026-0,028
0,03
ГОСТ 5174-49
ВТУ 965-3528-58
ВТУ 965-3528-5в|
ВТУ 12-58
ВТУ 13-59
ВТТ б/N от 16
ноября 1959 г.
ВТУ М846-61
Продолжение табл. 29
1 Наименование изделия
1 Плиты из
ультратонкого волокна (УТВ) ....
Скорлупы (ВРП) ....
Холст стекловолокнис-
тый:
1 для армирования гид-
1 роизоляционных
покрытий (ВВ-Г)....
для производства
стеклопластиков (ВВ-П)
для изготовления
мягких кросельных
материалов (ВВ-МК) . . .
Воздушные фильтры
(ВРШ .
Холст стекловолокни-
стый для
теплоию.анионных целей марки ЭВТИ •
размер
в мм
1000Х500Х
X (10; 20; 30;
40; 50)
600
толщина стенок
от 10 до 70
10 0ОО0Х
Х400Х
Х(0,4-0,6)|
50 000Х
Х1000Х1.5
80 000х
Х1000Х0.6
500X500X50
250X250X50
40 000Х525Х i
Х0,15
1 £ =
СП £
1l
fi n *
oo ю
1000±10
70-225
100—120
100-120
100-120
50—100
100-120
Характеристика изделия
и
ч о
»s 6
s л
1,5-2
9-15
16±2
16±2
16±2
9-15
16±2
g IS
М * U
!s|
ч ш ч
о <и «
и s ю
—
2-5
нет
иет
нет
2—3
нет
^ 2
я Э
1 о и
и и m
5
8±2
15-25
15-20
20±5
2
10-15
связующее
Поливинил-
ацетат
Фенолформ
альдегидная .Б*
Смесь МФ-17
н поливинил-
ацетата (2:1)
Полнвииил-
ацетат
Смола МФ-17
Масло
Поливннил-
ацетат
ъ> 5
ффици
вратим
О о
| а аз аз
—
"
~
~~
—
1 н . и<*
5 Ш 5i
§5ё*а
| 2 н к ос м
0,03
0,03—0,04
—
—
—
ГОСТы и ВТУ
—
"""'
ВТУ 46-61
ВТУ 40-46
ВТУ—51—61
МРТУ-6
№864-62
00
О
го
Таблица 30
Характернстикн теплоизоляционных изделий из стекловолокна (по зарубежным данным)
Наименование нзделнй
Несвязанная вата (белая)
Связанная вата
(фасонная)
Маты, обмотки, картон,
маты с сетко й
\
Связанная вата (тонкое
волокно)
.
»
Диаметр волокна 1
12,7
9,6
8,6
12,7
15,2
15,2
1
2
3
3
3
4,3
ный вес 1
Объем!
в кг м
24-50
—
24-60
32-60
96
32-190
10,0
8
12-30
12—30
4,8-8
12-30
с <ъ
З5и*
| Коэфф
лопров<
пр 1 231
в ккал
0,045—0.04
0,033
0,039—0,035
0,042—0,038
0,036
0,044-0,036
0,035
0,0411-0,033
0,041—0,033
—
0.044—0,036
Связующее
Только масло
Фенольная смола
Фенольная
модифицированная смола
Фенольная смола
Фенольная
модифицированная смола
Фенольная смола
Силиконовое масло
Фенольная
модифицированная смола
Фенольная смола
^Силиконовое масло
Фенольная смола
а ° я
5g|
Максим
предел
ры прм\
540
200
200 |
200 1
310
200
310
310
1
J
200 I
/
200
Применение
Теплоизоляционное
оборудование
Изоляция для труб при
небольшой температуре и
давлении
Изоляция для труб
Изоляция для труб и
противопожарных целей
Техническая изоляция и
изоляция труб
Изоляция самолетов
Изоляция труб
Звукоизол яиня н
амортизационные прокладки
1 Изоляция вагонов и печей
864 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
5. СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕКЛЯННОГО ВОЛОКНА
Получение непрерывного стеклянного волокна и его
. переработка
Непрерывное стеклянное волокно вырабатывается главным
образом методами механического вытягивания стекляннсго волокна из
расплавленного стекла через фильеры и из штабиков. В зависимости
от назначения волокна установки для вытягивания различаются
конструктивными и технологическими особенностями.
Получение волокна вытягиванием через
фильеры из стеклоплавильного сосуда на
вращающуюся бобину. Производство непрерывного стеклянного волокна
текстильного назначения основано на вытягивании с большими
скоростями волокон из расплавленного стекла, находящегося в
малогабаритных электрических печах. Для питания электропечи
применяют стеклянные шарики, обеспечивающие точную дозировку и
контроль однородности стекла. Стекломассу для стеклянных шариков
варят в стекловаренных печах с протоком и подковообразным
направлением пламени.
Рис. 14. Схема автомата АСШ для выработки стеклянных
шариков
Шарики вырабатывают на автомате «АСШ», схема которого
показана на рис. 14. Питание автомата «АСШ» непрерывной
струей / стекломассы осуществляется через очко 2 фидера 3
стекловаренной печи. Струя поступает в неподвижную приемно-режущую
воронку 4 и разрезается на порции подвижным ножом 5 с тремя
отверстиями. Нож перемещается возвратно-поступательно и за один
цикл работы крайние отверстия отрезают по одной капле, а сред-
Глава I. Стеклянное волокно
865
нее — по две. Крайние капли хоботками 6, а средние отражателем 7
направляются в лотки 8 и через воронку 9 попадают поочередно в
четыре пары обкатных барабанов 10 и //; каждая пара последних,
вращаясь с одинаковым числом оборотов, самостоятельно
обкатывает каплю стекломассы в шарик между малым и большим
барабанами. Дойдя до края барабана, стеклянный шарик скатывается по
лотку 12 на направляющую пластину шнека 13, где происходит
автоматическая браковка стеклошариков по их диаметру.
Отбракованные по размеру стеклянные шарики заполняют металлическую
бадью и остывают в ней на воздухе.
Техническая характеристика автомата «АСШ» приведена ниже.
Число оборотов барабанов в мии. 50; 55; 60
Диаметр вырабатываемых шариков в мм . ... 18±1,5
Производительность автомата в тley тки . . - 2,5—3.1
Время обкатки шарика в сек 18,5±2,2
Количество пар обкатываемых барабанов . . 4
Привод механизма ножниц
Пневматический
Рабочее давление воздуха вкГ,см'2 - 0,8—1.5
Расход воздуха в м3/мин 0,3
Расход воды на охлаждение ножниц в л\м ш 2
Габаритные размеры автомата в мм:
длина (805
ширина 1805
высота 1725
Вес в кг 2200
Общепринятая схема расположения автоматов АСШ у
стекловаренной печи представлена на рис. 15.
Холодные стеклянные шарики разбраковывают в соответствии
с ТУ-2.
Отсортированные стеклянные шарики вручную загружают в
бункер / установки для вытягивания волокна (рис. 16). Из бункера
шарики автоматически подаются в платинородиевый сосуд 2
электропечи. Стекломасса, вытекающая из 50—200 и более фильер
(диаметром 1—2 мм) стеклоплавильного сосуда, вытягивается с
большой скоростью (3000 м]мин .и выше) при помощи наматывающего
аппарата 3. Получаемое таким способом стеклянное непрерывное
волокно заданного диаметра (3—12 мк) смачивается из замасливаю
щего устройства 4 специальными веществами, формируется в
стеклянную нить и наматывается на съемную бобину, которая далее
передается на текстильную переработку.
Производительность установки при выработке волокна
диаметром 5—7 мк достигает 50 кг/сутки и резко повышается с
увеличением диаметра волокна: при диаметре 10 мк до 120—150 кг/сутки.
Для выработки непрерывного стеклянного волокна в СССР
применяются также стеклопрядильные агрегаты (СПА-бс и СПА-3),
объединяющие несколько установок для более производительного
вытягивания волокна.
866 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
Техническая характеристика стеклопрядильного агрегата СПА-бс,
шестисекционного, двухстороннего, следующая:
число секций на каждой стороне 3
шаг между секциями в мм 1500
длина агрегата с лестницей в мм ... 5380
ширина агрегата в мм:
по верхнему помосту 3550
по основанию 1910
высота агрегата от фильерной пластины до пола в мм ...» 1950
вес агрегата с феррореакторами в кг 7500
Агрегаты могут блокироваться в линии по две машины и более.
Производительность установок для выработки непрерывного
стеклянного волокна определяется числом фильер стеклоплавильного
Рис. 15. Схема
расположения автоматов
АСШ у стекловарешгой
печи
Рис. 16. Схема
установки для вытягивания
непрерывного
стеклянного волокна
сосуда, технологическими параметрами (диаметром фильер,
скоростью вытягивания, температурой фильерной пластины, уровнем
стекломассы в стеклоплавильном сосуде), химическим составом
стекла, а также обрывностью отдельных волокон в зоне их формования.
Обрывность элементарных волокон понижается с уменьшением
натяжения, которое они испытывают в процессе формования.
Глава I. Стеклянное волокно
867
На рис. 17 показана зависимость диаметра волокна и
натяжения, испытываемого им в процессе формования, от
технологических параметров выработки: температуры фильерной
пластины t°, линейной скорости вытягивания волокна W м/сек, уровня
стекломассы в стеклоплавильном сосуде h мм и диаметра
фильеры а*ф мм.
0xf/MMldSMK бкГ/мм*'djMK бкГ'мм*d мк ^кГ/мм1 авмк
vr~ IIX H^l.b^.
Рис. 17. Влияние технологических параметров
выработки стеклянного волокна на его диаметр и натяжение
а — температуры фильерной пластины (вязкости стекломассы) при
постоянных W, h и и*:, б — скорости вытягивания при постоянных d^, h и t;
в — уровня стекломассы прн постоянных d^ W% t; г —диаметра
фильеры при постоянных W, t и h
. кривая изменения диаметра элементарного волокна;
кривая изменения натяжения
В процессе вытягивания на элементарные стеклянные волокна
наносят склеивающее вещество — замасливатель. К замасливателю
предъявляются следующие требования:
1) предохранять волокна от истирания;
2) связывать элементарные волокна в единую первичную нить;
3) иметь вязкость 7—8 сантипуаз, которая обеспечивает безо-
брывный процесс выработки;
4) предохранять пряди первичной нити от склеивания друг с
другом на бобине;
5) обладать хорошей адгезией к стеклу;
6) совмещаться с любой смолой, предназначенной для
изготовления слоистых пластиков;
7) предохранять стеклянное волокно от вредного влияния
внешних условий (например, влаги) при изготовлении слоистых
пластиков;
8) не оказывать вредного воздействия на свойства готового
слоистого пластика (например, не ухудшать его диэлектрические
свойства или радиопрозрачность).
Однако создать универсальный замасливатель,
удовлетворяющий всем перечисленным выше требованиям, очень трудно
и поэтому применяемые промышленностью замасливатели
подбираются в зависимости от назначения стеклянного
волокна.
В качестве замасливателя для непрерывного стеклянного
волокна применяются быстрозастывающие эмульсии на основе парафина,
водные растворы клеящих веществ, а также и другие композиции,
обеспечивающие процесс вытягивания стеклянных нитей с мини
мальной обрывностью. Содержание замасливателя в нити не
должно превышать 2—3%.
Перечень основных компонентов, вхолящих в состав
замасливателя, приведен ниже.
868 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
Клеящие вещества.
Пластификаторы .
Эмульгаторы
Растворители
крахмал, декстрин, желатина, казеин,
экстракты масличных семян, фенсоыше и
поливиниловый спирты, препарат ДЦУ, мыла
глицерин, этилен-гликоль, вагелин,
минеральные и растительные масла, трнэтаио-
ламин
препараты ОП-7, ОП-10, ОС-20, мыла
вода, этиловый спирт, бутилацетат, три-
хлорэтилен, четыреххлористый этилен
Первичная стеклянная нить, полученная в процессе
вытягивания непрерывных стеклянных волокон, перерабатывается на
текстильных машинах в крученую нить, из которой изготовляют различные
виды тканей и лент.
Схема текстильной переработки первичной стеклянной нити
представлена ниже.
Технологическая схема переработки
стеклянной нити
Трощение и
вторая крутка
товарной нити
Контроль,
унаковка и
маркировка
товарной
крученой нити
различного
назначения
Первичная стеклянная нить
Размотка и первичная
крутка на размоточио-
крутильных машинах
Трощение и
вторая крутка
нити для основ
различных
тканей
Трощение и
вторая крутка
уточной нити
Приготовление
основ для
выработки
тканей
Приготовление
основ для
лентоткачества
\
Выработка различных видов
стеклянных тканей на ткацких
станках
Трощение и
вторая крутка
нити для
лентоткачества
Приготовление утка
для
лентоткачества
*
Выработка различных
видов стеклянных лент
на лентоткацких
станках
I
Контроль, упаковка
и маркировка стеклянных
тканей
Контроль, упаковка
и маркировка
стеклянных лент
Глава /. Стеклянное волокно 869
Основные виды и характеристики переплетений, применяемых в
стеклянных тканях, приведены в табл. 31 и на рис. 18. ^
Таблица 31
Виды и характеристика переплетений, применяемых для тканей
из стеклянного волокна
1 Вид
переплетения
i Полотняное
Особенности переплетения
Число основных и уточных
перекрытий на обеих сторонах ткани
одинаковое, а их чередование
происходит в шахматном порядке.
Наиболее простое и наиболее
распространенное
Примечание
Применяется в основном
для стеклотканей
электроизоляционного назначения и
различных типов сеток
870 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
Продолжение табл. 31
Вид
переплетения
Особенности переплетения
Примечание
Саржевое
Сатиновое
Основные перекрытая идут по
днагона in, направленной енлзу
слева вверх направо (при
выработке ткан i лицом вв рх).
Переплетение обозначается дроГ ыо,
числитель которой показывает число
основных перекрытий, знаменатель—
число уточных перекрытий на
каждой нити в пределах раппорта*
Основные перекрытия нитей
смещены относительно друг друга
на некоторое число нитей,
называемое сдв 1гом. Ткани имеют
гладкую блестящую лицевую
поверхность, на которой вмдны
только уточные и толь о основные
перекрытия. П-реилетеиие
обозначается дробью, числитель которой
указывает ччело нитей в раппорте,
а знаменатель- число нитей сдвига
Применяется для
фильтровальных тканей марок
ТСФ (щ) и ТСФ (б)
Наиболее рациональный
вид переплетения Д1я
стеклотканей, предназначенных для
стеклотексточитов
конструкционного назначения
* Раппорт переплетения — число нитей, после которых повторяется порядок
переплетения.
Основные типы текстильных машин, применяющихся для
текстильной переработки стеклянной нити, приведены в табл. 32.
Таблица 32
Типы текстильных машин для переработки стеклянной нити
Наименование и марка
машин
Наименование
операции, выполняемой
машиной
Завод-изготовитель
Размоточно-крутнльная
машина для стеклонити
РКС-83
Размоточно-крутильная
машина К-83-1
Размоточно-тростнльно-
крутильная машина для
стеклонити PTKC-198
Тростильно-крутильная
машина для стеклонити
ТКС-88
Тростильно-крутильная
машина для стеклонити
ТКС-132
Крутильная машина
К-128
Размотка и крутка
стеклянной нити
Размотка, трощение
и крутка нити
Размотка, трощение
и крутка стеклянной
нити
Трощение и крутка
стеклонити
Завод .Таштекстиль-
маш*
Машиностроительный завод, г. Пенза
Завод .Таштекстнль-
маш"
Глава 1. Стеклянное волокно
871
Продолжение табл. 32
Наименование и марка
машин
Крутильная машина
К-136-И
Автоматический ткацкий
станок для стеклянного
волокна АТ-100С
Автоматический ткацкий
станок AT-100
Автоматический ткацкий
тяжелый станок для
стеклянного волокна ЛТТ-120-С
Автоматический ткацкий
станок АТВ-100
Лентоткацкий станок
для лентоткачества 1
ТЛ-80-ШЛ
Наименование
операции, выполняемой
машиной
1 Изготовление тка-
j нем
Изготовление лент
Завод-изготовитель
1 Климовский маши-
1 ностроительный завод
Шуйский
машиностроительный завод
К нетканым материалам из непрерывного стеклянного волокна
относят жгуты, стеклянную вату, холсты из рубленых и нерубленых
стеклянных нитей.
Жгут представляет собой прядь, состоящую из большого числа
некрученых (первичных) стеклянных нитей. Применяется в качестве
стекловолокнистого наполнителя для стеклопластиков, для
изготовления намоточных изделий, шпонов, стержней, канатов, а в
рубленом виде используется для изготовления материалов типа холстов
и для производства различных заготовок для стеклопластиков
методом напыления.
Жгут вырабатывают на жгутовых машинах в бухтах крестовой
намотки весом до 12 кг. Для выработки жгута чаще всего
используют первичную нить метрического номера 22—26 из волокна с
диаметром 9—12 мк. Жгут марок ЖС-1 и ЖС-2 вырабатывают в
соответствии с временными техническими требованиями ВТТ № 17—60,
жгут марки ЖС-3 — с временными техническими условиями № 16—60.
Холст из рубленых жгутов является рулонным нетканым
материалом, полученным из рубленых некрученых стеклянных нитей,
скрепленных смолами (жесткий холст) или механической прошивкой
(мягкий холст). Обычно для холстов используют стеклянный жгут
метрического номера 0,4—0,6.
Холст из нерубленых непрерывных нитей, жгутов и волокон
представляет собой растянутый срез грубого однонаправленного
волокна, намотанного на барабан в процессе вытягивания и затем
разрезанного по образующей. Эти холсты после пропитки и сушки
превращаются в следующие материалы: посукованную рогожку,
сепаратные пластины или холст для армирования пластмассы.
Покрытые с обеих сторон тканью и прошитые стеклянной нитью холсты
применяют в качестве теплоизоляции (маты АСИМ).
872 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
Получение волокна вытягиванием через
фильеры пламенной печи показано на рис. 19. В
стеклоплавильную печь /, работающую на нефти или газе, загружают бой
стекла. В дне выработочной части печи
помещена пластина 2 из жаростойкого
металла или керамического материала
со 150 и более фильерами. По мере
плавления стекломасса 3 под действием
собственного веса вытекает из фильер в
виде капель, которые тянут за собой
стеклянные волокна 4\ последние
захватываются вращающимися
барабанами 5, на которых их толщина
уменьшается до заданного диаметра.
Намотанное на барабан волокно разрезается по
образующей, после чего его снимают с
Рис. 19. Схема полу- барабана и передают для дальнейшей
чения волокна вытя- переработки. Этим способом вырабаты-
гиванием через филь- вают стеклянное волокно диаметром
еры пламенной печи 9—30 мк. Производительность установки
на барабан 150 кг и более в сутки.
Для изготовления
волокна,
ориентированного в изделии под
некоторым углом,
применяют небольшие
керамические печи,
совершающие
возвратно-поступательное движение,
благодаря чему срезанный
слой волокна снимается
с барабана в виде
холста.
Рис. 20. Схема
установки для получения
стеклянного шпона
Глава 1. Стеклянное волокно
873
Получение стеклянного шпона (СВАМ)1 из
непрерывного волокна, вытянутого из передвижного
стеклоплавильного сосуда, показано на рис. 20. Стеклянные шарики
расплавляются в платинородиевом стеклоплавильном сосуде /
электропечи. Печь смонтирована на передвижной каретке, которая
перемещается параллельно оси наматывающего аппарата. При
одновременном вращении барабана и перемещении печи происходит
вытягивание ч наматывание стеклянных волокон 2 на барабан 3.
Волокна одновременно с намоткой смачиваются через пульверизатор 4
полимерным связующим. После намотки на барабан требуемого
числа слоев волокна они разрезаются по образующей барабана и таким
образом получают лист ограниченной длины (шпон), который затем
высушивают.
Получение стеклянного волокна из фильер-
ного питателя стекловаренной печи
одностадийным методом представлено на рис. 21. В ванную
стекловаренную печь / загружается
шихта в смеси со стеклянным
боем. Сваренная стекломасса
поступает в фидер 2, в дне
которого размещены фильерные
питатели 3 из платино-родие-
вого сплава с 200 и более
фильерами. Элементарные
волокна покрываются замаслива-
телем из устройства 4,
собираются в нитесборннке 5 и
вытягиваются вытяжными
валками 6. Этим способом
вырабатывается волокно диаметром
9—20 мк для стеклопластиков.
При замене вытяжных валков
наматывающими аппаратами
возможна выработка
текстильного волокна.
Штабиковый метод
схематически изображен на
рис. 22. Волокно вытягивается
с помощью вращающегося оа-
рабана из стеклянных штаби-
ков 1, расплавленных на
газовой горелке 2 или
электрическом нагревателе. Стеклянные
штабики диаметром 3—6 мм закрепляются по 70—100 шт. и более
в кассеты, из которых они автоматически по мере их расплавления
передвигаются к нагревателю. В зависимости от расположения шта-
биков различают горизонтальное или вертикальное вытягивание.
Волокно, намотанное на барабан или бобину, снимается с него и
поступает для дальнейшей переработки. Этим способом изготавливают
Рис. 21. Схема установки для
выработки непрерывного
стеклянного волокна одностадийным
методом
* Стекловолокнистый анизотропный материал.
874 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопласЪикй
волокно диаметром 6—25 мк. Штабиковый способ производства
является малопроизводительным (2—5 кг волокна в час).
Рис. 22. Схема получения стеклянного
волокна из стеклянных штабиков
I — стеклянный штабик; 2 — газовая горелка; 3 —
устройство для нанесения шлихты; 4 — элементарное волокно;
5 — наматывающий барабан; 6 — направляющий
металлический лист; 7 - капля стекла
В табл. 33 приведены характеристики основных методов
механического вытягивания непрерывного стеклянного волокна и областей
его применения.
Таблица 33
Характеристика основных методов производства непрерывного
стеклянного волокна и областей его применения
Способ формования
волокна
Средний
диаметр
волокна в мк\
Изделия из волокна и
область их применения
Производительность агрегата
в кг/сушки
Вытягивание из
расплавленной стекломассы
через фильеры
стеклоплавильного сосуда
электропечи и намотка
первичной стеклонити на
вращающуюся бобину
Вытягивание из
стеклоплавильного сосуда,
перемещающегося
возвратно-поступательно, на
вращающийся барабан
Вытягивание
стеклянного волокна из фильер-
иого питателя
стекловаренной печи
3—12
10-20
9—20
Пряжа стеклянная,
ленты, ткани, первичная нить
для жгута. Применяется
для выработки
электроизоляционных материалов,
конструкционных
стеклопластиков и
теплоизоляционных матов
Электроизоляционный и
конструкционный
стеклянный шпон СВАМ
ограниченного назначения для
электропромышленности,
производства труб из
стеклопластиков и других
целей
Непрерывный стекло-
холст для
конструкционных стеклопластиков
10-200
50—100
1200—3000 (на
6 фильериых
питателях)
Глава I. Стеклянное волокно
875
Способ формования
волокна
Вытягивание из
стекломассы, получаемой в
пламенной печи, через
фильеры на
вращающейся барабан
Вытягивание из
стеклянных лп-абиков на
вращающийся барабан или
бобину
Средний
диаметр
волокна
в мм
>
11—30
6—25
Продолжение табл. 33
Изделия из волокна
и область их применения
Стеклянная вата, маты
(для строительной и
технической теплозв}коизоля-
ции), сепараторные
пластины для аккумуляторных
батгрей и рогожка-холст
для армирования
пластмасс типа ^Глакрезит''
Строительные и
технические теплозвукоизоля-
ционные материалы
(плиты, маты в виде
рулонного материала); фильтры
для очисши воздуха и
материала специального
назначения
Производительность
агрегата
в кг,'сутки
150—200
70—150
Получение штапельного стеклянного волокна
Центробежный способ (рис. 23) основан на механическом
действии центробежных сил на стекломассу, поступающую на
вращающееся тело; при этом происходит расчленение и растягивание
стекломассы в волокна. Отдельные разновидности этого способа
различаются формой вращающихся тел и положением их осей вращения.
Применяют рифленые диски, вращающиеся вокруг вертикальной,
горизонтальной и наклонной оси, многовалковые системы и др.
Рис. 23. Схема установки
*— для выработки
стеклянного волокна
центробежным способом
/ — плунжер для
регулирования истечения стекла; 2 —
газовая горелка: 3 —
концентрическое сопло для сду-
вания волокна вниз: 4 —
стекломасса; 5 — очко: 6 — диск
для центробежного
формования иолокна; 7 —
стеклянное волокно: 8 — привод
центробежного диска
Струя стекломассы из стекловаренной печи через очко 5
поступает на вращающийся с большой скоростью огнеупорный рифленый
диск 6. Под действием центробежной силы расплавленное стекло
отбрасывается к краям диска. Образующееся волокно поступает в
приемную камеру, а из нее на конвейер. Волокно получается со
средним диаметром 15—30 мк.
Недостатком центробежного способа является значительное ко-
Рис. 24. Схема выработки изделий из стекловолокна, полученного способом
вертикального раздува паром (ВРП)
/ — рекуператор; 2 — ванная печь; 3 — пульверизатор: 4 — фчдер печи; 5 — дутьевые головкм; 6 — камера волокнообразования; 7 —
уплотняющий барабан; 8 — приемноформующий конпейер; 9 — слой стеклохолста; 10 — вентиляторы; // — сушильно-полимерчзашюниая
камера; 12 — уплотняющий конвейер; 13 — транспортирующий конвейер; 14 — рулон стеклоткани; 15 — нож продольной резки; 16 —
устройство для нанесения клея на стеклоткань; 17 — обкладочный агрегат; 18 — радиационные нагревательные элементы; 19 — утюжно-при-
жимной конвейер; 20 — транспортирующий конвейер; 21 — нож поперечной резки; 22— наматывающее устройство; 23 — дутьевая головка
(разрез); 24 — платниеродиевый фильерный питатель
Глава 1. Стеклянное волокно 877
личество отходов в виде «слезок», а также большая
неравномерность волокна.
Дутьевые способы, а) Вертикальный раздув струй
стекломассы (способ ВРП). Способ получения волокна
ВРП и переработка волокна в изделия приведен на рис. 24.
Стекломасса из стекловаренной ванной печи поступает в фидер, в дно
которого вмонтирован платинородиевый питатель в виде фильерной
пластины или сосуда, обогреваемый электрическим током.
Стекломасса тонкими струями диаметром около 2 мм вытекает из фильер
питателя и подвергается воздействию потока энергоносителя
(перегретого газа или сжатого воздуха), который выходит под углом 11°
из щелевого сопла Лаваля — дутьевой головки со сверхзвуковой
скоростью под давлением 8±2 ати. Образующиеся при раздуве волокна
попадают в вертикальную камеру волокнообразования.
Пропитанный смолой слой волокна поступает на конвейерный агрегат, на
котором производится переработка волокна в готовые изделия:
уплотнение материала, по-шмеризация смолы, приклейка подложки
(стеклянной ткани, бумаги) и обрезка готовых изделий, плит или
рулонного материала.
Техническая характеристика линии
Произвол 1тельнос"Ь в тыс. л3 год 50
Потребляемая мо-цность в кет 90
Расход плра на одну дутьевою готов су в г час 1,5
Скорость движения ленгы конвейера в м'млн . . 0,6—1,75
Габаритные размеры:
длина bjk 50
ширина 5,5
высота , 8
Характерчстика выпускаемых изделий:
д 1аметр волокча в мк 8—12
содержание неволокнистых включений н % 3—5
объемный пос в кг лО 30—70
длина в мм 500—4000
ширина т Г00—1500
толщина э ... 10—80
б) Горизонтальный раздув струи
стекломассы (способ ГРП). Способ получения волокна ГРП и
переработка волокна в изделия представлен на рис. 25. Стекломасса из
стекловаренной печи / поступает в обогреваемый фидер, в дне кото
S
1 | yHjEJ^-JwJ
Рис, 25. Схема производства стеклянного волокна горизонтально-
дутьевым способом
878 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
рого укреплен керамический или металлический питатель с
отверстиями, из которых вытекают струн стекломассы. Из дутьевого
устройства 2 под углом 90° на струн направляется сжатый воздух илн
перегретый пар, который расчленяет нх с образованием волокон
небольшой длины. Волокна увлекаются в камеру волокнообразовання 3,
а затем поступают в камеру сушки и полимеризации 4, выходя из
которой разрезаются ножом 5. По этому способу получают тепло-
звуконзоляцнонные изделия со средним диаметром волокна 15—
25 -м/с, с содержанием неволокнистых включений 15—20% и с
объемным весом 60—80 кг/м3.
Раздувать струи стекломассы можно газовой струей высокой
скорости — 600 м/сек и высокой температуры — до 1000—1200°С
при низком давлении.
в) Получение ультра- и супертонкого
волокна (способ УТВ). Способ получения волокна УТВ н
изделий из волокна показан на рис. 26. Способ основан на дуплекс-
процессе. Из фильер платинородиевого стеклоплавильного сосуда 3
вытягивают первичные волокна 5 диаметром 100—200 мк.
Первичные волокна через стеклопитатель 6 подаются в
высокотемпературный газовый поток, выходяший из сопла камеры сгорания 7 со
скоростью 250—300 м/сек. Под действием газового потока
первичные волокна размягчаются и раздуваются в тонкие короткие
волокна диаметром 0,5—2 мк. Образующееся ультратонкое волокно
поступает на приемный конвейер // и «намоточный барабан 13, где
оно пропитывается синтетической смолой с помощью щеточного
питателя 14 и затем подвергается термообработке в сушнльно-полн-
меризацнонной камере 16. К готовому мату на обкладочном
агрегате 21 приклеивается подложка из алюминиевой фольги.
Техническая характеристика установки с электропечью
Число фильер 80
Производительность в кг'сушка 40
Потребляемая мощность в кет .... 50
Расход:
натурального газа в м?',час 18
сжатого воздуха в л3 мин 3
Давление сжатого воздуха в ати 2
Объемный вес изделий в кг'м* 5—10
Габаритные размеры в м:
длина 6
ширина 1.5
высота 4
г) Центрифугально-дутьевой (способ ЦФД). Струя
стекломассы вытекает из очка фидера стекловаренной печн и
попадает в расположенную ниже быстровращающуюся чашу, в боковых
стенках которой имеется 4000—6000 фильер (рис. 27). Под
действием центробежных сил стекломасса продавливается через них,
расчленяясь при этом на множество тонких струек. Последние под
действием потока горячих газов, выходящих из кольцеобразной камеры
сжигания, установленной над вращающейся чашей, растягиваются в
Рис. 25. Схема поточной технологической линии по производству теплозвукоизоляционных изделий
из УТВ на связке
™/ — загрузчик; 2 — шарики стекла; J — стеклоплавильный сосуд; 4 — электропечь; 5 — первичное стеклянное волокно; б — стеклопитатель;
7 — камера сгорания; 8 — диффузор; 9 — камера отсоса; 10 — ультратонкое стеклянное волокно; // — приемный конвейер; 12 — подпрес-
совочный барабан; 13 — барабан намоточный; 14 — щеточный питатель; 15 — слой волокна; 16 — сушильно-полимеризационная камера;
/7—.рольганг; 18 — нож; 19 — рулол ,с фэльгой; 29 — ил гга для подклейки фольги с нагревателем; 21 — обкладочный агрегат; 22 —мат
" из изоляционного материала; 23 — намоточный транспортер
880 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
тонкие волокна, которые через прнгмн>ю шахту поступают на
конвейер, где происходит переработка волокна в маты н плиты. В
зависимости от режима установки изделия вырабатываются со
средним диаметром волокна 2—15 мк Стеклянная вата по этому
способу получается более длинноволокнистой струкутры, чем при
способе раздува и без неволокнистых включений. Изделия получаются
с объемным весом 10—15 кг/м*. Производительность в суткн (при
шести секциях) 36 т.
д) Вытягивание потоком воздуха или
перегретого пара (споссб ВВ). Этот способ применяется как
для производства пряжи,
так и для стекловолокнисто-
го холста. Схема
производства волокна для пряжи
следующая. Стекломасса,
(рис. 28), поступающая
через фильтры,
расположенные в дне платинороднево-
го стеклоплавильного
сосуда / электропечи, питаемой
стеклошариками 2,
вытягивается в тонкие волокна,
направленным под углом
11° к вертикальной осн
потоком энергоносителя (пар
нлн сжатый воздух).
Последний подается со
сверхзвуковой скоростью ил
дутьевой головки 3 со
щелевым соплом Л аваля.
Вытянутые таким образом
волокна подсасываются с
помощью вентилятора
отсоса 4 к поверхности
вращающегося барабана 5 н
затем поступают на
ровничную машину 6. Намотанная
на бобину 7 ровннца
передается на текстильную
переработку.
Выработка стеклово-
локннстого холста ВВ
(рнс. 29) производится из
пламенной стекловаренной
печн / с платннородиевыми
фильернымн сосудами 2.
Поток воздуха (пара),
поступающий нз дутьевых
головок 3, вытягивает
волокна, которые осаждаются на
ленту конвейера, образуя холст. Пропитанный связующим холст
поступает в сушильную камеру 9 и затем с помощью
наматывающего устройства // скатывается в рулон.
\
"5*
Рнс. 27. Центрифугально-дутье-
вой способ получения
стеклянного волокна
/ — стекломасса; 2 — фильеры; 3 —
генераторы аэргзолей искусственных
смол; 4 — сосуд — центробежная
головка; 5 — стеклянное волокно с
покрытием; 0 — газе воздушная (кислород-
ная) горелка
Глава I. Стеклянное волокно
881
Техническая характеристика установки с пламенной печью для
производства стекловолок и истого холста для армирования
гидроизоляционных покрытий:
Производительность в м?!сутки 2500
Потребляемая мощность (без компрессора) в кет 60
Скорость ленты конвейера в м'мин 1,5—6
Расход сжатого воздуха на 1 кг материала вл1 100
Давление сжатого воздуха в am 5
Содержание связующего (поливинилацетата и др.) в материале
в % 15
Вес 1 Mq материала толщиной 0.4 мм в г 55
Габаритные размеры в м:
длина 30
ширина 4
высота 6
е) Получение ровницы из штапельного
волокна (способ «Ангора») (рис. 30). Волокно вытягивается
кз расплавленных концов штабнков с помощью вращающегося
барабана и замасливается. Для снятия волокна с барабана и
превращения его в крученую ровницу из штапельных волокон
используется воздушная турбинка. По способу «Ангора» из волокна диаметром
7—15 мк получают штапельную стеклянную нить (ровницу) двух
Рис. 28. Схема
получения
штапельной стеклопряжи
по способу ВВ
882 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
•^^bzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz&eb:
4^T«*Tft?4»
Рис. 29. Счема производства стекловолокнистых холстов
* -с - по способу ВВ
/ - ванная стекловаренная печь с рекуператором; 2 — фильериые сосуды;
3 — дутьевые головки; 4 - диффузоры; 5 — приемная камера; 6 —
пульверизатор связующего; 7 — устройство для армирования холста стеклянной нитью;
8 — камера отсоса; 9 — сушильная камера; 10— устройство продельной
резки; // — наматывающее устройство
Рис. 30. Схема
получения ровницы из
штапельного волокна
„Ангора"
/'— электронагревательное
устройство для
расплавления концов стеклянных
штабиков; 2 — устройстве
замасливания волокон;
«3 — барабан для
вытягивания волокон; 4 — конус с
воздушной турбинкой для
сборки волокон в прядь-
ровницу и ее подкрутки;
5 — шпули (сменные) для
намотки штапельной пряжи
метрических номеров: 1,6 — при вытягивании волокна из 20 шта-
бнков и 0,5 — при вытягивании волокна из 90 штабикои.
ж) Получение штапелнрованной пряжи нз
непрерывного волокна (рнс. 31). Для получения
штапелнрованной пряжи стеклянное волокно вытягивается через фильеры
платннородневого стеклоплавильного сосуда / электропечи. При
этом волокна 2 не соединяются в первичную нить, а вытягиваются
параллельно и, смачиваясь замаелнвателем,. наматываются на
вращающуюся конусную головку прядильной машины. С торца конусной
головкн волокна в виде ровннцы сходят и, собираясь через воронку,
замасливаются и наматываются на бумажные гильзы 7
крестовой намоткой. Штапельная пряжя этого вида может вырабатывать-
Глава /. Стеклянное волокно
883
ся нз волокна диаметром 8—12 мк метрических номеров до 1,5—5
и выше.
Сравнительная характеристика различных способов получения
штапельного волокна с указанием областей его применения дана в
табл. 34.
Рис. 31. Схема получения штапелированной пряжи из
непрерывного стеклянного волокна
/ — стеклоплавильный сосуд; 2 —стеклянное волокно; 3 — устройство
для замасливания элементарных волокон; 4 — прядильная
машина; 5 — сосуд с замаслнвателем; б — устройство для замасливания
пряжи; 7 —гильза для пряжн
Таблица 34
Характеристика основных способов получения штапельного
волокна и области его применения
Метод
получения
1
Разделение струи
расплавленного стекла
Способ
формирования волокна
2
Вертикальный
раздув струи
стекломассы паром
(воздухом)
(способ ВРП)
Горизонтальный раздув струй
текломассы па-
ом (воздухом)
Средний
диаметр
волокна
в мк
3
8-15
15—30
Изделия из волокна
и области их
применения
4
Строительные н
технические тепло-
звукоизоляциониые
материалы (плиты н
холсты в виде
рулонного материала);
скорлупы, фильтры
для воздуха и газов
Строительные теп-
ло-звукоизоляциониые
материалы
(стеклянная вата, прошитые
маты)
Производительность
установки
в кг,'сутки
5
3000-
50000
3000—
Б0ОО0
884 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
Продолжение табл. 34
1
Разделение
струн
расплавленного
стекла
Вытягивание волокна
из
расплавленного
стекла
2
Центробежный
способ
Раздув
первичных непрерывных
волокон
раскаленными газами
(способ УТВ)
Центрифугаль-
но-дутьевой
способ
Вытягиввние
из фн.чьер
пламенной печи с
платкнородиевым
сосудом
воздушным потоком
(способ ВВ)
Вытягивание
из фильер
электропечи с плати-
норолиевым
сосудом ВОЗДуШНТ.Ш
потоком (способ
В В)
Вытягивание
из штабиков на
барабан с
пневматической круткой
пряжи (способ
•Ангора")
Вытягивание
из фильер
электропечи с платн-
норожевым
сосудом на
вращающуюся
коническую головку (од-
нопроцессный
способ ВНИИСВ)
3
15—30
0.5—2.5
2—15
16+2
3-8
10-15
7—12
4 5
Строительные те-
пло-знуконзоляцион-
нь.е материалы
Стеклянная
бумага, фильтры,
сверхлегкая теплоизоляция
Высококачестяен-
ные Texii44ick.ie и
строите льи'/е тепо-
изоляцпонт. е
материалы с малым
объемным весом (плиты,
рулонные материалы)
Холст для
армирования
гидроизоляционных покрь.тий для
производсп1а
стеклопластиков и изготов
ления мягкой кровли
Штапельные
пряжи, флльтровальнуе
ткани,стеклянная
бумага
Грубые ткань
кровельные покрытия,
гидронэ* ляцнениче
материалы,
сепараторы
Пря-ка низкого
метрического номера
для изоляции э.чек-
тоичегкого кабеля и
и «.готои ления филь-
т: овальных тканей
ш
1000—2000
40—150
3000—50 000
800— IC00
25—80
70—150
50—80
Получение высокотемпературоустойчивых
неорганических волокон
В современной технике находят применение три вида
высокотемпературоустойчивых неорганических волокон с температурой
плавления 1750—1800СС: кварцевое — 100% 5Юг, кремнеземное —
Глава I. Стеклянное волокно
885
96—98% SiOo и керамическое — каолинового сосгава ^ 50% АЬОз
н 50% Si02. Каждый нз этих видов ьолокна имеет свою технологию
производства, присущие ему свойства и область применения
(табл. 35).
Таблица 35
Основные способы производства неорганических волокон и области
их применения
Наименование
1 волокна
Кварцевое
Кремнеземное
Каолиновое
Способ получения
волокна
Штабнковый:
непрерывное и
штапельное волокно.
Раздув и
вытягивание волокна нз
штабиков газовым
потоком нли с
помощью
электрического обогрева
Химический
процесс. Получение
волокна и
материалов основано на
выщелачивании в
кислых растворах
ле! коплавких
окислов из волокон
стекол
промышленных составов,
аналогично методу нз-
готогпсния кварцо-
идного стекла
Дутьевой метод.
П 1ав.1епис
природных минеральных
пород или
синтетических смесей
тугоплавких окислов в
печа\
электродуговых, высоко laciOT-
ных, газовых и
газоэлектрических.
Раздув струи
воздухом и потоком
раскаленных газов
Средний
диаметр
волокна
в мк
3—12
5—10
3—10
Изделия из волокна
и области их
применения
Бата, маты, картоны,
бумага, фильтры,
ровница и ткани.
Применяется для
высокотемпературной
электроизоляции и в
радиотехнике, а также для
атомной, реактивной и
ракетной техники
Нити, ткани,
фильтры, войлок, картоны,
бумага. Применяется
в качестве
наполнителей пластмасс,
работающих при высокой
температуре; в виде
филы ров и
катализаторов; для
высокотемпературной электро-
изоляцми и в качестве
материалов для
ракетной техники
Вата, войлок, маты,
картон, бумага,
фильтры (ведутся опыты
по получению
ровницы). Применяется для
теплоизоляции печен и
тепловых агрегатов, а
также в реактивной
технике
Производительность
агрегата
в кг.сугпки
2 и выше
1 машина для
химической
обработки
ткани
обеспечивает выпуск
500-000
м сутки
1500—3000
и выше
6. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ СТЕКЛЯННЫХ ВОЛОКОН
И ИЗДЕЛИЙ НА ИХ ОСНОВЕ
Прочность стеклянного волокна на разрыв определяется на
динамометре весового типа с цепным нагружением грузового плеча
весов. Волокна одинакового диаметра наклеивают клеем на спецн-
886 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
ально изготовленные бумажные рамочкн. Диаметр волокон
измеряют под микроскопом с помощью окулярного микрометра с ценой
деления около 0,2 мк. Зажимная длина волокна составляет обычно
10—30 мм. Рамочки с волокном закрепляют в зажимах
динамометра и перед определением прочности нх боковые стороны разрезают.
Прн определении необходимо следить, чтобы скорость нарастания
нагрузки оставалась постоянной.
Для определения прочности волокна фиксируют разрывную
нагрузку не менее 70 образцов волокон и находят из них среднее
значение. Зная среднюю разрывную нагрузку М и площадь поперечного
сечения волокна S, подсчитывают предел прочности волокон на
разрыв Р:
М
Р = ——кГ/мм*.
Прочность стеклянного волокна на изгиб и кручение. Для
определения гибкости волокон и прочности их на кручение существуют
различные методики и приборы. Однако благодаря повышенной
хрупкости стеклянных волокон изучение нх гибкости и
сопротивления кручению требует создания специальной аппаратуры.
По методике, предложенной А. Ф. Заком, волокно определенного
диаметра изгибают в виде петлн и приклеивают к держателю.
Последний устанавливается на поплавке в цилиндре с водой. Через
петлю пропускают металлическую проволоку известного диаметра,
которую закрепляют в зажимах. Затем отводной трубкой медленно
выпускают воду из цилиндра до тех пор, пока волокно останется
свободно висеть на проволоке.
Используя проволоку различных диаметров, наблюдениями
устанавливают предельный диаметр проволоки, на которой волокно
остается висеть ле ломаясь.
Для определения предельного закручивания волокон А. Ф. Зак
использовал также специальный прибор. На стойках прибора
укреплен мотор Уоррена, на оси которого надет держатель волокна со
стрелкой. Внизу второй держатель имеет волокна с лопастями,
которые могут свободно перемещаться в пазах неподвижной
подставки. Волокно длиной 8 см приклеивают к держателям, после чего
включают мотор. Секундомером измеряют время закручивания
волокна до обрыва. Зная скорость вращения, вычисляют число
закручиваний, необходимое для излома волокна.
Химическая устойчивость стеклянного волокна. А. Ф. Зак и
В. И. Панасюк разработали специальную методику для определения
химической устойчивости стеклянного волокна, согласно которой для
определения химической устойчивости используют стеклянные
волокна длиной 5 см с величиной поверхности 5000 см2.
Величину испытуемой навески волокна Р определяют из
следующего соотношения:
Я = —— /у/сг,
4
где d — диаметр волокна в см;
I — длина волокна в см\
Y—удельный вес волокна в г/см3.
I лава I. Стеклянное волокно
№
Навеску обрабатывают в течение 1—3 час. прн кипячении 250 мл
соответствующего реагента в эрленмейеровскон колбе емкостью
0,5 л, соединенной с обратным холодильником.
Перед каждой серией испытаний проводят глухой опыт и при
определении химической устойчивости волокна вносят поправку на
растворимость самой аппаратуры.
После обработки волокно переносят на стеклянный фильтр,
промывают и высушивают до постоянного веса при температурах
110—120°.
Химическую устойчивость волокна определяют в основном по
потере в весе. В некоторых случаях определяют также величину
сухого остатка, а при исследовании волокон известково-натрие-
вого состава оттитровывают щелочь, перешедшую из стекла в
раствор.
Коэффициент отражения света. Измерение коэффициента
отражения рассеянного (диффузного) света от стеклянных тканей
производится на приборе «Шар Тейлора» — полом шаре, выкрашенном
изнутри белой матовой (рассеивающей) краской. Внутрь шара
помещают испытуемый образец и эталон с известным коэффициентом
отражения. Используя тубусфотометр, сравнивают отражения
эталона и испытуемого образца и получают значения коэффициента
отражения образца в процентах на шкале тубусфотометра.
Коэффициент пропускания света. Измерение для стеклянных
тканей рассеянного света производят на приборе «Шары Гуревнча».
Коэффициент пропускания направленного света определяют на
установке, состоящей нз электрической лампы постоянного
напряжения и фотоэлемента, соединенного с гальванометром. Световой
поток от лампы падает на фотоэлемент и вызывает фототок,
измеряемый гальванометром.
Фиксируя показания гальванометра при опыте без образца пв03д
и прн помещении исследуемого образца на фотоэлемент «o6pi
Расчитывают коэффициент пропускания света образцом из соотноше-
Лобр
ння .
ЛВ03Д
Коэффициент яркости. Установка для определения яркости
состоит из тубусфотометра, осветителя и подвижного станка для
укрепления образца. Образец освещают параллельным пучком света
от осветителя под определенным углом к его нормали. Напряжение
осветителя и тубусфотометра во время измерений поддерживают
постоянным. Яркость измеряют путем измерения света,
отраженного от образца при различных углах наблюдения (до 70°).
Зная яркость образца стеклянной ткани и яркость эталона при
одинаковом угле наблюдения, ьычисляют значение коэффициента
яркости стеклянной ткани.
Сопротивление стеклянных тканей электрическому току.
Определение производят обычно принятым методом на установке с
зеркальным гальванометром. Прн измерении удельного сопротивления
ткани измеряют малый ток, проходящий как внутри каждого
волокна, так и по его поверхности. Поэтому удельная проводимость
ткани всегда является суммой объемной и поверхностной проводи-
мостей. Измеренное сопротивление ткани представляет собой
величину, обратную этой суммарной проводимости.
888 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластика
Удельное сопротивление ткани подсчитывают по следующей
формуле:
RS
р = —-— ом см,
где R — омическое сопротивление в ом;
S — площадь электрода в см2;
d — толщина ткани в см.
Определение тангенса угла диэлектрических потерь стеклянных
тканей проводят на ку метре на высокой частоте илн же с помощью
моста Шеринга на технической частоте.
Ниже приведен перечень испытаний стеклянного волокна и
изделий на его основе, включенный в ГОСТы нлн ТУ.
Определения
Наименование ГОСТов, ТУ» вТУ
Определение пороков в стеклянных
шариках для выработки стекловолокна
Определение степени евнльности
стеклянных шариков
Определение степени пузырности
стеклянных шариков
Определение диаметра элементарного
стеклянного волокна
Определение потери веса при прокаливании
стеклянного волокна
Определение выщелачиваемости
однонаправленного стеклянного волокна
Определение химического состава стекла
Определение длины первичных нитей
волокна стеклянного бесщелочного
однонаправленного
Определение номера и прочнести
стеклянных нитей; прочности, толщины и веса
стеклянных тканей и лент; количества замаслива-
теля на нитях и тканях; правила приемки
Определение разрывной нагрузки жгута
стеклянного для стеклопластиков марок ЖС-1
и ЖС-2
Определение метрического номера жгута
стеклянного для стеклопластиков марок ЖС-1
и ЖС-2
Определение количества замасливателя в
жгуге стеклянном для стеклопластиков марок
ЖС-1 л ЖС-2
1
I ТУ № 2 взамен ВТУ 1950 г..
} стекольная отрасль промыш-
" ленности
ВТУ М 847—61
Инструкция ВНИИ
стекловолокна
ТУ 755—52 взамен
ВТУ 755—50, стекольная
промышленность
ГОСТ 6943—54 „Изделия
текстильные из стеклянно! о
волокна. Правила приемки и
методы испытаний*
ВТТ № 17—60
Глава I. Стеклянное волокно
889
Продолжение
Определения
Определение содержания посторонних при-
1 месей (корольков) в теплоизоляционных сте-
1 кловолокнистых материалах
Определение температуроустойчнвости и
химической устойчивости стекла,
применяемого для изготовления стеклянного волокна
1 Определение среднего диаметра штапель-
1 ных стеклянных волокон
Определение гигроскопичности изделия нз
1 штапельного стеклянного волокна
Определение количества растворимой (не-
1 заполимеризованной) смолы
1 Определение коэффициента возвратимости
к первоначальной толщине
Наименование ГОСТов, ТУ. ВТУ
ГОСТ 4640-52 .Вата
минеральная*
ГОСТ 5Р4-49 .Вата
стеклянная из непрерывного волокна"
\ ВТУ 965-3528-58
7. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СТЕКЛОВОЛОКНИСТЫХ
МАТЕРИАЛОВ
Многообразие ценных физико-химических свойств материалов
из непрерывного и штапельного волокна и стеклопластиков
позволяет широко применять их в различных отраслях промышленности:
электротехнической, химической, строительной, судостроительной,
авиационной, машиностроительной, автомобильном и
железнодорожном транспорте н др. Основные области н эффективность
применения изделий нз стеклянного волокна приведены в табл. 36.
Таблица 36
Эффективность применения изделий из стеклянного волокна
Виды изделий из
стеклянного
волокна
1
Стеклянная пря-
£жар ленты, тка-
ни.'^шнур, чулок ^.
Применение
2
Изоляция проводов
круглого и прямоугольного
сечения, кабелей и
различного типа электрических
машин, турбогенераторов,
врубовых машин и
электровозов
Эффективность применения I
3
Мощность двигателей увеличи- 1
вается на 100% при кратковремен- 1
ных нагрузках и на 50% при
длительной эксплуатации. В комби- 1
нации с теплостойкими лаками
позволяет получить изоляцию
класса „ВС с допустимой
рабочей температурой 170°С, а в
сочетании с кремнийорганнческимн
лаками класса ,С" — 250°С и
выше
890 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
Продолжение табл. 36
Стекловолокно,
слюда (стеклом и -
каниты)
Отходы
стеклянного волокна в
виде жгутов
Стеклянные
ткани
Изоляция статорных
обмоток
Сальниковые набивки в
кислотных насосах, кранах,
коммуникациях, через
которые проходит
агрессивная среда
Фильтровальные ткани в
химической
промышленности
Стеклянные ткаии
Окрашенные
стеклянные
ткани
Стеклянная вата,
маты, рулонный i
материал, пли
ты. скорлупы
Специальная освети-
I тельная аппаратура,
экраны для кинотеатров
Драпировки
радиостудий, киноателье,
радиоприемников и др.
Обивки в самолетах,
судах и декоративный
материал
Теплоизоляция
паропроводов, изотермических
вагонов, в судостроении,
строительстве,
холодильная промышленность и др.
Для фильтрации
воздуха в кондиционных
установках, очистки газа в
газогенераторных
автомашинах и тракторах
В аккумуляторных
сепараторах
Повышает верхний предел
температуры эксплуатации,
уменьшает габариты и вес
электрических машин и аппаратов,
трамвайных и троллейбусных моторов,
турбогенераторов, врубовых
машин, электровозов и других
машин
Позволяет эксплуатировать
электрические машины в
условиях высокой влажности,
агрессивных сред, перегрузок и др.
Повышает мощность
электромоторов на 35—40% и значительно
сокращает ремонты оборудования
Замена остродефицитной
слюды и повышение прочности и
пробивного напряжения обмотки
Повышает срок службы
оборудования в условиях агрессивных
сред
Заменяет суконные, шерстяные,
хлопчатобумажные фильтрующие
материалы. Повышает срок
службы в 20—30 раз по сравнению с
обычными текстильными
материалами
Позволяет фильтровать
горячие кислые и щелочные растворы,
горячие газы, а также улавливать
осадки, шламы и др.
Обеспечивает высокий
коэффициент отражения и
теплостойкость осветительной аппаратуры
и экранов
Обеспечивает высокие
акустические свойства помещений и
теплостойкость драпировок
При наличии всех свойств
обычных текстильных материалов
обладают негорючестью
Дает теплоизоляцию высокого
качества
Значительно повышает срок
службы установок при
уменьшении их веса
Позволяет увеличить срок
службы батарей в 1,5—2 раза
Глава I. Стеклянное волокно
891
Продолжение табл. 36
Ультратонкое
стеклянное волокно
Композиции стеклово-
локнис гых
материалов с
пластиками
Для изготовления стек-
лобучаги
Конструкционные
материалы
Изделия из
кварцевого,
каолинового и
кремнеземного волокна
Металлизированное стеклянное
волокно и
изделия из него
Для изоляции (с
пропиткой битумами и
смолами) труб в нефтяной и
газовой промышленности
Высокотемпературная
теплоизоляция,
электроизоляция и теплозащита
Полупроводящие и то-
копроводящие материалы
Позволяет получать бумагу с
хорошими электроизоляционными
свойствами и высокой
теплостойкостью
Позволяют получать материалы
с теплостойкостью значительно
более высокой, чем у текстолита
и хлопчатобумажной ткани,
электрической прочностью выше в 4
раза, влагопоглощаемостью
меньше в 5—6 раз, прочностью на
разрыв до 4000 кГ.'см* при удельном
весе 1,6—1,75, до 7000 кГ/см1 для
однонаправленного стеклошпона
СВАМ, до 12—14 000 кГ/см* для
однонаправленных жгутов из скле-|
енных стеклонитей
Заменяют металлы в
самолетостроении, автомобилестроении,
для воздухопроводов,
газопроводов, облицовки судов,
изготовления лодок, ванн, касок, атомно-
защитных и огнезащитных
экранов и для строительных целей-
Повышает срок службы газо- и
нефтепроводов
Обеспечивает теплоизоляцию
агрегатов до 1200° С при
длительной эксплуатации и до 2000° С при
кратковременных испытаниях
Сохраняет стабильные
электрические свойства при изменении
температуры до 700° С
Обладает низкой
теплопроводностью при комнатной
температуре н в интервале температур 1000-
-1500° С
Обеспечивают получение
материалов с полупроводниковыми
свойствами и высоким
коэффициентам отражения
Г лава II
СТЕКЛОПЛАСТИКИ
I. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
СТЕКЛОПЛАСТИКОВ
Стеклопластиками называют пластмассы, армированные
стеклянными волокнами, которые являются упрочняющим элементом в
пластмассах и воспринимают основные нагрузки при работе
стеклопластиков. Связующее обеспечивает склеивание отдельных волокон
стекла в общую систему и способствует равномерному
распределению нагрузки.
Стеклопластики можно классифицировать по их назначению на
следующие основные группы:
1) стеклопластики, в которых основную рабочую нагрузку несет
связующее;
2) стеклопластики конструкционного силового назначения;
3) стеклопластики конструкционного несилового назначения;
4) стеклопластики для целен тепло-звукоизоляции;
5) стеклопластики специального назначения;
6) стеклопластики электроизоляционные.
Композиции стекловолокнистых материалов с пластиками
обладают высокой прочностью на разрыв и удар, устойчивостью к
агрессивным средам н атмосферным реагентам, термостойкостью,
прозрачностью и хорошими электрическими свойствами.
Для получения стеклопластиков с высокими механическими
свойствами большое значение имеют повышенное содержание
стеклянного волокна в композиции, диаметр волокна, адгезия
смолы к стеклу, упругость формы и давление при прессовании
(рис. 32 и 33).
Уменьшение диаметра стеклянных волокон обеспечивает
некоторое увеличение прочности стеклопластика. Однако
коэффициент использования прочности волокон в нитях и тканях с
уменьшением их диаметра несколько понижается. Это объясняется тем,
что склейка тончайших волокон затруднена проникновением клеящей
среды в чрезвычайно мелкие капилляры, образующиеся между ними.
Коэффициент использования прочности стекловолокнистого
наполнителя повышается при равномерном натяжении отдельных волокон
в нити диаметром 7—il2 мк.
Глава //. Стеклопластики
893
В зависимости от назначения стеклопластики могут обладать
любыми заданными физико-химическими свойствами.
По сравнению с металлами
пластмассы, армированные
стекловолокном, дают материалы с
исключительно благоприятным соотношением
прочности и веса (табл. 37).
<ь > 1
1И
IV
зо\
10
го зо ьо
Содержание
стекла 6 Sec %
-»»
Рнс. 32. Зависимость
прочности
стеклопластика от процентного
содержания в композиции
стекла по отношению к
смоле
1
^М I
«* 2С\
Ь
г
0 13 5 7
Длина в см
Рис. 33. Зависимость
прочности слоистых
пластиков из рубленых
нитей от их длины
/ — сопротивление
2 — сопротивление
жению
изгибу;
растя-
/ — сопротивление изгибу;
2 — сопротивление растяже
нию
Таблица 37
Характеристики удельной прочности и удельного модуля
упругости стеклопластиков и других материалов
Материал
Удельный
вес
Модуль
упругости при
растяжении в
кГ1М>- КГ-»
фактический
удельный
Предел
прочности при
растяжении в
кГ!м2\0—e
фактический
удельный
Пластик без наполнителя
(полиэфирная смола)
Стеклопластик на основе стекло-
мата (30% стекла по объему) ....
Стеклопластик на основе
стеклоткани (45% стекла по объему) . . . .
Стеклопластик на основе
параллельных стеклянных нитей (60 %
стекла по объему)
Магний
Алюминий
Титан
Сталь
Стеклянная элементарная нить . .
1,2
1.5
1.7
1.9
1.8
2,7
4.5
8
2.5
0,021
0.105
0.21
0.399
0.441
0.679
1.134
2,03
0.675
0,0175
0.07
0,119
0,21
0.245
0,252
0.252
0,252
0.266
0,84
1.47
3,22
10,64
3,64
5,67
8.82
16,8
24,5
0,7
1.05
1,89
5,6
2,03
2,1
1,96
2,1
9,8
В табл. 38—42 приведены механические свойства
стеклопластиков на основе различных стекловолокнистых материалов с
различными связующими (при комнатной температуре).
894 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
Таблица 38
Механические свойства стеклопластиков на основе различных
стекловолокнистых материалов
Вид стекловолокиистого
материала
Жгут, не склеенный из
нити, А/м=7080 (N м=
=5—7 мк) в 8 сложений .
Жгут, склеенный из нити,
NM =79-80 {dB =5-1мк)
Жгут, не склеенный из
нити, Nu =22—26(dB =9-
—11 %) в 10 сложений . . .
Нить крученая ЛГМ =10
(dB =5-7 мк)
Лента нетканая узкая
(6 мм) из нити NM=70—80%
Холст жесткий из
рубленых стеклянных нитей
(dB=10jwc)
Холст из штапельного
Ткань стеклянная марки
Вид смолы
ЭДФ (эпоксид-
но-стенальная
смола)
То же
Полиэфирная
ПН-3
Фенольная
ЭДФ
Содержание смолы
в %
20
19,9
18,5
18
24
58-60
80 (с
минеральным
наполнителем —
гипсом) 30
Предел прочности при
растяжении в kFjCM1
вдоль
8846
9800
9473
8200
8800
1400
700—900
1 5500—
| —6000
поперек
4262
4685
4956
4100
4720
2500—
—2800
суммарная
13 108
14 485
14 439
12 300
13 520
2800
1400—
—1800
1 8000—
1 —8800
Механические свойства
Таблица 39
стеклопластиков (стеклоткань, связующее
полиэфирная смола)
Свойства
Значения показателей при испытании
стеклопластиков на основе
ткани из крученых
нитей
в сухом
воздухе
во влажном
воздухе
жгутовых тканей
в сухом
воздухе
во влажном
I воздухе
Удельный вес • • •
Содержание стекла в % по весу
Предел прочности в кГ}смх на:
растяжение
изгиб
сжатие
сдвиг
Модуль г упругости в кГ см'
10~"* при:
растяжении - -
изгибе
Твердость в кГ'см1 .... • .
Прочность и а удар в кГсм\см*
1,6—1,8
53—58
2310—3150 I 2100—3150
3500—4200 3360—4200
2030—2080 [ 1680—2730
980—1610
0.105—0,175
0.14—0,2110.126—0,196
2100—2800
86,4—118.8
'&U9
5460—6020
5950—7350
2800—3500
4S00—6020
5180—7350
2150—3500
1330—2380
0,28—0.35
10.315—0,393| 0,28—0.35
2310—3080
270—297
Таблица 40
Механические свойства стеклопластиков (ровинг и рубленые нити, связующее — полиэфирная смола)
Свойства
Маты из рубленых
нитей
сухой
воздух
влажный
воздух
Формованые смеси
сухой
воздух
влажный
воздух
Тканый ровинг
сухой
воздух
влажный
воздух
Параллельный ровинг
сухой
воздух
влажный
воздух
Удельный вес
Содержание стекла в % по
весу
Предел прочности в кГ!см- на:
растяжение .
изгиб ...
сжатие
сдвиг ....
1,5—1.6
35—45
1,5-1.6
35—45
Модуль упругости в кГ!см:
при:
растяжении . . .
изгибе . . .
Твердость в кГ/см? . .
Прочность на удар в кГсм.'см*
ю-в;
[050—1610
1750-26G0
1260—1820
840-1190
9100—1610
1610-2590
1050-1820
0,058-0,126
0,07-0,14 10,056-0,12б|
1960-2800
70,2-113,4
350-1260
700—2100
1050-1820
0,035-0,014
280-1260
630-2100
910-1820
1,7—1,9
55—75
1,7-1,9
50-70
2450-4200
2800-3850
2100—4200
2450-3850
5500-91000
7000—1400о|
3500-5250
0,021—0,136
16,2-54
0,14-0,28
|0,175—0,028)0,014—0,26б|
216-324
0,035-0,049
5180-91000
6440-1400о|
2800—5250
0,28—0,49
270—378
896 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
Таблица 41
Механические свойства некоторых стеклопластиков на основе
стеклоткани
Свойства
Стеклоткань—|
эпоксидная
смола
Стеклоткань—|
кремннйорга- i
ническая смола
Удельный вес
Содержание стекла в вес. %
Предел прочности в кПсм2 при:
растяжении . •
изгибе
сжатии
Модуль упругости в кГ1см*Л0~* при:
растяжении
изгибе
Прочность на удар в кГсм'.см* . .
1,8—1.9
66-73
3500—4200
4550—5390
3500—4900
0,21—0,28
0,21—0,28
97—135
1.7—1,85
60—70
2100—2800
2240—3150
1050—1470
0,14—0,21
0,175—0,245
108—135
Таблица 42
Механические свойства полиэфирных стеклопластиков на основе
стеклоткани, матов и металлов
Свойства
Предел прочности в
кГ/СМ? на:
Удельный вес
Содержание смолы в% .
Стеклянная ткань
простого
переплетения
2500—4000
2812
1,8
40,0
направленная
5700
7030
1,8
40,0
тканый
ровинг
1600
2109
1.2
Мат нэ
стеклянного волокна
1050
2319
1.5
62.0
Мягкая
сталь 1
5630
7,8
Алюминий
1406
2.7
Электроизоляционные свойства, химическая устойчивость и
теплостойкость стеклопластика зависят от химического состава
стекловолокна и от свойств связующего. От стекловолокна зависят
прочность на разрыв и изгиб и модуль упругости (табл. 43). От смолы
Глава II. Стеклопластики
897
зависят прочность на сдвиг и сжатие, ползучесть и текучесть,
электрические, химические и термические свойства, огнестойкость,
поглощение воды и твердость. Сравнительные свойства
стеклопластиков и смол для производства стеклопластиков приведены в табл. 44.
Тепловые свойства стеклопластиков и других материалов даны в
табл. 45.
Таблица 43
Свойства стекловолокна, полиэфирной смолы и стеклопластика
Свойства
Стекловолокно
■15
С х
Стеклопластик
(ткань—поли
эфирная смола)!
Пластик
(хлопчатобумажная
ткань с
полиэфирной смо
л ой)
Плотность (удельный вес) -
Предел прочности в кГ>мМ2
при:
разрыве
изгибе
сжатии
Модуль упругости в кГ1мм*х
Х106
Прочность на удар
в кГ см. см:2
Коэффициент расширения
на СС\Ф
Поглощение воды в % за
24 часа при комнатной
температуре
Теплопроводность в
ккал/ мчас °С
2.54
8400—17500
0.7
0.3
0.144
1.30
420
910
1470
0,021
1.62
100
0,4
0.024
1.5-1.9
2450—7000
3500—8750
1400—3150
0,07—0.42
81—216
7—25
0.2—1
0.03—0.05
1.4
350—700
630—1260
2800
0.028—0.042
6.48—10.8
0.8
Таблица 45
Тепловые свойства стеклопластиков и других материалов
Материал
Коэффициент
ленейного
расширения иа
IMO6
Теплоемкость
Теплопроводность при 66°С
в ккал\м час°С
Сталь
Полиэфирная смола
Стекло Е
Мат с полиэфирной смолой
(25% стекла по весу)
Ткань с полиэфирной смолой
(65% стекла по весу)
100—190
900—1100
50
250—320
90—110
0.10—0.12
0,20
0,20
0,31—0,33
0,26—0,28
0.341—0.403
0.149
0.892
0.124—0.186
0.186—2,98
4*1 Ь '■
Сравнительные свойства основных смол, применяемых для стеклопластиков
Таблица 45
Свойства
Удельный вес • • .
Окрашивание . . .
Отверждение . . .
Давление при фор-
Механическне
свойства
Электрические свой-
! Гидрофобность . .
Теплостойкость . .
Воспламеняемость.
Основной иедоста-
Основные преиму-
Термореактивные
полиэфирные
1,2
Очень хорошее
эпоксидные
1,2
Хорошее
Нет
1
Очень слабое — среднее
|
фенольиые
1.2
Ограниченное
Очень слабое-
высокое
1 |
Очень хорошие
1
Очень хорошая
Хорошая
Усадка прн
отверждении
Жидкое
состояние перед
отверждением
Прекрасная
Отличная
Слабо горнт
Плохое"
освобождение из
формы'
Слабая усадка
Очень хорошая
| меламиновые | силиконы
1.4
Очень хорошее
1,4 1
Хорошее
Есть
Среднее—очень
высокое
Отличная
Слабое—высокое
Отличные
Хорошая
Прекрасная
Сгмозатухает 1 Не горит
Окрашена
Хорошие общие
свойства
Дугостой кость
Теплостойкость
Термопластичные
ПОЛИСТИрО.1
1.07
Прекрасное
полихлорвинил
1.4
Очень хорошее
Нет |
Очень
высокое
Высокое
Хорошие 1 Очень хорошие
Хорошие
Прекрасная Очень хорошая
Слабая
Слабая
Слабая—сред- '
НЯЯ
Плохая теплостойкость
Невысокая
СТОИМОС |
Устойчивость к
воздействию 1
пламени I
1
Глава //. Стеклопластики
ЙЮ
2. АССОРТИМЕНТ И СВОЙСТВА СТЕКЛОПЛАСТИКОВ
Стеклотекстолиты представляют собой листовые многослойные
электроизоляционные материалы, получаемые прессованием
параллельно сложенных стеклянных тканей, пропитанных
термореактивными или другими смолами. Наилучшими по теплостойкости
являются стеклотекстолиты на кремнийорганических связующих.
Ниже приведены свойства стеклотекстолита марки СТ (ГОСТ
2910—54).
Предел прочности в кГ/слР не менее при:
растяжении 900
статическом изгибе (параллельно слоям) 1300
Удельная ударная вязкость в кГсм см* 35
Сопротивление раскалыванию в кГ 225
Удельный вес • 1.65—1,85
Водопоглощаемость в % после пребывания в воде 24 часа
(при толщине листа материала 4 мм) 2
Теплостойкость при изгибающей нагрузке в СС 180
Удельное объемное электросопротивление в ом см:
исходное состояние 10,а
после выдержки во влажной атмосфере 10"
Диэлектрическая проницаемость Не более 8,5
Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте КРгц. 0.03
Средняя пробивная напряженность электрического поля
в Кб мм при толщине листа материала 2—3 мм .... 10—12
Стеклянный шпон представляет собой склеенные во
взаимно-перпендикулярном направлении два и более листа из
однонаправленных волокон (диаметром 6—20 мк), обеспечивающие равнопрочный
материал (стеклофанеру). Склеивание производят смолами БФ-3 и
другими. Электротехнический стеклошпон для изготовления мика-
лентных материалов имеет толщину 10—15 мк.
Ниже приведены свойства стеклошпонов толщиной 25—35 мк.
Предел прочности при растяжении в кГ/мм"1:
вдоль волокон 18—20
поперек волокон 16—18
Удлинение в % 3—4
Теплостойкость при 200° в час 6—7
Удельное объемное электросопротивление в ом-см:
в исходном состоянии 10й—1015
при 200°С 10"—1013
после пребывания в воде в течение 24 час 10,а—1013
Диэлектрические потери при частоте 107 гц 0,011—0,018
Пробивное электрическое напряжение в кв мм: 18—20
при 200е 11—12
после пребывания в воде в течение 24 час 14—16
Стекловолокннт (АГ-4) представляет собой пластмассу,
упрочненную стекловолокном. Для его получения в фенольный лак или
смолу другого состава вводят короткое стеклянное волокно
бесщелочного состава, которое в ньм равномерно распределяется. Затем
формуют различные детали и производят полимеризацию изделий.
Свойства стекловолокнита даны ниже.
Предел прочности при статическом изгибе в кГ.'см* . 765—1063
Удельивя удвриая вязкость в кГ см sm' 22,6—26.4
Удельный вес в г см1 1,65—1,8
Водо nor лоща емоаь за 24 часа в % • . . . 0,17—1,38
Теплостойкость по Аиртеису в °С 140—150
Удельное объемное электросопротивление в см см прн:
21)° Ю'»— 10й
90е 10*-10«
Удельное объемное электросопротивление после
увлажнения в ом-см Ю7—101а
Пробивное напряжение в кемм 4,1—14,8
900 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
Конструкционные стеклотекстолиты изготавливаются на основе
стеклянных тканей и содержат 30—35% смолы.
Процесс изготовления стеклотекстолита состоит из пропитки
тканей, ее резки, сортировки и сборки пакетов, их прессования и
дополнительной термообработки (для электротехнического
стеклотекстолита). На контактных смолах стеклотекстолит изготавливают
при низких давлениях. По такому способу получают
крупногабаритные и сложные изделия из стеклотекстолита.
Конструкционный стеклотекстолит обладает большой прочностью
(при малом весе), благодаря чему находит применение для
облицовки автомашин, судов, самолетов и других целей.
Свойства стеклотекстолита для конструктивных целей
приведены в табл. 46.
Таблица 46
Свойства конструкционного стеклотекстолита
Свойства
Стеклотекстолит марки
КАСТ
КАСТ-1 КАСТ-В
Удельный вес в г/си3
Водопоглощаемость после пребывания в
воде в течение 24 час
Предел прочности при растяжении в
вдоль основы
, утка . .
1.8—1.91
1.5—2,0
3200—3400
1750-2600
1.7-1.8
1.8—4.0
1750—2G0O
1500—2000
1.81—1.84
1.5
3240—3780
1480—2430
Электроизоляционные стеклопластики. В электротехнике и
машиностроении применяют пластмассы, армированные стеклянной тканью
и другими стекловолокнистыми материалами: стеклотекстолиты,
стеклолакоткани, стеклошпон и стекловолокнит (типа АГ-4).
Стеклолакоткани применяют в качестве электроизоляционного
материала. Ниже приведены данные стеклолакоткани марки ЛСК-7
толщиной 0,15 мм, изготовленной на основе стеклянной ткани марки
«Э» (ГОСТ 8481—61).
Предел прочности при растяжении (по основе) в кГ}млО . . 5—6
Удельное объемное сопротивление в ом-см:
в исходном состоянии ... 10м
при 180э ... 10"
после пребывания в воде в течение 24 час . . ... 1010
Пробивное электрическое напгяжение в ке мм: 4,5
поелj пребывания в воде 24° 1,5
прн 180& 3,0
3. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОПЛАСТИКОВ
Материалы для изготовления стеклопластиков
Армирующие стекловолокнистые материалы. Для изготовления
стеклопластиков применяют материалы из непрерывного н
штапельного стеклянного волокна. Из непрерывного стеклянного волокна ис-
Глава //. Стеклопластики
901
пользуют резаное волокно и маты из него, нити и ткани из
некрученого (ровинг) и крученого волокна, стекловолокнистые
анизотропные материалы СВАМ.
Для получения конструкционных и электроизоляционных
стеклопластиков (стеклотекстолита) применяют стеклянные ткани из
непрерывной крученой нити бесщелочного алюмоборосиликатиого
состава, различной плотности, толщины и переплетения. Для этих же
целей находит применение стекловолокнистый анизотропный
материал СВАМ (стеклошпон), представляющий собой композицию из
непрерывного стеклянного волокна, перекрестно ориентированный в
клеящей среде.
Штапельное стеклянное волокно для производства
стеклопластиков применяют в виде крученой и некрученой нити, пряжи, матов
и тканей. Остальные виды стеклопластиков, главным образом
формованных, могут быть изготовлены из волокна стекла щелочного
состава как непрерывного, так и штапельного. Однако материалы
■на основе непрерывного стеклянного волокна обеспечивают
получение стеклопластиков с большей механической прочностью, чем из
штапельного волокна.
Особый интерес для этих целей представляет применение
тканей из некрученых нитей (ровинг) — равномерно натянутые нити,
которые перерабатываются в ткани на специальных ткацких
машинах. По прочности этот вид стеклянной ткани занимает
промежуточное положение между тканью из крученой нити и матом из
стеклянного волокна. Ткани из ровинга обладают хорошей пропи-
тываемостью и меньшей стоимостью по сравнению с тканью из
непрерывных крученых нитей. Материалы из штапельного волокна
используют для производства тех стеклопластиков, в которых их
прочностные характеристики не определяют свойства изделия.
Маты из резаного стеклянного волокна применяют для стекло-
пластяков самого различного назначения. Если для связки коротких
стеклянных нитей в маты применяют органические клеи и пропитки,
то мат называют «химически-связанным». Для получения
«механически-связанного» мата из резаных нитей их прошявают,
обвязывают проволокой и обклеивают стеклянной тканью, фольгой и
другими материалами.
Обработка стекловолокнистых материалов.
Для резки стеклянных нитей и изготовления из них матов листовых
или формованных применяют специальные вертикальные машины.
Стеклянная нить (рис. 34) в виде жгутовой поковки 1 через
натяжные валики 2 поступает в приспособление для резки волокна 3,
находящееся в верхней части машины, из которого оно падает на
конус 4, вращающийся от воздушной турбинки и равномерно
распределяющий волокно по поперечному сечению камеры 5.
Падающие резаные нити оседают на металлическую сетку или форму 6 из
перфорированного листового материала, закрепленного на
вращающемся столе. Полученную заготовку для связывания опрыскивают в
камере водной эмульсией полиэфирной смолы с тем, чтобы
обеспечить снятие формы с пресса без разрушения и последующего
помещения ее в сушильную камеру для отверждения.
При получении текстильных стеклянных волокон для склеивания
волокон в одну прядь и уменьшения трения их друг о друга при-
902 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
меняют замасливатель. Однако он ухудшает адгезию лаков и смол
к стекловолокннстым материалам, и поэтому должен быть удален
при использовании стеклянных тканей для стеклопластиков. Кроме
того, ряд смол, особенно полиэфирные и силиконовые, для более
прочного их сцепления и связи со стеклом в композиционном
материале требуют специальной обработки стеклянных тканей перед
пропиткой.
Узел резни
Рис. 34. Схема резки стекловолокна
и вакуумной укладки на форму
Поэтому стеклянные ткани, применяемые в композиции с
пластиками, освобождают от замасливателя.
Обычно замасливатель, применяемый для стеклонити, имеет в
своем составе углеродсодержашее и летучие вещества. Для их
удаления стекловолокнистые материалы отмывают или термически
обрабатывают. Ткань отмывают в горячей воде с эмульгатором или
же в органических растворителях. Термообработку ткани ведут при
температуре 550—600СС длительностью до 1 мии. или при более
низкой температуре более длительное время.
Содержание замасливателя в стеклянной ткани после его
удаления не должно превышать 0,1—0,2°/0.
Глава //. Стеклопластики
903
Термическую обработку стеклоткани можно осуществлять по
следующей схеме (рис. 35). Стеклоткань с рулона / через систему
Рис. 35. Сх^ма технологического процесса термохимической
обработки стеклянной ткани
/ — рулон стеклоткани; 2 — натяжные валики; 3 — печь для удаления замас-
ливателя; 4 — первая ванна для пропнткн; 5 — первая камера сушки; 6 —
вторая ванна для пропитки; 7 — вторая камера сушки; 8 — устройство для
намотки стеклоткани
натяжных валиков 2 поступает в нагревательную камеру (печь 8).
в которой проходит термическую обработку до почти полного
удаления замасливателя.
После удаления замасливателя стеклянная ткань значительно
хуже работает на истирание и многократный изгиб и легко
адсорбирует влагу. Для придания ткани эластичности и гидрофоб-
ности ее подвергают специального вида химической обработке
(финиш-процесс) однованным или двухванным способом. Обычно для
этих целей применяют так называемые пропилаппреты, например
кремнийорганические соединения (винилтриэтоксилан, гамма амино-
триэтоксисилан и др.) или же водный раствор метакрилатохромово-
го хлорида («волан»), водный раствор полиэфирной смолы,
поливини л ацетат, а также другие вещества, улучшающие адгезию смол
к стеклянному волокну.
Некоторые виды аппретов для повышения гидрофобно-адгези-
онных свойств стеклотканей из алюмоборосиликатных
стекловолокон к различным связующим приведены ниже.
Аппреты
Винилтриэтоксисилан
Хромовый комплекс соляной и метакрн-
ловой кислот
1 Гамма-аминопропилтрнэтоксисилан
Связующие
Полиэфирная смола
Эпоксифенольная смола
После химической обработки стеклоткани ее можно окрашивать.
Для этой цели во вторую ванну добавляют соответствующий
пигмент. Пройдя сушильную камеру, ткань приобретает мягкость и
иесминаемость.
904 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
Связующие для получения стеклопластиков. В качестве
связующих для получения стеклопластиков применяют полиэфирные,
эпоксидные, кремнийорганические, фенольные, карбамидные смолы, а
также эфиры поливинилового спирта и ряд других
высокомолекулярных соединений.
Для улучшения адгезии пластиков к стеклянным волокнам
необходимо, чтобы связующие и клеящие вещества (смолы, лаки, клей)
обладали функциональными полярными группами определенной
структуры. К таким группам относятся гидроксильные (—-ОН),
карбоксильные (—СООН), эфирные (—ОСО), амидные (—Н2) и
некоторые другие.
Большое значение для производства крупногабаритных
стеклопластиков имеет также применение связующих холодного
отверждения, особенно эффективно применение полиэфирных смол,
полимеризирующихся на воздухе.
Способы производства стеклопластиков
и изделий из них
В зависимости от типа стеклопластика (типа и характеристик
применяемых смол, стеклянных наполнителей и весовых
соотношений между ними), а также конфигураций и размеров формуемых из-
Рис. 36. Схема контактного способа формования
1 — форма; 2 — разделительный слой; 3 — мат, ровинг нли ткань ее
смолой
Рис. 37. Схема формования в вакуумной камере
I — форма; 2 — сосуд со смолой; 3 — патрубок к вакуум-насосу; 4 — зажим;
$ — прокладка; 6 — разделительный слой; 7 — наполнитель со смолой
Глава II. Стеклопластики
905
делий применяют следующие способы производства:
1) контактный метод формования с использованием одной
формы;
2) формование с применением низкого давления;
3) формование методом нагнетания (или засасывания) смолы;
4) метод компрессионного формования при низких давлениях
в горячих формах;
5) метод компрессионного формования при высоких давлениях
в горячих формах;
6) метод горячей прокатки через валки.
Контактный метод формования изделий из стеклопластиков с
использованием одной (наружной или внутренней) формы.
Формование идет без применения давления и обычно при комнатной
температуре. Одна сторона изделия (формуемая на форме) имеет
глянцевый вид и точные размеры в отличие от противоположной
стороны, которая неровна и сильно шероховата. Этот метод формования
осуществляется нанесением на форму вручную стеклоткани или стек-
ломатов и полиэфирной смолы или набрасыванием на нее с помощью
специальных машин стекловолокна, пропитанного полиэфирной
смолой. Кроме того, применяют центробежный вариант формования,
формование намоткой на дорны и формование протяжкой
пропитанных волокон через фасонную головку (рис. 36).
Формование с применением (рис. 37) низкого давления,
передаваемого через эластичный мешок или диафрагму (рис. 38). Давление
на материал, отверждаемый на форме, достигается с помощью ваку-
Рис. 38. Различные способы компрессионного фор
мования стеклопластиков
а — гибким плунжером; б — штампованием; в —
прессованием (до и после прессования) / — пластина пресса; 2 —
смола; 3 — упрочнитель; 4 — фсфмуемое изделие: 5 — верхняя
форма; €—паровая камера; 7 — нижняя форма; 8 —
направляющий стержень; 9 — запор; 10 — формовочный состав
906
Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
Рис. 39. Схема технологической
материалов из стеклопластиков
рейшн»,
а — общий вид установки;
ума, создаваемого между жесткой формой и мешком (мембраной),
или давления воздуха или водяного пара с наружной стороны
поверхности мешка (диафрагмы). Отверждение ведут обычно при
нагревании, что значительно ускоряет процесс. Тыльная сторона
изделия (соприкасающаяся с резиновым мешком) имеет лучшую
поверхность, чем при контактном методе формования.
Формование методом нагнетания (или засасывания) смолы в
рабочее пространство между частями формы, куда предварительно
заложена заготовка из стеклянного волокна (полученная, например,
на машине типа Буш). Метод пригоден для изготовления изделий
простейшей конструкции
Глава 11. Стеклопластики
907
Метод компрессионного прессования при низких давлениях в
нагреваемых металлических формах или между горячими плитами
(рис. 38). В матрицу закладывают полученную заранее заготовку
изделия из стекловолокнистого наполнителя. Затем в форму
заливают необходимое количество полиэфирной смолы и опускают
пуансон, который заставляет полиэфирную смолу перемещаться,
пропитывать наполнитель и заполнять всю оформляющую часть пресс-формы.
Этот метод применяется также для изготовления листовых и
гофрированных материалов. В этом случае пропитку наполнителем
производят при низком давлении прессования (производство листов
из глакрезита) или заблаговременно до укладки заготовок между
плитами пресса (производство гофрированных листов периодическим
методом).
Метод компрессионного прессования при высоком удельном
давлении в нагреваемых металлических формах. Этот метод
практически ничем не отличается от обычного компрессионного метода. Для
переработки в изделия здесь используют готовую смесь рубленого
стекловолокна с небольшим (25—35%) количеством полиэфирной
смолы.
Линия пола
21508
47264
линии производства кровельных
(фирма «Файлон Пластика Корпо-
США)
б — технологическая схема
Производство непрерывных гладких и гофрированных
материалов из стеклопластиков. Непрерывное производство
стеклопластиков осуществляется на конвейерных установках.
Технологическая линия с использованием холста из рубленых
стеклонитей имеет следующие основные узлы (рис. 39):
1) установку для изготовления холста из рубленых
стеклянных нитей;
2) у~ел пропитки холста, армирование его нейлоновыми или
стеклянными нитями, сборки пакета и отжатия воздушных включений;
3) формующий агрегат;
4) полимеризационную камеру;
908 Раздел четвертый. Стеклянное волокно и стеклопластики
5) устройство для охлаждения и снятия целлофана;
6) тянущее устройство;
7) узел продольной резки;
8) узел поперечной резки отформованных листов;
9) стол браковки материала.
Процесс получения листовых и гофрированных материалов
сводится к следующему. Стекловолокнистый материал в виде ткани
или холста из рубленых нитей накладывается на лист целлофана,
после чего на него наносят струю полиэфирной смолы. Далее
следует наложение второго листа целлофана, который прижимают к
холсту при помощи обрезиненного металлического валика.
Перед полимеризационной камерой устанавливаются три
калибровочные деревянные планки, образующие волнистую щель для
предварительного формования продольной волны в стеклопластике.
С целью упрочнения стекловолокнистого холста его армируют
с одной или двух сторон нейлоновыми или стеклянными нитями,
укладываемыми на заданном расстоянии друг от друга.
Отформованный плоский или гофрированный лист стеклопластика, выходя из
полимеризационной камеры, подвергается охлаждению. Далее
следуют отпаривание целлофана, резка стеклопластика и сортировка.
Для выбора более рационального метода переработки
необходимо иметь в виду, что первый, второй и третий методы не требуют
сложной оснастки и оборудования. По данным некоторых фирм, за
8-часовой рабочий день с одной формы можно снять 2—3 изделия
средней площадью 6—12 м2. Повышение производительности за счет
увеличения числа форм вызывает необходимость большого
увеличения производственных площадей и числа рабочих.
Первый и второй методы наиболее пригодны для получения очень
сложных и больших изделий (корпусов судов, автомашин и др.).
Третий метод представляет особенно большой интерес для массового
производства небольших обтекателей радиолокационных станций для
самолетов и др. Производство изделий этим методом легко
механизируется и может быть поставлено иа конвейер.
Четвертый, пятый и шестой методы являются
высокопроизводительными и могут применяться при массовом производстве:
четвертый для изготовления крупных изделий (корпуса стиральных
машин, вагонеток и др.), пятый — для многих мелких деталей и
шестой — для массового производства гладких и гофрированных
рулонных материалов.
Можно рекомендовать следующие принципы выбора методов
производства стеклопластиков и изделий из них в -зависимости от
габаритов изделий и величины заказа
1. Для переработки небольших изделий весом не более
нескольких килограммов рекомендуется компрессионное прессование при
высоком и низком давлении (например, изготовление стекловолок-
нитов).
2. Для изделий средних размеров весом до нескольких
десятков килограммов и емкостью до 1—1,5 ж3 (вагонетки, корпуса сти-
Глава II. Стеклопластики 909
ральных машин, обтекатели и др.) применяют следующие методы
производства:
а) контактное формование стеклопластиков на основе
стеклоткани и стекломатов при ручном производстве;
б) формование вакуумное и в автоклавах стеклопластиков на
основе фенолыюформальдегидных и других смол;
в) формование методом нагревания смолы в формах,
заполненных стекловолокнистой заготовкой;
г) формование пустотелых изделий типа оконных рам.
3. Для изделий крупных размеров рекомендуется контактное
формование с помощью штукатурной машины.
4. Для изготовления труб применяют:
а) метод намотки;
б) метод центробежного формования;
в) метод непрерывного производства труб.
ЛИТЕРАТУРА К РАЗДЕЛУ ЧЕТВЕРТОМУ
1. Асланова М. С, Волокно, нити и ткани из стекла, М.,
Гизлегпром, 1945.
2. Асланова М. С, Влияние различных факторов иа
механические свойства стеклянных волокон, «Стекло и керамика> № 11,
1960.
3. Асланова М. С, Высокотемпературоустойчивые
неорганические волокна и их свойства, «Стекло и керамика» № 9, 1960.
4. Б у р о в А. К., Андреевская Г. Д., Стекловолокнистые
анизотропные материалы и их техническое применение, М.? Изд-во
АН СССР, 1956.
5. Гинзбург С. С, К о р е л и ц к а я О. М., Применение
фильтрующих тканей из стекловолокна в цинкобелильном производстве,
«Химическая промышленность» № 7, 1956.
6. Г о р я и н о в а А. В., Стеклопластики в машиностроении, М.,
Машгиз, 1961.
7. Изделия из стеклянного волокна, Сборник технических
условий ВНИИСВ, М., 1960.
8. Коллектив авторов, Технология стекла, М., Госстройиздат.
1961.
9. Научно-исследовательские труды ВНИИСВ. Сборник 3, М.,
Гизлегпром, 1952.
10. Научно-исследовательские труды ВНИИСВ. Сборник 4, М.,
Гизлегпром, 1953.
П. Научно-технический информационный бюллетень ВНИИСВ,
№ 3(30), 1956; № 5(38), 1957.
12. Научно-исследовательские труды ВНИИСВ. Сборник 5,
Гизлегпром, 1957.
13. Научно-исследовательские труды ВНИИСВ. Сборник 6,
Гизлегпром, 1959.
14 ПянягюкР М., А та р я т п я я ИТ К.. К п ж у тго в я Н В.,
910
Литература
О стеклянных фильтровальных тканях, «Химическая
промышленное^ № 3(9), 1954.
15. Производство и применение стекловолокнистых материалов
для строительства. Каталог изоляционных материалов, М., Госстрой-
издат, 1958.
16. Сборник научно-исследовательских работ ВНИИСВ, вып. 2,
М., Гизлегпром, 1952.
17. Составы стекол для производства стеклянного волокна, М.,
ЦИИНТИ легкой промышленности, вып. I, I960.
18. С о р о ч и ш и н А. Г., Стеклопластики, М., Госстройиздат,
1961.
19. Стеклянное волокно, Библиографический указатель; вып. 1,
ВНИИСВ и ГПНТБ СССР, М., Внешторгиздат, 1959; вып. 2, М.,
Внешторгиздат, 1961.
20. Стеклянное волокно и изделия из него, М., Госхимиздат,
1961.
21. Стеклянное волокно (пер. с франц.), М., Гизлегпром, 1959.
22. Стеклянное волокно и его применение в строительстве, М.,
Промстройиздат, 1956.
23. «Строительные материалы» № 5, 1960.
24. Физико-технические свойства и применение
стекловолокнистых материалов, М., Гизлегпром, 1949.
25. Черняк М. Г., Свойства и применение стеклянного
волокна при ремонте электромоторов, М., Гизлегпром, 1945.
26. Ч е р н я к М. Г., Разумов А. С, Декорирование
сортовой посуды стекловолокном, «Легкая промышленность» № 2, 1953.
27. S h a n d E. В., Руководство по технологии стекла, Нью-Йорк,
1958.
28. Carroll Porczynsky С. L. Неорганические волокна,
Лондон, 1958.
29. Baker В. А., Структура из стеклопластиков, Лондон, 1957.
30. М о г е 1 Р. Н., Силиконы и их применение с текстильными
материалами из стекла, Париж, 1961.
Раздел пятый
ТАРНОЕ И СОРТОВОЕ СТЕКЛО
Глава I
СТЕКЛЯННАЯ ТАРА
1. КЛАССИФИКАЦИЯ И АССОРТИМЕНТ СТЕКЛЯННОЙ ТАРЫ
Стеклянной тарой называют стеклянную посуду,
предназначенную для расфасовки, транспортирования, хранения и потребления
различных жидких, полужидких и твердых промышленных н
сельскохозяйственных продуктов. Сюда относятся различного вида
стеклянные бутылки, банки, бутыли, флаконы, склянки и др.
Стеклянную тару разделяют на два основных вида:
узкогорлую — с внутренним диаметром горла до 30 мм,
используемую для жидких продуктов;
широкогорлую — с внутренним диаметром горла свыше 30 мм,
используемую, как правило, для полужидких и твердых продуктов.
Ниже приведены классификация стеклянной тары, а также
ассортимент вырабатываемой узкогорлой (табл. 1) и широкогорлой
(табл. 2) тары.
Классификация стеклянной тары
Узкогорлая тара
1
Широкогорлая тара
продуктов
а) Из полу белого стекла:
Бутылки для пастеризованного
молока и сливок
Бутылки широкогорлые для
консервов
Байки, бутыли и стаканы для
консервов
A. Для пищевых
а) Из обесцвеченного стекла:
Бутылки фигурные „Нежинская рябина"
Бутылки для вина и лнкеро-во ючных
изделий
б) Из полубелого стекла:
Бутылки для жидких консервированных
продуктов
Бутылки граненые и фчгуриые для лике-
ро-во точных изделий
Бутылки для водки
Бутылки для растительных масел
в) Из темно-зеленого стекла:
Бутылки для пива, минеральных вод и
безалкогольных напитков
Бутылки для шампанских вин
Бутылки для внногра шых вин
Б. Для парфюмерии и косметики
а) Под притертую пробку
1 группа — флаконы со шлнфованно-полированной поверхностью
2 группа — флаконы, вырабатываемые в полированных формах или с
художественной матовой обработкой
8 группа — флаконы из цветного стекла или с матовой поверхностью, а также
сложных конфигураций
4 группа — флаконы, вырабатываемые в обычных формах
б) Под винтовой колпачок
Четыре группы тех же характеристик, что и флаконы под притертую пробку
Флаконы и банки выпускаются различных размеров по емкости и форме
B. Для химических продуктов
Используются любые виды узкогорлой
стеклянной тары из полубелого и окрашенного
стекла
а) Из полубелого стекла:
бутылки для кислоты; для
прочих продуктов могут быть
использованы любые виды
широкогорлой тары из полу-
бёлиго и окрашенного стекла
912
Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
о
а
2
а.
н
•X
о
ьс
о
орлой
и
с
*
m
>>
ент
Е
орти
Асе
ч ?
х *
о
3
О
Ю
о
аЗ
ее
га
я
О
С
эг
X д
F JQ
о п
X га
*
*
a
о.
со
(X
i£
Р ас
с?^
ос
га
О
BIIL'dV
-EH УИв
HFFHITlOHf]
=3
с;
X
о
О
ловное
оэначе-
чеиие
>> о
Я
О
X
Наимеяовани
о
О
оо
г»
<о
m
•^
СО
см
со
о
о
а
в
ш
s
Б _
«
<
сцвс
ное
Ш я
с =•
§ 3
см ■*■ 1
О 1Л 1
ю «моем I
ОО 1|<D II 1
CM +lvO TI 1
см Д 1
см 1
СМ СО т1 I
оо—-ем—• 1
ю Ч°° 41 1
- 1Л
tooco - 1
^ -н
^ см 1
о 6 1
(X а
* * 1
S 8
1 1
м 2? 1
см *» 1
О О
U U
1 1
'—"
« * \
фигурна
яб,1иаи. .
О, 1
2 *° 1
Ш w 1
X
• 1
Глава I. Стеклянная тара
913
с
й**~
яК&ЯЙГ
3fH
Г
tn
i±i л
Ч
о
О)
1 °°
г-
'■О
тГ
со
CN
—
г
1 «и
аёг
^Хо » ■ » • |
й к >•
О й> «г
S =" о
ос
S СО СО т CN «
t « W W •* 'чГ
ю _|_|-« +1<м -Нем _j_,tn ц_| ю ^
О 1С О Q Q £Э
Q CN 1П Д О О
Ю -* СЧ CN Ю Ю
ООСО -TiCft jjO>C4|OOJ ОСО
•""■ 1
\а ю \
« — to -с* —«со — оо-ч "*^^
g НГ^ол-t ЦП-нО-н ^_н
Ю Ю 1Л Ю 1Л 1
tOOtO »(DO«DO«DO tCO
^-H^°)-+n+1^+! ""+1
CO тГ Ю tO С- 00
0 о 0 «5 о С
= К 2 =3 Е =
а а а а а Он
* * * * 1
й w ю й
со , ^ £2 со со
Г^ 1 t Г* Г~ |
8 § <i s g a
Н « ем н |- н
О >> >, О (J о
о fc *- Р о о
и са и и и и
3 «?
CN СО
' * 3 i
^_1ц
= « * ' * сев ев '
2 а> ЧС . о О, .
5ч = w I >>
12 « • а «■ Ь -■—4
и* **• о*
SO SO.* * © *<я 1
5ю 5 ~ • 5» *яш 1
2 « 3 в ^ 2jl *ct 1
е- о но.в ь. о f- x i
X О >> = ffi 1
ч и «* ч • 1
Рис. 14
«4<t_
Рис. 16
Рис. 18 Рис. 19
Продолжение табл. 1
8
10
и
Бутылка фигурная
плоская .Охотничья" • .
Бутылка фнгурная'ли-
керная
Бутылка для водки .
) :
ГОСТ 2073-50*
ГОСТ 2073—50*
ГОСТ 2073—50*
ГОСТ 2073—50*
ГОСТ 1094-41*
ГОСТ 2073-50*
Рнс. 9
Рис. 10|
Рис. U
Рис. 121
Рис. 13
Рис. 14
16
±0.5
16
±0,5
16
±0,5
16
±0,5
16
±0,5
18
±1
Больший
размер
102
±1.
76
±1
98
±1
60,5
±1
74
±1
130
±1,5
200
±2
200
±2
251
±2
200
±3
246
±2
430
±10
500
250
500
250
500
3000
560
±25
285
±20
560
±25
285
+25
560
±25
3200
±60
390
250
410
255
386
1150
Полубелое
Рис. 21
-D 1
Рис. 22
*- о
Рис. 24
Продолжение табл. 1
Ю
И
Бутылка для
растительных масел
Бутылка для пива,
минеральных вод,
безалкогольных налитков . . . .
Бутылка для
минеральных вод
Бутылка для
шампанских вин
ГОСТ 1094-41*
ГОСТ 10Э4-41*
ГОСТ 2073-50*
ГОСТ 2073-50*
ГОСТ 2073-50*
Рис.
15
Рис. 16|
Рис. 17
Рнс. 18
17
±0.5
17
±0.5
16
±0.5
16
±0,5
17,5
±0.5
49
±1
75
±1
73,5
±1
91
±1,5
88
±1
216
±2
244
±2
246
±3
305
±5
307
±2
270
435
500
1000
8000
310
±10
475
±15
540
±15
1045
±20
835
±15
ь295
415
780
Выработанное на
машинах
2ЛАМ-990;
на машинах!
Граама -
1030
Полубелое
Темно-
зеленое
То же
Рис. 25
=8Sp
Нис. 26
-a»rir
Рис. 27
Продолжение табл. /
Бутылка для
виноградных'внн
ГОСТ 1094-41*
Рис.
19
18
±0,5
18
±0,5
18
±0,5
±1
70
±1
79
±1
Б. Для парфюмерии я косметики
(наиболее массовые виды изделий)
Флакон для духов с i
[. притертой пробкой . . . | ЛЬ 16
ТУ МСНХ 4-53 Рис. 20
14
58
226
±2
259
±2
296
±2
375
500
750
390
+ 10
520
±15
775
±20
40
±2
348
453
638
Флачон 123;
проОка 2,1;
колиа юн
22
Темио-
зеленое
То же
Обесцвеченное
Продолжение табл. 1
1
Флакон для отеколона
с притертой пробкой . .
Флакон для духов с
притертой пробкой . . .
Флакон для одеколона
с притертой пробкой . .
Флакон под винтовой
колпачок для духов . . .
То же, для одеколона
* С июля 1963 г. вводи
2
№ 17
№ 10 ,а*
№ 10
№ 104
\ № 103
1 №62
1 № 746
гея в действ
3
ТУ МСНХ 4-58
ТУ МСНХ 4-68
ТУ МСНХ 4-58
ТУ МСНХ 4-58
ТУ МСНХ 4-58
ТУ МСНХ 4-58
ТУ МСНХ 4-58
ие новый ГОСТ 1011
4
Рис. 21
Рис.22
Рис.23
Рнс.24
Рис. 25
Рис. 26
Рис. 27
17-62
5
19
14
14
10
13,4
13.4
13.4
6
69
64
86
45
73
69
75
7
111
57
73
81
133.5
112.5
110.5
8
-
-
__
-
-
-
-
9
114
±6
22
±1
55
±3
32
±1
119
±5
96
±4
92
±4
10
Флакон
231;
пробка 24
Флакон 53;
пробка 6
Флакон
128;
пробка 15,4
57
165
138
146
11
Обесцвеченное
То ж -
•
•
•
■
<aew.75
Рис. 1
Рис. 3
Ассортимент широкогорлой стеклянной тары
блица 2
Наименование изделий
1 |
Бутылки для
пастеризованного молока и сливок
Условное
обозначение
2
1 -
ГОСТ или ТУ
3
А. Для
ГОСТ 1094—41
Внешний
в.1Д
изделия
4
пище вы
I Рис.
[ 1
Размер в мм
d
горла
5
х продз
33,5
±1
33,5
а.1
33,5
±1
D
корпуса
6
гктов
77
±3
76
±1
92
±1,5
Я
общая
7
146
±2
203
±2
261
±2
Емкость в мл
нальная
8
250
500
1000
полная
9
275
±15
550
±20
1060
+30
Вес
1 шт. в г
10
250
440
730
Вид
стекла
11
Полубелое
•
**—. евхе-ц
г~*П.О.,\
Рис. 6
Рис. 7
Рис. 8
Ь1
Рис. 9
Продолжение табл. ?
4
Рис. 2
Рис. 3
Рис. 4
Рис. 5
Рис. 6
Рис. 7
5
58.6
-КЗ
70
-1.5
58,6
-1.3
83,6
-1,5
83,6
-1.5
83.6
-1.5
6
81
±1
60
±1
64
±0.5
95
±0,5
95
±1
110
±1
7
160
+ 1
95
4-0,5
100
4-0,5
76
±0,5
106
±1
150
+ 1
8
500
200
200
350
500
1000
9
560
+ 15
230
+ 7
225
+ 7
385
±10
560
±15
1030
+ 20 1
10
Бутылка широкогор-
лая для консервов. . . .
Стакан для консервов
Банка для консервов .
Банка для консервов
СКО-58-2
СКО-70-1
СКО-58-1
СКО-83-5
СКО-83-1
СКО-83-21
ГОСТ 5717-51
ГОСТ 5717-51
ГОСТ 5717-51
ГОСТ 5717-51
ГОСТ 5717-51
ГОСТ 5717-51
350
190
155
225
270
430
Полубелое
Рис. 10
Рис. 12
Продолжение табл. 2
1
Бутыль для консервов
2
\ СКО-83-6
СКО-70-2
}
1 fCKO-83-З
f
3
ВТУ № 204-55
ГОСТ 5717-51
ГОСТ 5717—51
4
Рис. 8
Рис. 9
Рис. 1'
5
83,6
-1,5
70,6
-1,5
83,6
—1,С
6
132
±1
162
±1
162
±1
7
205
-4,5
235
^-2
235
±2
8
2000
3000
3000
9
2080
±30
3200
±50
3200
±50
10
750
Выработанная на
автомате —
10-Ю; на
полуавтомате — 1250
То же
11
Полубелое
'
•
©</-"
,иЯ
Рис. 13
h-0*-н
Рис. 15
Продолжение табл. 2
1
Бутыль для консервов
2
^ СКО-70-3
>
СКО-83-4
Баночка для крема
выдувная
\ № 103
№ 85
3
ГОСТ 5717-51
ГОСТ 5717—51
4
Рис. 11
Рис. 12
5
70,6
-1,5
83,6
-1,5
6
220
±1
220
±1
7
420
±2
420
±2
Б. Для парфюмерии и косметики
(наиболее массовые виды изделий)
ТУ МСНХ 4-58
ТУ МСНХ 4-58
Рис. 13
Рис. 14
36
36
56
1 60
62
55
8
10000
10000
-
—
9
10450
±150
10450
±150
57,0
±6
59,0
±6
10
2400
2400
91
85
11
Полубелое
•
Обесцвеченное
То же
г
-D 1
Рис. 16
Рис. 17
Продолжение табл. 2
Ю
Баночка для крема
выдувная
Баночка для крема
прессовая
№ 8а
J4 105/5
ТУ МСНХ 4-58
ТУ МСНХ 4-58
Рис. 15| 36 | : 59 i
Рис. 16| - | 63 J
В. Для химических продуктов
Бутыли для кислот
ОСТ 3236
Рис. 171
46 j 258
±1 ±2
61
30
815
±20'
-1
30000
80,0
±8
33,0
±3
31000
+1600
—1000
85.0
145,0
5000
Обесцвеченное
То же
Полубелое
Глава I. Стеклянная тара
923
Преимущества и недостатки стеклянной тары перед тарой
других видов приведены ниже.
Преимущества стеклянной тары
Гигиеничность
Сохранность помещенного в ней продукта
Прозрачность
Массовость
Возможность герметической укупорки
Оборачиваемость
Недостатки стеклянной тары
Малая механическая прочность
Относительно большой вес иа
единицу затариваемой продукции
Стеклянная тара может применяться самых разнообразных
емкостей — от 1 мл до нескольких десятков литров.
Использование возвратной тары в консервной промышленности
достигает 60%, а в ликеро-водочной 90—95%, причем
оборачиваемость бутылок здесь составляет в течение года 12 раз, а всего до
30 раз.
2. СОСТАВЫ ТАРНЫХ СТЕКОЛ
Составы стекол для выработки стеклянной тары зависят от
способов ее производства, особенностей технологического процесса
производства и требований, предъявляемых к изделиям (табл. 3).
В состав тарных стекол должны входить до 3—3,5% MgO и до
3—4% А!20з, что благоприятно влияет на основные свойства стекла;
при выработке узкогорлых изделий на машинах с капельным
питанием и на вакуумновыдувных машинах содержание AI2O3 может быть
доведено до 11—12%. .
Содержание Fe203 в обесцвеченных и полубелых стеклах
колеблется в пределах 0,05—0,5% и зависит в основном от чистоты
используемого песка. Окрашенные стекла могут содержать Fe2Os
1,5—2,5% и МпО до 2—2,5%- Полезно 2—3% Na20 заменять на КзО.
Весьма благоприятно влияет на физико-химические и выработочные
свойства тарного стекла ввод в его состав В203 и ВаО в количестве
0.5—1% каждого. Использование этих окислов дает возможность
также снизить на 2—3о/о содержание щелочей в тарном стекле.
Содержание S03 в стекле не должно превышать 0,5%.
Работы, проведенные в ЧССР, начиная с 1954 г., подтвердили
возможность вырабатывать бутылки на машинах секционного типа
из темно-зеленого стекла следующего состава (в %): Si02— 61.92;
А1203— 11.64; Fe203—1,52; МпО —0,77; СаО —7,05; МдО —4,06;
Na20 — 10,43; K2O — 2,3; S03 — 0,26.
Из темно-зеленого стекла аналогичного состава Краснодарский
стекольный завод вырабатывает на машинах 2ЛАМ бутылки; состав
стекла следующий в %: Si02 —64,22, S03 — 0,12, ТЮ2 +А1203 —
9,01, Мп304—1,09, Fe203—1,38. СаО —7,99, MgO — 0,6, Na20 —
15,48. Для ввода в состав стекла А1203 завод использует
нефелиновый концентрат, с которым в состав стекла вводится также до 42%
общего содержания щелочных окислов.
924 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Таблица 3
Способ производства и составы тарных стекол
Способ
производства стеклянной
тары
Особенности
технологического процесса выработки
Состав стекла в вес. %
RsO | RO |si08 + R2oJ
Ручное
выдувание
Выработка на
полуавтоматических машинах
ВШМ, ВВ-2
Выработка иа
фидерных
автоматических машинах
2 ЛАМ, Л-10.АВ-41
Выработка на
фидерных
автоматических
машинах 2 ЛАМ, Л-10.
АВ-4
Выработка на
прессовыд> вных
машинах типа
ЦВМ и на
прессах РВМ
Выработка на
вакуумиовыдув-
иых машинах
типа ВВМ-Ю
Технологический процесс
относительно прост и
непродолжителен; мастер-задель-
щик может приспособиться
к физико-мехаиичеекпм
свойствам стекла; может быть
использовано малощелочное
.короткое" стекло
Технологический процесс
более длителен; стекло
находится длительное время в
соприкосновении с металлом
форм, поэтому оно должно
быть более .длинным*
В составе стекла должно
быть повышено содержание
щелочей, чтобы
предотвратить зарухаиие стекла в
фидере; при этом нужно также
учитывать технологический
процесс выработки
стеклянной тары иа машинах (его
длительность, использование
компрессии)
При выработке очень
мелкой стеклотары емкостью
менее 20 мл для хорошего
ее оформления и для
четкого оформления мелкой
резьбы под винтовой колпачок
необходимо более высокое
содержание щелочей
В связи с процессом
прессования при выработке ши-
рокогорлой тары аля
оформления горла и пульки
содержание щелочных окислов
в составе стекла должно быть|
повышено
Машины питаются
стекломассой непосредственным ее
засасыванием в черновую
форму из печи; опасность
зарухаиия стекла исключена;
состав стекла приближается
к составу при ручном
выдувании
12,5—13
14—14,5
15—16
17—18
16.5—16.7
12—13
11,5—12,5
10-11,5
9-10
7,5-8
8,5—8,7
11—13
74,5—76
74—75
74—76
74—75
74,6—75
75—76
3. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛЯННОЙ ТАРЫ
Технологический процесс выработки стеклянной тары приведен
на стр. 925.
В последние годы в стекловаренные печи загружают шихту,
предварительно смешанную с дробленым возвратным и покупным
Глава /. Стеклянная тара
925
Технологический процесс выработки стеклянной тары
Стеклобой
возвратный
Стекловаренная ваииая печь
Стеклобой
покупной
Склад готовой продукции
Цех
обработки
боем, что дает более однородную стекломассу. Рекомендуемое
соотношение шихты и боя при засыпке — 70:30%. Предельное
количество боя ме должно превышать 40%. Покупной бой рекомендуетси
применять с учетом его химического состава. Отходы покупного
боя достигают 40—50%; потери возвратного боя на производстве
составляют 5%.
Ниже приведены автоматические линии производства
стеклянной тары узкогорлой (рис. 1), широкогорлой (рис. 2) и
прессованной (рис. 3) с использованием стеклоформующих машин с
капельным питанием.
Для выработки узкогорлой тары (рис. 1) используется машина
секционного типа, которая нашла за рубежом наиболее широкое
применение. Однако в тех случаях, когда приходится устанавливать
стеклоформующие машины в существующих зданиях, не имеющих
высоты, необходимой для размещения машин секционного типа,
можно использовать для выработки узкогорлых стеклотарных
изделий машины 2ЛАМ, Л-10 в сочетании с фидером ФМГ или с
фидером МП-312.
Для выработки бутылок, особенно тяжелого типа, используются
вакуумные машины типа ВВМ-10. За последнее время в практике
стеклотарных отечественных заводов стали заменять машины ВВМ-10
машинами 2ЛАМ, так как на площади, занимаемой одной машиной
926 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Рис. 1. Автоматическая линия
/ — питатель механический ПМ-312;
АВ-4; 3 — конвейер пластинчатый КП-130;
двухрукавный ПА-2; 5 ^- отжигат
Рис. 2. Автоматическая линия
/ — питатель механический МП-211;
3 — конвейер пластинчатый КП-130;
рукавный ПА-2; 5 — отжнгат
ГИИППИ'
Ми«—- <>' " *
Рис. 3. Автоматическая линия
/ — питатель механический ФМГ: 2 — пресс
3 — конвейер пластинчатый КП-130;
Глава I. Стеклянная Тара
927
производства узкогорлой тары
2 — автоматическая выдувная машина
4 — переставнтель автоматический
ельиая печь ЛН-1000Х18
производства широкогорлой тары
2 — прессовыдувная машина ПВМ-12.
4 — переставнтель автоматический двух*
ельная печь ЛН-1О00Х18
производства прессованной тары
оиая автоматическая машина РВМ;
4 — отжигательная печь ЛН-1000Х18
928 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
ВВМ-10, можно установить две машины 2ЛАМ, в результате чего
производительность установки увеличивается и себестоимость
бутылок снижается. Такая тенденция вряд ли является целесообразной.
Значительно рациональнее перевести машины ВВМ-10 на
выработку бутылок в двухъячейковых формах, что повысит их
производительность на 50—60% и даст возможность эффективно использовать
значительное количество таких машин, занятых на производстве.
Варка стекла
Обычно стекло варят в ванных печах непрерывного действия.
Для варки небольших количеств высокосортного обесцвеченного или
окрашенного стекла для парфюмерной посуды в отдельных случаях
используют горшковые печи. Размеры и конструкции
стекловаренных печей для выработки стеклянной тары определяются
количеством и цветом вырабатываемого стекла и способом выработки.
При выработке изделий ручным способом или на полуавтоматах,
а также при небольшом объеме механизированного производства
(2—3 машины) наиболее распространены печи с подковообразным
пламенем (рис. 4). В основном же стеклотарные заводы
оборудованы стекловаренными печами с поперечным направлением пламени
(рис. 5), в которых самостоятельные варочная и выработочная части
в подсводовом пространстве разделены экраном, а их бассейны
внизу соединены протоком обычно размером 300X600 мм.
Наиболее благоприятные технологические условия для выработки
стеклотары создаются при установке на стекловаренной ванной печи
трех стеклоформуюших автоматов. При этом рабочее отделение печи
получается небольших размеров, соответствующих суточному съему
стекла 8—10 т/м2 с зеркала этой части печи. Изоляция всей кладки
рабочей части печи как по бассейну, так и по верхнему строению
печи дает возможность сделать экран совершенно глухим и
поддерживать температурный режим в рабочей части печи за счет тепла
стекломассы, поступающей из варочной части печи, что создает
благоприятные условия для получения термически однородной
стекломассы.
Глубина варочной части печи зависит от цвета стекла: при
варке окрашенного стекла она должна быть не более 900 мм, полубелого
стекла—1200 мм и обесцвеченного стекла — до 1500 мм. Глубину
выработочной части печи делают на 300 мм меньше глубины
варочной части.
Размеры варочного отделения печи определяются необходимым
количеством стекломассы и заданной нормой съема стекломассы с
1 м2 зеркала печи. Суточный съем стекломассы составляет: при
высококачественном топливе на печах с поперечным пламенем
800—900 кг, на печах с подковообразным пламенем 1100—1300 кг.
Температура в зоне максимума стекловаренной печи
устанавливается на уровне 1450—1480°, причем рекомендуется
придерживаться высшего предела. Высокая температура варки стекла
необходима также тогда, когда по производственным условиям
увеличивается количество вводимого стеклобоя.
При варке стекла из содово-сульфатной и особенно сульфатной
шихты у засыпочного кармана печи должна быть высокая
температура— не ниже 1400°. Колебания температур вызывают изменения
Глава I. Стеклянная тара
929
стеялонассы
4 9 9 ФУ О
"ЯЕ
wwv&'U4rtaj&-s
Рис. 4. Стекловаренная ванная печь с подковообразным
направлением пламени
а — продольный разрез; б — план; в — поперечный разрез
930 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
о) h
21300
5200
1
'г- -
т
W
11 >i_
I
i
X
•У/'/'., /..•.- . .
Глава I. Стеклянная тара 931
Рис. 5. Стекловаренная ванная печь с поперечным направлением
пламени
а — продольный разрез; б — план; в — поперечный разрез
в потоках стекломассы и затягивание в производственные потоки
слоев застоявшегося стекла, отличного по своему составу и вязкости
от стекла производственного потока. В этом случае неизбежно
формование изделий из неоднородной стекломассы, в результате чего
механическая и термическая стойкость изделий будет низкой.
Примерное распределение температур по длине 100-тонной
ванной печи для стеклянной тары следующее:
между сыпочиой стеной н I горелкой .... 1440°
I— II горелкой 1450°
II—III . 1460°
III—IV „ 1470°
IV—V „ 1450°
V VI 1440э
у экрана 14JCP
в рабочем отделении 1330—1350°
Температура в верхней части регенераторов при шамотных
сводах не должна превышать 1250°, а при динасовых —1350°.
Опыт работы стеклотарных заводов показывает, что
недостаточная термостойкость бутылок и банок, вырабатываемых из темно-
зеленого и полубелого стекла, является часто следствием
конструктивных особенностей печей с протоком. При глубоком залегании
протока и большой глубине рабочего отделения требуется
повышенный тепловой режим как в варочном, так и в рабочем отделении;
в противном случае высота придонных остызших слоев стекла
увеличится и последние, приближаясь к производственным потокам,
будут затягиваться ими в питатели и вызывать неоднородность
стекломассы, являющуюся зачастую причиной низкой термической
стойкости стеклотарных изделий.
932 Разбел пятый. Тарное и сортовое стекло
Выработка стеклянной тары
Вырабатывают тару ручным и механизированным способами.
Отечественные стеклотарные заводы используют следующее
оборудование (табл. 4—6).
Таблица 4
Количество машин для производства бутылок
1 Области распространения
По СССР
1 В том числе по:
РСФСР
УССР
Грузинской ССР
Армянской ССР
Латвийской ССР
Литовской ССР
Эстонской ССР
Типы машин 1
ВВ-2
134
102
15
2
5
5
5
2ЛАМ | АВ-4
95
41
40
7
5
1
1
3
3
А-6
2
2
ВВМ-10
13
8
3
2
Таблица 5
Количество машин для производства консервной стеклотары
Области распростране! ня
В том числе по:
РСФСР
УСсР
Грузинской ССР ...
1 Молдавской ССР . . .
Таджикской ССР . . .
1 Азербайджанской ССР
1 Армянской ССР . . .
\ !
пвм-к
1
1 15
10
4
—
1
—
~~
1 1IBM-12
43
14
21
1
5
2
—
i
Типы машии
ПВМ-12-2
12
9
3
—
—
—
J~_
2ПВМ-3
"
5
2
1
1
1
1
~""
Л-10
2
—
—
—
—
2
~"*
ВВ-2
24
8
16
—
—
—
_ч
Глава I. Стеклянная тара
933
Таблица 6
Количество машин для производства парфюмерной посуды
Области распространен* я
По СССР
В том числе по:
РСФСР
УССР
Латвийской ССР .
2ЛАМ
10
9
1
—
1 АГ
АВ-2
10
7
3
—
Типы мал!ин
Руарнн
однорукав-
ный
3
—
—
3
ВВ-2
139
93
34
12
РВМ
5
3
2
—
Ручные
прессы
25
13
9
7 |
Таким образом, бутылки в основном вырабатывают на
автоматах 2ЛАМ и полуавтоматах ВВ-2; выработка консервных банок
полностью механизирована — автоматы ПВМ-10, ПВМ-12, ПВМ-12-2 и
2ПВМ-3; 10-литровые бутыли и небольшое количество 3-литровых
бутылей вырабатывают на полуавтоматах ВВ-2; парфюмерную
посуду вырабатывают главным образом на полуавтоматах и ручных
прессах.
Отечественные заводы приступили к модернизации стеклофор-
мующих автоматов ПВМ-12, 2ПВМ-3 и АВ-4 на выработку изделий
в двухъячейковых (сдвоенных) формах, что на 50—60% повышает
мощность этих автоматов. В стеклотарной промышленности уже
работают такие автоматы на выработке банок емкостью 0,2, 0,35
и 0,5 л.
Ручная выработка стеклянной тгры производится бригадой в
составе 7 человек, для которой необходима площадь рабочего
верстака, соответствующая 1,5 м фронта рабочей части печи, а при
отделке на «кукушке» — \ м фронта. Ширина верстака должна быть
2,2—2,5 м. Используемый инструмент: стеклодувные трубки
диаметром 7—22 мм (в зависимости от размера изделия) и длиной
1,2—1,7 м\ чугунная катальная плитка размером 150X300 мм
толщиной 20 мм\ деревянный или металлический катальник;
разводные ножницы; хватки; отделочная машинка для оформления венчика
горла изделий и формы.
Формы изготовляют из плотного чугуна с толщиной стенок
20—30 мм, по возможности всюду одинаковой для равномерного
охлаждения. Внутренние очертания формы соответствуют
изготовляемому изделию. Формы, как правило, делаются раскрывными
из двух частей, а при асимметричной форме тары или при глубоких
тиснениях .на изделии — из трех частей (редко из большего
количества). Формы закрывают педально-нажимным механизмом.
Для облегчения труда выдувальщика советскими инженерами
А. Я. Гринбергом и М С. Гандшу разработан ряд конструкций
трубок, в которых изделие выдувают с помощью особых стеклодувных
приборов.
Изготовленная вручную стеклянная тара имеет неточно
оформленный венчик горла и значительные отклонения по высоте. Такая
тара непригодна для использования при машинной расфасовке и
934 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
продень пола
Рис. 6. Фидерное питание полуавтоматов
а — вид сбоку; б — план: / — питатель; 2 — каплераспределитель; 3 — ло-
ick; 4 — отражатель; 5 — полуавтомат с черновой и промежуточной
формами; 6 — стол с чистовыми фермами
Глава I. Стеклянная тара
935
укупорке. Поэтому ручной способ выработки применяется в
настоящее время лишь для некоторых видов мелкой тары и главным
образом для крупной стеклотары емкостью 15 л и выше.
Некоторые виды тары (баночки для крема и крышки к ним)
изготовляют на ручных пружинных и эксцентриковых прессах
бригадой в составе мастера-наборщика, мастера-прессовщика и двух
относчиков. Требуемая площадь рабочего верстака соответствует
0,75—1 м фронта рабочей части печи при ширине верстака 2,2—2,5 м.
Значительно более производительным при ручном способе
выработки является изготовление узкогорлой и широкогорлой тары на
выдувных полуавтоматах ВВ-2, а прессовых изделий —
на прессовых полуавтоматах (револьверных прессах)
завода «Стекломашина». Преимущества изделий, выработанных на
полуавтоматах ВВ-2,— достаточная точность оформления венчика
горла и допустимые отклонения по высоте; недостатком этих изделий
является более неравномерное, чем в изделиях ручной выработки,
распределение стекла по корпусу и дну.
Прессованная стеклянная тара отличается большой точностью
размеров и равномерным распределением стекла во всех частях
изделия, однако прессованием можно изготовить весьма ограниченный
круг изделий.
Для дальнейшего облегчения труда, а также для увеличения
производительности полуавтоматических машин на ряде заводов
осуществлено автоматическое питание их стеклом от капельного
питателя (рис. 6).
Производительность бригад при ручной выработке стеклянной
тары приведена в табл. 7.
Таблица 7
Производительность труда и состав бригад
Виды изделия
Выдувная стеклотара
Прессовая стеклотара
Выдувная стеклотара на
полуавтоматах
Прессовая стеклотара на
револьверных прессах
Выдувная стеклотара на
полуавтоматах с
фидерным питанием
Состав бригады
! мастер-отдельщик
2 мастера-задельщика
1 баночник (для более
крупной тары)
1 отшибальщик
1—2 относчика
1 мастер-наборщик
1 мастер-прессовщик
1—2 относчика
I оператор
1 помощник оператора
1—2 относчика
1 мастер-наборщик
1 мастер-прессовщик
1—2 относчика
1 помощник оператора
1 относчик
Производительность
в шт. в смену
1500-2000 (по
0.5-литровым бутылкам)
1 2000—2500
{2000—2500 (по
0,5-литровым бутылкам)
2500-2800
1800—2000 (по
3-литровым бутылям)
1150—1200 (по
10-литровым бутылям)
936 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Выработка стеклянной тары иа автоматических машинах.
Расположение оборудования в машинно-ванном цехе механизированного
стеклотарного завода приведено на рис. 7.
Рис. 7. План расположения основного технологического
оборудования в машинно-ванном цехе механизированного
стеклотарного завода (размер цеха 60Хв4 м)
1—стекловарениая ванная печь с поперечным направлением пламени;
2 — стекловаренные ванные печн с подковообразным направлением пламени;
3 — питатели; 4 — стеклоформующие машины; 5 — конвейеры; 6 — переста-
вителн; 7 — леры; 8 — загруэчнкн шихты
Производительность стеклоформующих автоматических машин с
капельным питанием зависит от принятой скорости машины, от
оснастки питателя и машины и от установленного технологического
режима работы машины. Скорость рабочего хода машины зависит
от ее типа и конструкции, а также от размера и характера
вырабатываемого изделия. Например, скорость выработки широкогорлой
консервной стеклянной тары на прессо-выдувных машинах ПВМ-12
Глава I. Стеклянная тара
937
в зависимости от вида изделий изменяется в следующих пределах
(табл. 8).
Таблица 8
Производительность машин ПВМ-12
Наименование
изделий
Банки
Бутыли
Емкость
изделий в л
0,2
0,35
0,5
1
2
3
Вес
изделий в г
155
225
270
430
700
1040
Количество капель в 1 мин. при
1 выработке в формах
1 одинарных 1 сдвоенных
33
32
27
22
17
54
52
52
42
—
Скорость выработки 0,5-литровых бутылок на выдувных
автоматических машинах в зависимости от типа машины изменяется в
следующих ^пределах:
Тип машины
2ЛАМ
Л-10
ВВМ-10
Количество капель в 1 мин. в одно-
ячейковые формы
20-21
22-23
38
Скорость выработки различных стеклотарных изделий
(количество капель в I мин.) на секционных машинах в одноячейковых и
двухъячейковых формах приведена в табл. 9 (по данным каталогов
зарубежных фирм).
Как правило, принимают такую скорость машины, которая в
данных производственных условиях дает наибольший выход годной
продукции.
Оснастка питателя (фидера) сводится к правильному выбору
размера очка, размера и типа шамотного стержня (плунжера),
эксцентриков шамотного стержня и ножниц.
В табл. 10 приведены диаметр и длина капли стекла в
зависимости от ее веса. Жирной линией подчеркнута рекомендуемая
длина капель. Диаметр капли зависит от диаметра черновой формы;
последний является определяющим для размеров капли.
Когда отверстие воронки или черновой формы имеет поперечное
сечение овальной или другой некруглой формы, то диаметр капли
надо выбрать с таким расчетом, чтобы площадь ее поперечного
сечения равнялась площади отверстия воронки или черновой формы,
через которую эта капля могла бы пройти.
Таблица 9
1 Вес
изделий
1 в г ,
Менее
28
28
84
142
283
426
567
709
850
1134
1417
Скорость
четырехсекцисиных
узкогорлые
изделия
в одно-
ячейковых
фермах
63.2
60,2
—
41.1
36.1
28,3
28,7
20.1
19.1
13.8
10.8
в двухъ-
ячейковых
формах
105.7
107.7
—
74,3
42
-
—
—
—
—
—
шнрокогорлые
ьздеЛ'.н
в одно-
ячейковых
формах
55,6
—
48.1
39.9
29,8
23.3
18.6
15
16.2
—
в двухъ-
ячейковых
формах
—
94
73.3
—
-
—
! —
-
-
—
выработки стеклотарных
изделии
Скорость выработки на машинах
пятисекциоиных
узкогорлые
изделия
в одно-
ячейковых
формах
76.9
74.1
—
50.2
46.2
35.6
31.8
26.3
23.7
16.3
15
в двухъ-
ячейковых
формах
130,4
119.3
—
81.5
55.1
—
—
—
—
—
—
шнрокогорлые
изделия
в однэ-
ячейковых
формах
75.1
—
64,9
48.2
36,8
27.6
—
—
20,6
—
в двухъ-
ячейковых
формах
—
122.5
93.9
—
—
—
—
—
—
—
шестисекционных
узкогорлые |
изделия
в одно-
ячейковых
формах
—
—
64.7
59.5
47
42.2
33.6
28.9
24.7
18
в двухъ-
ячейковых
формах
—
—
104
82,8
-
—
—
—
—
1 —
шнрокогорлые 1
изделия 1
в одно-
ячеР.ковых
формах
—
—
77.9
57.8
49.1
33.1
29.2
22.7
24.7
—
в двухъ-
лчейковых
формах
-
147
128.8
-
-
-
-
-
-
~*
CD
СО
00
со
5*
с*
о
' ^
о
сь
о
I
Размеры цилиндрической кг
84
69
56
1 48
43
38
33
30
30
28
25
97
76
53
""«!
41
38
33
30
30
28
28
97
79
66
58
51
46
41
33 ^
36
33
30
35
94
76
69
58
53
48
43
41
36
36
33
43
109
91
79
1 69_
61
53
48
46
41
38
36
36
50
104
89
76
1 69
53
51
46
43
41
38
36
36
57
Вес
127
109
94
81
66
61
56
51
48
43
43
41
38
71
капли
130
112
97
86
Lzs.
71
63
58
56
51
48
46
43
41
85
в г
150
130
112
99
89
1 81
66
61
58
53
51
48
46
43
99
145
127
112
99
91
81
76
69
63
61
56
53
51
48
113
46
46
Длина капли
157
140
124
112
99
"L2L
84
79
71
69
63
61
58
142
53
53
51
188
165
147
132
119
ш 107
| 99
91J
84
79-
74
69
66
170
63
61
58
56
53
в мм
190
170
152
137
124
114
104
97
89
84
79
74
198
71
' 66
63
61
58
56
Длина капли в
216
193
173
155
НО
127
117
Р1Ш
102
94
89
84
227
79
74
71
69
66
63
58
мм
216
193
173
157
142
132
^122
lll2
104
99
91
255
86
81
79
74
71
69
63
61
239
213
190
173
157
145
132
122
|ll4
107
102
283
94
89
86
81
79
74
69
63
234
208
188
173
157
145
135
124
liiL
109
312
102
97
91
89
84
81
74
69
66
226
206
188
170
157
145
135
127
117
341
112
104
99
94
89
86
79
74
69
246
221
201
185
170
157
145
135
"j 127
369
119
112
107
102
97
91
84
79
74
69
23©
216
198
183
168
155
145
135
397
j 127
119
114
107
102
97
89
84
76
74
69
254
231
211
193
178
165
155
145
425
135
127
119
114
109
104
94
86
81
76
71
246
224
206
190
175
163
152
454
^ 142
1135,
127
119
114
109
99
91
86
81
76
71
262
239
218
201
185
173
160
482
152
142
135
127
119
114
104
97
89
84
79
76
стекла со сферическими концами в зависимости от ее веса
Таблица 10
Длина капли в мм
251
231
211
196
183
170
510
160
150
142
"ТзГ
127
119
109
102
94
86
84
79
74
241
224
206
193
178
539
168
157
147
140 1
132
127
114
107
97
91
86
81
76
254
234
216
201
188
367
175
1G5
155
147
140
132
119
109
102
94
89
84
79
76
246
226
211
196
595
183
173
163
152
145
137
124
114
107
99
91
86
81
79
257
236
221
206
624
190
180
170
^ 160
1150
142
130
119
109
102
97
91
86
81
Длина капли в
246
229
213
652
201
188
175
165
157
150
135
124
114
107
99
94
89
84
81
мм
257
239
221
680
208
196
183
173
т 163
1 155
140
127
117
109
102
97
91
86
84
249
231
709
216
203
190
178
170
160
145
132
122
114
107
99
94
89
86
257
239
737
224
211
198
185
175
150'
137
127
117
109
102
97
91
89
84
249
765
231
216
203
193
183
г 173
1 155
142
130
119
112
107
99
94
91
86
257
794
239
224
211
198
188
178
160
147
135
124
114
109
102
97
91
89
822
249
231
218
206
193
183
165
15С
137
127
119
112
105
99
94
91
86
850
254
239
226
211
201
188
170
155
142
132
122
114
107
102
97
94
89
907
272
254
239
224
213
201
. 18°
1 165
150
140
130
122
112
107
102
97
94
89
964
269
254
239
224
213
190
173
157
147
135
127
119
112
107
102
97
94
1021
284
267
251
236
224
201
183
168
155
142
132
124
117
112
107
102
97
94
1 077
282
264
249
236
211
193
1 175
160
150
140
132
122
117
112
104
102
97
1 134
277
262
246
221
201
183
168
155
145
135
127
122
114
109
104
102
97
1 191
290
274
259
231
211
191
175
163
152
140
132
124
119
112
109
104
99
1 247
284
269
241
218
198
1 183
168
157
147
137
130
124
117
112
107
104
94
Вес капли в
1 304
297
282
251
229
208
188
175
163
152
142
135
127
122
117
112
107
104
102
1361
292
262
236
216
198
183
170
157
147
140
132
124
119
114
109
107
104
г
1 417
277
246
224
206
"jj88_
175
163
152
145
137
130
124
119
114
109
107
1 474
282
257
231
213
196
183
168
157
150
142
•132
127
122
117
112
109
1531
264
239
221
201
188
173
163
155
145
137
132
124
119
114
112
1 588
274
249
229
208
1 193
178
168
160
150
140
135
130
122
119
114
1 644
282
257
234
216
201
185
173
163
155
145
140
132
127
122
117
1 701
264
241
221
206_
190
178
168
157
150
142
135
130
124
122
Таблица 11
Тнп шамотного
стержня
С обычным
коническим рабочим
концом (45—50°)
С заостренным
кони 1еским
рабочим концом
(20-25 )
1 Со сферическим
раСочим концом
С плоским
рабочим концом
Общий
1
*г
1
1
1 1 ,
«II
1 L
f ,
*i i_j
i !
Ф
-J
Основные размеры
вид плунжера
**5-ЫГ .
HSiJ
б *~
<20-25'
£э=
d
—а J<
!
ь\
—а. J»
л
3
П
шамотных стержней питателей
Размеры элементов стержня в -«.и при применении чаш !
элементы
а
в
с
а
в
с
а
в
с
а
в
с
обычной, глубиной 102 мм
60,3 60,3 60,3 60,3 69,9 69.9 69,9 —
686 686 686 686 686 686 686 —
44,5 57,2 63,5 69,9 76,2 82.6 88.9 —
60,3
686
63,5
60,3 60,3 69,9 79,4 79,4 79,4 79,4 79,4
686 686 686 660 660 660 660 660
63,5 69,9 76,2 82.6 88.9 95.3 101.6 108
глубокой, глубиной 127 мм
79.4 79.4 79.4 — — —
816 816 816 — — —
63.5 69.9 76.2 — — —
69,9 79,4 79,4 79,4 79,4
816 816 791 791 791
76.2 88,9 95,3 101.6 108
79.4 79.4 79,4 79,4 79,4 79,4
816 816 816 816 816 816
50,8 57,2 63,5 76,2 79.4 82
940 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Пример расчета по таблице. Дано: вес изделия 450 г, диаметр
отверстия в черновой форме 42,6 мм, диаметр воронки 41,8 мм.
В таблице находим ближайший вес капли 454 г, требуемый
диаметр капли 41 лш, которому соответствует длина капли в
152 мм.
В табл. 11 приведены основные размеры фидерных шамотных
стержней (плунжеров) со стандартным (для изделий среднего
веса), с удлиненным (для изделий легкого веса), со сферическим (для
изделий тяжелого веса) и с плоскими (для изделий очень тяжелого
веса) рабочими концами.
Таблица 12
Оснастка капельного питатели типов МП-211 н МП-312
для выработки узкогорлых изделий
Оснастка для минимальной скорости
3£
* о
О) S
S
So
а. 5 *
en a о
w а> сэ
ЭБчэ
2*
Оснастка для максимальной скорости
Ра?
2 5
£5
о*
S а,
С] О
ЭЙ
- 2
х £ =
£ го 2
* д Н
en a и
2*
* о
№2
№3
№2
69,9 ст.
76,2 ст.
№3
№6
№4
101.6 ст.1
25.4
25.4
27
28.6
28.6
30,2
31,8
33,3
34,9
38,1
39.7
41,3
44.5
46
49,2
52,4
57,2
61,9
66,7
73
76,2
82,6
88.9
19
18
18
17
17
16
16
15
15
14
13
12
12
11
II
10
9
8
8
7
7
6
6
113
142
170
198
226
255
283
340
396
453
509
566
623
679
736
849
9G2
1075
1189
1358
1472
1641
1817
36
34
1 33
32
i 31
30
29
| 28
27
25
24
22
21
20
19
17
16
15
14
13
12
12
11
, 35
38
1 40
43
44,5
46
1 47.6
50.8
54
57,2
60.3
63.5
66.7
С8.3
71.4
76.2
79.4
82.6
88.9
93.7
96.9
101.6
108
63,5 ст.
69,9 ст.
76.2 ст.
82,6 ст.
№3
№ 5
№ 1
X» 2
К» 6
№ 4
№ 7
№3
Примечание. Носовая чаша глубиной 102 мм применяется для
изделий весом до 680 г\ при выработке ньделий свыше этого веса применяется
чаша глубиной 127 мм.
Глава I. Стеклянная тара 941
Оснастка механических питателей (МП-211, МП-312) для
выработки узкогорлых изделий приведена в табл. 12, для выработки
широкогорлых изделий — в табл. 13 н для выработки легковесных
изделий (весом до 170 г узкогорлых и широкогорлых) —в табл. 14.
Таблица 13
Оснастка капельного питатели типов МП 211 и МП-312
для выработки широкогорлых изделий
1 Ссиастка для мииима л
1 ростн
эксцентрики
ножниц
№3
эксцентрики
шамогного
стержня
№ 1
№5
№ 6
№ 7
*
шамотный
стержень в м
63.5 ст.
69,9 ст.
76.2 ст.
76,2 шар
88,9 шар
Примечание.
весом
до 680 г
; для изде
ЬИОЙ СКО-
3*
о
о.
и
30.2
31.8
34,9
36,5
38.1
39.7
41.3
43
44,5
50,8
52.4
54
57.2
60,3
63,5
69.9
69,9
76.2
79.4
82.6
82.6
88.9
101.6
Носовая
ЛИЙ бОЛ
1 л
о.
°
18
17
17
16
16
15
15
14
14
13
12
12
II
10
10
9
8
7
6
5
4
4
4
чаш
ьшег
«0
Вес капли в
113
142
170
193
226
255
283
340
396
453
509
566
623
679
736
849
991
1132
1274
1415
1698
1981
2264
Оснастка
Л
и
о
о,
о
54
52
51
50
49
48
47
45
43
41
40
38
36
34
32
29
25
22
18
16
12
11
10
а глубинен
о весг
при
размер очка
в мм
41.3
43
44,5
46
47,6
49.2
50.8
54,0
57,2
63.5
66.7
69.9
69.9
69.9
76,2
79.4
82.6
85,7
92
93.3
101.6
108
114.3 1
i 102 мм
меняете»
для максимальной
скорости
*
шамотный
стержень в м
63.5 ст.
69.9 ст.
76,2 ст.
82.6 ст.
95.3 шар
применяв!
i чаша гл
эксцентрики
ша\Ю1Ного
стержня
№2
№3
№ 1
№ 6
№ 4
№ 7
эксцентрики
ножниц
№ 4
№ 5
№ 1
№2 '
№ 3
гея для изделий |
убиной 1
27 мм.
942 Раздел пятый. Торное и сортовое стекло
Таблица 14
Оснастка капельного питателя типов МП-1 и МП-4
для выработки легковесных изделий
1 Осиастка для минимальной скорости
эксцентрики ножниц
№2
эксцентрики
шамотного стержня
№6 1/2
№5
№4
шамотный
стержень
в мм
63,5
удл.
конус
63,5 ст.
69,9 ст.
размер очка
в мм
9,5
11.1
13,5
14,3
15,1
15.9
18,3
20.6
22.2
23.8
25,4
27
28,6
30.2
31.8
33,3
скорость
35
33
30
29
29
28
27
25
24
23
22
21
20
19
18
18
Вес капли в г
11
Н
18
21
25
28
42
57
71
85
99
113
127
142
156
170
Оснастка для максимальной 1
скорости I
скорости
66
66
66
66
66
66
60
54
48
45
42
40
38
37
35
34
го
о
о.
II
Ckta
13.3
19,1
19,8
20,6
20,6
21,4
23,8
26,2
28,6
30.2
31.8
33,3
34,9
34,9
36,5
38,1
шамотный
стержень
в мм
63,5
удл.
конус
63.5 ст.
69,9 ст.
эксцентрики
шамотного сгержня
№2
№3
№4
эксцентрики ножниц '
№4
№5
№ 1
№2
Приведенные в таблицах данные служат для выбора оснастки
питателя (фидера) в зависимости от веса капли. Диаметр очка
обычно должен быть на 3—6 мм больше соответствующего размера
черновой формы. Эксцентрики шамотного стержня и ножниц
должны быть выбраны соответственно принятой скорости и желаемой
формы капли. Минимальная и максимальная скорости, приведенные
в таблицах, могут быть несколько увеличены или уменьшены без
перемены оснастки питателя.
Оснастка машины сводится к установке на машину правильно
сконструированного и тщательно изготовленного формового
оборудования. Весьма важно соблюсти необходимые зазоры при установке
на машину формового оборудования. Так. при установке формового
оборудования на прессовыдувных машинах ПВМ-12 необходимы
следующие зазоры:
между верхом черновой формы и низом горлового кольца иа
II позиции — 0,25 мм;
между домкратиком черновой формы и упором на II позиции—
0,25 мм;
между приливом горловых клещей и упором для них на II
позиции— ОД 5 мм;
Глава /. Стеклянная тара
943
между верхом чистовой формы и низом горлового кольца на
IV позиции — 0,8 мм.
Зазоры в формовом комплекте для машин секционного типа
показаны на рис. 8. Зазор между металлическим стержнем и
горловым кольцом при вакуумном оформлении горла не должен
превышать 0,2 мм.
Рис Й. Зазоры в формовом комплекте для машин секционного
типа
/ — диаметр должен быть на 0,8 мм меньше самого большого размера
полости для пульки в черновой 'Ъорме; 2 — посадка впрнтир: 3 — зазор
1,6 мм; 4 — зазор 0,8—0.18 мм по диаметру: 5 — п садка впритнр; 6 —
максимальный зазор 0.025—0.075 мм: 7 — посадка впритнр; 8 — диаметр
отверстия должен быть больше иа 0,152 + 0 03 мм на каждый сантиметр
плунжера; 9—зазор 0.051—0,1 мм по диаметру; /0—зазор 1.6 мм по
диаметру; // — зазор 0.05—0,1 мм\ 12 — зазор 0,025—0.075 мм по диаметру;
13—зазор 0,05—0.1 мм по днвметру; 14—зазор 0.075—0.125 мм по
диаметру; 15 — зазор 1,6 мм по диаметру; 16 — посадка впритир; 17 — посадка
ходовая: 18 — максимальный зазор 0.8 мм; 19 — зазор зажима 0,025 —
0,075 мм по диаметру; 20 — зазор зажима 0—0.05 мм; 21 — зазор "1.6 мм по
днвметру; 22—посадка ходовая; 23—зазор 0 025—0,10 мм; 24 — зазор 0,08—
0,18 мм по диаметру; 25 — посадка впритнр; 26 — зазор с горлом,
правильно сидящим в углублении чистовой формы в 0.25 мм; 27 — зазор 3,2 мм
по диаметру; 28 — посадка впритнр; 29 — для возможности передачи
пульки в чистовую форму между плечиками пульки, висящей в горловом
кольце, н чистовой формой надо иметь зазор; 30 — посадка горла в чистовой
форме должна дать плотную посадку нижнего квнтика венчика бутылки
и углубление должно быть постоянного очертания для обеспечения
постоянной высоты бутылки; 31 — зазор 0—0,10 мм\ 32 — зазор 3,2 мм по
диаметру; 33 — зазор 0—0,5 мм\ 34 — зазор 0,02—0,1 мм по диаметру; 35 —
посадка; 36 — высота падения пульки из горлового кольца до чистовой
формы
944 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Технологический режим выработки стеклянной тары
складывается из технологического режима работы питателя и
технологического режима работы машины. Вес и форма капли, помимо
постоянства состава и температуры стекла и принятой оснастки
питателя, зависят от высоты подъема шамотного стержня и длины
его хода, которые регулируются на ходу в процессе работы питателя.
Для увеличения веса капли нужно:
немного поднять шамотный стержень, что увеличит также
несколько и длину капли; для большего увеличения веса капли нужно
несколько поднять шамотный рукав (бушинг);
если это не дает капли требуемого веса, то нужно .несколько
повысить температуру стекла в фидере; поставить очко большего
размера.
Регулировку работы питателя, как и машины, нужно
производить постепенно, при плавных переходах от одного режима к
другому. Если в результате двух-трех регулировок не получены нужные
результаты, переходят к следующему приему по регулировке,
который также проводят постепенно без резких переходов. Только так
можно установить наиболее благоприятный режим работы,
стабильность которого и 'надлежит обеспечивать в дальнейшем.
Форма капли зависит также от характера работы шамотного
стержня во времени, от соотношения во времени между
моментами толкания шамотного стержня и отреза капли ножницами, а
также от расстояния лезвий ножниц до очка питателя.
Быстрый ход шамотного стержня вниз н медленный ход вверх
с небольшой остановкой вверху, совмещение моментов толкания
шамотного стержня и отреза капли ножницами, высокое положение
лезвий ножниц (близко к очку) укорачивают и округляют каплю.
Этому же способствуют использование очка большого размера и
соответственное опускание шамотного стержня и уменьшение
длины его хода.
В табл. 15 приведена примерная настройка питателей МП-211,
МП-312 при выработке стеклотарных изделий весом 0,5 кг.
Таблица 15
Настройка питателя
1 Вид вырабатываемых
1 изделий
1 Стеклотара:
1 узкогорлая ....
широкогорлая . • .
Вес изделий
в г
500
500
Число капель
в 1 мин.
20
20
Диаметр очка
в мм
52-54
57—60
Шамотный
стержень
диаметр
в мм
75
75
рабочий
конец
45—50~
45—50°
Эксцентрик
шамотного
стержня
№ 2
№ 1
Эксцентрик
ножниц
№2
№ 1
Ход
шамотного стержня
в мм
30—60
30—60
Глава 1. Стеклянная тара
945
Подбор эксцентриков зависит от веса изделий и скорости
машины. Для начала руководствуются данными, приведенными в
таблицах оснастки питателя. В дальнейшем по мере накопления
опыта этот подбор производят на основании опыта обслуживаюшего
персонала. Как правило, чем больше скорости, тем бопее отлогими
должны быть кривые эксцентриков шамотного стержня и ножниц.
Помимо разных радиусов кривизны, эксцентрики шамотного
стержня имеют выемку разной глубины: обычную размером 36 мм
для изделий весом свыше 60 г; половинную в 18 мм для изделий
весом от 60 до 20 г. Эти эксцентрики, кроме номера, имеют также
маркировку «!/2»; при выработке изделий весом меньше 20 г
применяют эксцентрики с четвертной выемкой в 9 мм. Эти эксцентрики,
кроме номера, имеют также маркировку «'Д»-
Нижнее положение шамотного стержня в процессе работы
бывает редко выше 25 мм над нулем (нулевое — самое низкое
положение шамотного стержня, когда конус рабочего конца шамотного
стержня несколько выходит за нижнюю плоскость очка). Этот
размер зависит от формы капли и температуры стекла.
Ход шамотного стержня зависит от веса вырабатываемых
изделий и в среднем устанавливается в следующих пределах (табл. 16).
Таблица 16
Ход шамотного стержня
1 Вес вырабатываемых
1 нзделнй в г
Выемки у эксцентриковой
шайбы шамотного стержня
характер
Половина нли четверть
Нормальный нли
половина
Нормальный
глубина в мм
18
9
36
18
36
Ход шамотного
стержня в мм
минимальный
} в
} »
30
максимальный
16
32
64
Правильный отрез капли имеет очень важное значение в работе
питателя. Отрез будет правилен, если лезвия установлены
параллельно друг другу, достаточно остры и отрез капли производится по
осевой линии очка. Параллельность лезвий, установленных в
держателях, должна обязательно проверяться при помощи специального
прибора после каждой точки лезвий.
Лезвия точат только с рабочей стороны. После точки лезвия
проверяются на плоскость сошлифованного места по поверочной
плите с помощью полоски тонкой бумаги, которая не должна
вытаскиваться из-под лезвия.
Центральность отреза лезвий ножниц устанавливается в
холодном состоянии и проверяется также на ходу питателя. Для этой
цели стекло из питателя выпускают тонкой струей и по ней проверяют
центральность отреза ножниц согласно инструкции. Струя стекла
выполняет роль струны отвеса, применяемого для этой цели в
холодном состоянии питателя.
946 Разбел пятый. Тарное и сортовое стекло
Шамотный стержень не должен иметь никакой кривизны и его
рабочий конец должен работать по оси очка.
Важное значение имеет глубина стекла в чаше питателя. При
выработке легковесных изделий эта глубина меньше, при выработке
тяжеловесных — больше, обычная глубина должна быть в пределах
НО— \Ъ0 мм.
Температура капли стекла, подаваемого питателем в машину,
зависит от состава стекла, его цвета, а также от размера
вырабатываемого изделия. Обычно температура капли для выработки стек-
лотарных изделий из полубелого стекла равна:
для нэлелчй емкостью:
0,2—0.3 л 1100-1120°
0,5 10S0-11000
1,0 1070-1090°
3,0 1060-1080°
При выработке изделий из высокоглиноземистого стекла эти
температуры соответственно выше. При работе на многорукавных
вакуумных машинах температура стекла во вращающейся ванне
поддерживается на уровне 1150—1250°. Вообще же температура
стекла устанавливается в каждом отдельном случае практически и
уточняется в зависимости от производственных условии.
Размеры питателей типа МП-211 или МП-312 выбираются в
зависимости от количества проходящего через него стекла.
Данные для выбора длины питателя от печи до оси очка (в мм)
в зависимости от расхода стекла (в кг/мин) приведены ниже.
Расход стекла до Длина пнтате: я пои ширине канала
400 мм ' £ ^i
6 1400
7 2000
8 2600
10 2900
12 3250
15—16 3550
При ширине канала 600 мм длина питателя равна:
Расход стекла до Длина питателя
12 2600
16—16 2900
20 3250
25 3550
Технологический режим работы стеклоформуюшей машины
зависит от ее типа и устанавливается для каждой машины отдельно
в зависимости от характера вырабатываемых на ней изделий.
Общим для всех машин является следующее:
рабочие органы машины должны быть отрегулированы так,
чтобы они выполняли функции лишь в необходимой и достаточной
степени;
работа отдельных органов и всей машины в целом должна быть
плавной, без резких толчков и рывков; холостой ход рабочих
органов может быть быстрее и резче, рабочий ход — медленнее и
плавнее:
Глава I. Стеклянная тира
947
изделия надо вырабатывать в горячих формах;
скорость хода машины должна быть такой, при которой
обеспечивается наибольший выход годных изделий.
Наиболее сложным является технологический режим работы на
прессовыдувных машинах. Примерный режим выработки иа
машинах ПВМ-12 широкогорлых банок емкостью 0,5 л следующий:
вес изделия в г 270
полная емкость в мл 560
прои. водительность в каплях в I мин 32
температура в QC:
капли 1100
пульки (на III по?нцин) 860
Температура изделия по выходе m машины °С 610
Температура охлаждающей воды в СС:
до керна 12
после керна 40
после лотка 25
Температура С:
горловых кчлсц 280
черновых фору 230
ч кгговых 270
Давление сжатого во 'духа в кГ см :
у машины 2,2
на пресс-цчлчнчр 2,0
на первую дутьевую головку 0,8
на вторую я щ 1,6
на третью » , 1,3
вентиляторного воздуха в мм вод. cm 380
Время в се» .:
остановки машчны 1,042
дв 1Ж1>н 1я поворотного стола машины 0,833
потреГное на оформлен 'с одного ичдеччя с момента
отре а капли до момента выдачи изделия на IX
позиции 16.875
Распределенме времени на технологические процессы
выработки изделий по позициям в сек.:
I позиция:
от момента остановка машины до момента поступления
капли в черновую форму 0,500
стоянка машины с каплей в черновой форме 0.542
Сумма.... 1,042
поворот стола на следующую позицию 0,833
Всего. • . . 1,875
II позиция:
от момента остановки стола до момента опускания керна и
на 1ала прессования 0, ПЮ
прессованче капли в пульку ^,72?
подъем керна 0,1/0
Сумма... 1,042
поворот стола иа следующую позицию 0,833
Всего
1.876
948 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
III позиция:
от момента остановки стола до момента начала втягивания
поддон» 0,581
втягивание поллона 0,200
предварительное закрывание чистовой формы 0 261
Сумма • - - 1.042
поворот стола на следующую позицию 0,833
Всего 1,875
IV позиция:
от момента остановки до момента опускания дутьевой
голов :н и начала выдувания 0,331
длительность выдувания 0,500
подъем дутьевой головки 0,211
Сумма ... 1,042
поворот стола на следующую позицию . . . • 0,833
Всего 1,875
V позиция:
от момента остановки стола до начала выдувания 0,331
длительность выдувания 0,400
подъем дутьевой головки 0,311
Сумма... 1,042
поворот стола на следующую позицию. . 0,833
Всего. ♦ 1,875
VI позиция:
режим такой же, как на V позиции
VII позиция:
охлаждение изделия вдуванием вентиляторного воздуха ... 1,042
поворот стола на следующую позицию 0,833
1.875
VIII позиция:
режим такой же, как на VII позиции
IX позиция:
раскрытие чистовой формы и выдача изделия 1,042
поворот стола на следующую позицию 0.833
1.875
На X — XII позициях происходит естественное охлаждение
формового оборудования машины.
Примерное распределение по времени в сек. технологического
процесса выработки бутылок емкостью 0.5 л на машине Линч-10
следующее:
Глава I. Стеклянная тара
949
отрез капли О
поступление капли в черновую форму 1
оформление венчика горла 2
оформление пульки 3,9
передача в чистовую форму:
начало 5,8
конец - 6,8
выдувание:
начало 9,6
конец 13,7
выдача бутылки из машины 14,4
Примерное распределение по времени в сек. технологического
процесса выработки бутылок емкостью 0,25 л на секционной
машине следующее:
отрез каплн О
поступление капли в черновую форму 0,8
оформление венчика горла 1 — 1,4
оформление пульки 2,6—4
открывание черновой формы 4
передача пульки в чистовую форму 4—5,1
открывание горловых колец 5,1
возвращение поворотного рычага 5,1—6
выдувание:
начало 7,5
конец 9,7
открывание чистовой формы 10
выдача изделия 11
Примерное распределение по времени в сек. технологического
процесса выработки бутылок емкостью 0,5 л на вакуумновыдувной
машине ВВМ-10 следующее:
опускание черновой формы в стекло 1,1
подъем черновой формы нз стекла 0,6
отрез стекла 0,0
отвод ножа 2,5
открывание черновое формы 3,6
закрывание чистовой формы 7,2
начало выдувания 8,1
конец выдувания 12,2
открывание горловых колец 11,7
выдача бутылок из машины 19.3
4. ОТЖИГ И ЗАКАЛКА СТЕКЛЯННОЙ ТАРЫ
Отжиг производят в основном в отжигательных печах-лерах
типа ЛН-1000Х18 (с шириной конвейерной ленты 1 м). Для
повышения производительности этих леров в связи с модернизацией и
повышением производительности стеклоформующих машин
муфельная часть леров соответственно удлиняется. Завод «Стекломашина»
Московского горсовнархоза выпускает отжигательные печи-леры
марки ОП-180 с шириной конвейерной ленты лера 1,8 м, которые
производительнее лера типа ЛН-1000x18. ГСПКБ Орловского
совнархоза на базе лера ОП-180 разработана конструкция лера с ко"-
вективным теплообменом.
При работе лера ЛН- 1000x18 нужно следить за тем, чтобы:
1) швы между секциями были плотными и не давали подсосоь
наружного воздуха;
Таблица 17
| i.2
«в «
«в
e'S
издел
ых в
Вес i
жаеи!
Пустой
лср
2,8
4,2
5,6
7,0
8,4
9.8
11,2
12,6
14,0
15,4
П
канале
Оперативная
таблица
теплового режима лера
Температурный режим в СС по показаниям термопар
Т-1
620
610
610
610
610
605
600
590
575
565
540
Т-2
Температура Т-2
1 с левой
1 и правой
Г сирен
1 должна
быть
одинаковой
Т-3
510
565
565
555
545
54U
525
515
505
505
505
Т-4
493
540
540
525
51L
510
510
510
515
525
540
Т-5
390
455
455
460
460
465
465
470
480
495
505
Т-6
375
395
4U0
415
425
440
4 50
4G5
475
490
500
Т-7
240
275
290
305
325
345
330
315
295
275
290
Т-8
220
260
265
275
295
310
300
29:
280
270
290
Т-9
95
1
185-
f 105
Т-10
120
120-150
^ ч «
sag
ы с «
Си г с
2 н 2
в _ о
ч ш я
(и Я £
= $и!
5 ос ■
19
25
19
16
13
10
6
6
6
6
6
Разряжение
в мм
вод. ст.
В-1
21
20
18
I 16
14
12
10
9,5
9,0
8.5
8,0
В-2
_
—
—
38
38
38
50
50
50
50
В-3
25
25
25
25
25
25
30
43
50
50
50
ЛН-1000Х18
Степень открытия клапанов для
подсоса воздуха (в делениях)
Д-1
0
0
0
0
0
0
2
4
5
8
10
Д-2
0
0
0
0
0
2
4
6
7
10
10
д-з
0
0
0
2
3
3
4
6
7
10
10
Д-4
0
0
2
3
4
4
5
7
8
10
10
р и м е ч а н и е. В-1 — разрежение в канале для ввода дополнительного воздуха в топку; В-2 -
» перед шибером; В-3 —то же, в нижнем канале.
Д-5
0
1
3
4
5
5
6
8
10
10
10
Д-6
3
3
3
5
6
7
7
8
8
8
8
Д-7
0
0
1
2
3
4
6
7
8
9
9
- разрежение
Д-8
0
0
0
0
5
7
9
10
10
10
10
Д-9
0
0
0
0
0
3
5
8
10
10
10
о
3
0
0
0
0
0
0
3
5
7
7
10
в верхнем
Глава I. Стеклянная тара
951
2) температура по термопаре Т-1 была не выше 700°; при более
высокой температуре начинают докрасна нагреваться первые
секции нижних дымоходов, которые по этой причине досрочно выходят
из строя, равно как и конвейерная лерная сетка;
3) передняя и задняя дверцы муфеля лера были открыты
немного для прохода изделий;
4) изделия были расставлены по ширине сетки равномерно;
должно образовываться продольных «коридоров» между изделиями
и стенками туннеля, по которым может свободно проходить воздух
и охлаждать изделие.
Продолжительность отжига стеклотарных изделий колеблется в
пределах 40—90 мин.
Температурный режим лера ЛН-1000Х18 устанавливается по
оперативной таблице (табл. 17).
В табл. 18 приведены общие причины отклонения работы лера
от нормальной и меры по их устранению.
Таблица 18
Основные причины ненормальной работы лера
Отклонения от
нормального режима отжига
Изделие выходит из
лера слишком холодным
Изделие выходит из
лера слишком горячим
Верх изделий слишком
горячий илн
переохлажденный
Низ изделия слишком
горячий нлн
переохлажденный
Причины
В головную часть лера
вводится мало тепла;
хвост вая часть лера
слишком сильно
охлаждается
В головную часть лера
рв дится ьн го тепла;
хвостовая часть лера
охлаждается недостаточно
Верхняя часть лера
отводит мало или много
тепла
Нижняя часть лера
отводит мало нли много
тепла
Меры по устранению
Настроить лер по
соседней шкале, соогветству-
ю цей меньшей нагрузье.
Провср ть, не является
ли переохлаждение
изделий следствием прсол-
жительного
транспортирования их от машины к ле-
РУ
Настроить лер по
соседней шкале, ссотт етству-
ющей большей нагрузке
Настроить открытие
верхних клапанов и
разрежен «е в верхнем дымо-
fom канале по соседней
шкале соответственно для
большей или меньшей на-
гру кн. не меняя режимов
топк i и нижнего дымового
канала
Настроить открытие
нижних клапанов и
разрежение в нижнем дымовом
канале соответственно по
соседней шкале, не меняя
режима топки н верхнего
дымового канала
952 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Механическая прочность и термическая стойкость закаленной
стеклотары .почти в 2 раза выше, чем у обычно отожженной.
Закалку изделий производят следующим образом: изделие из
стеклоформующей машины поступает в электрическую муфельную
печь выравнивания температуры, где изделие в течение 2 мин.
равномерно прогревается до 610—620°. Отсюда изделие поступает в
камеру для закалки (рис. 9)f где оно в течение 30 сек. охлаждается
вентиляторным воздухом, поступающим через перфорированные
сопла, снаружи и изнутри изделия. Давление воздуха при
обдувании корпуса равно 150—210, а дна — 60—70 мм вод, ст. Струи
воздуха наружных и внутренних сопел должны быть соосны,
направлены перпендикулярно охлаждаемой поверхности и интенсивность
струй (диаметр отверстий) должна быть дифференцирована в зави-
Рис. 9. Камера для закалки широкогорлой
банки
/ — банка; 2 — камера; 3 — внутреннее сопло; 4 — донное
сопло
симости от толщины стекла охлаждаемой части изделия. В этих
условиях достигается средняя степень закалки баиок; при испытании
партии таких банок термостойкими при температурах 20—100—19° С
оказывается 100% испытуемого количества, а из партии отожженных
банок в этих условиях термостойкими оказывается только 40— 50%
общего количества.
Глава I. Стеклянная тара
953
Прочность закаленных банок сопротивлению внутреннему
гидростатическому давлению в 1,6 раза выше прочности отожженных
банок. Закалка стеклотары в настоящее время проходит заводские
испытания.
Обработка стеклянной тары
Отожженную стеклянную тару часто отрабатывают
дополнительно: притирают пробки, шлифуют, матируют.
Притирка пробок необходима для тех видов парфюмерных
флаконов, аптекарских склянок и банок, которые используют с
притертой стеклянной пробкой для герметической укупорки. Пробки
притирают вручную на простейших притирочных станках. Горизонтальный
шпиндель станка вращается в подшипниках со скоростью
2200 об/мин.
В рабочий конец горизонтального шпинделя вставлен
деревянный патрон, имеюший по оси гнездо с резиновой обкладкой, в
которое вставляют головку стеклянной пробки и заколачивают ее плотно
колотушкой. Стебель пробки при вращении шпинделя центрируют до
устранения биения. После легкой обднрки стебля пробки железной
полоской, изогнутой в виде петли, и песком с водой притирщик
периодически с легким нажимом наводит флакон горлом на
вращающуюся пробку, лодавая одновременно на стебель пробки песок с
водой. Постепенно пробка притирается к горлу и углубляется в него.
Под конец притирки на пробку подается в качестве абразива
наждачный порошок.
Производительность станка составляет в смену: флаконов с
крупными пробками 375—700 шт., с мелкими 500—850 шт.
На один станок примерно расходуется 0,25 кет электроэнергии.
В настоящее время проводятся работы по механизации притирки
-пробок.
Шлифовка и полировки парфюмерной стеклотары
осуществляются с целью украшения и облагораживания внешнего вида флакона.
Шлифовку производят в две стадии: собственно шлифовка —
обработка поверхности при помощи крупнозернистого абразива и
дистировка — обработка поверхности при помощи тонкозернистого
абразива. Абразивы применяют в свободном или связанном виде
(шлифовальный круг).
На первой стадии прч шлифовке свободным абразивом
(кварцевым песком с водой) применяют металлические (чаще чугунные)
диски шайбы. Диаметр шайбы около 400 мм, толщина — около
150 мм. Шайба вращается в горизонтальной плоскости на
вертикальной оси со скоростью 400 об/мин.
Иногда первую стадию делят на две: на одной шайбе изделие
обрабатывают крупным песком, а на второй — мелким.
Вторую стадию производят обычно на каменной шайбе
(плоском каменном диске) диаметром около 500 мм и толщиной около
200 мм, вращающейся на вертикальной оси со скоростью 300—
400 об/мин. Обычно эти шайбы изготовляют из специальных пород
естественного песчаника (из месторождений близ г.
Могилев-Подольского, Винницкой области, УССР); применяют также шайбы
из искусственных абразивов — ЭБ600Х60Х203, зерно 36—46 на
керамической связке, твердость 36*—46.
954 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
На шайбе одновременно работают два-три человека; на
чугунную шайбу по центру непрерывно подают аоразив — песок,
смываемый из ящичка струйкой воды; каменная шайба постоянно
смачивается водой.
Во время полировки — последней, наиболее тонкой стадии
обработки — окончательно сглаживаются микронеровности стеклянной
поверхности, остающиеся после дистировки. В качестве
полирующего материала применяют тонкие порошки пемзы или крокуса, в
качестве полировальника — мягкие материалы: пробка, корка,
дерево, войлок, резина в виде плоских дискоз. Чаще всего применяют
пробковые диски диаметром 500 мм, толшиной 80 мм, делающие
800—1000 об/мин. Шлифовку граней пробок или плечиков флаконов
производят на абразивном колесе торцового типа, у которого
рабочей поверхностью является обод (торец) диска; затем изделия
полируют на корковом круге такого же типа. Абразивное колесо из
белого электрокорунда (ЭЬ, зерно 100—80, на керамической связке,
твердость СТ-1, СТ-2) имеет размеры 400—500x32—50 мм и делает
350—500 об/мин, корковый круг размером 500X40 мм делает 800—
1000 об/мин.
Производительность (в шт.) при обработке парфюмерной
стеклотары шлифовкой и полировкой в смену:
на чугунной шайбе 200—8Р0
.5 каменно"1 . . * 80—350
. корковой 200—300
. каменном колесе:
плечьки флаконов 400—500
пробки 250—500
на корковом колесе в 2—2,5J
раза
6oibiiie,
чем на
каменном
Расход электроэнергии в кет:
на чугунную шайбу 2.7
ш каменную . 2,5
„ каменное колесо 0,6
щ корковое . 0,5
В настоящее время внедряются 6—8-шпиндельные полуавтоматы
для шлифовки парфюмерной стеклотары, производительность
которых в 2—2,5 раза выше ручной шлифовки. Мощность
электродвигателя — 8,7 кет.
Иногда после дистировки пробок производят их химическую
полировку плавиковой кислотой.
Состав травильной ванны для полировки (в вес. ч.):
плавиковая кислота HF (60—65%) 25
серная кислота (уд. в. 1,84) 50
вода 25
Ванну подогревают до 40—50°, длительность погружения —
0,5 мин., погружают несколько раз до получения блестящей
поверхности, затем пробки промывают в воде.
Г ли ей 1. Стеклянная тира
955
Матирование поверхности парфюмерной стеклотары производят
двумя методами: химическим (кислотным) и механическим
(пескоструйным).
Химический способ основан на действии на стекло плавиковой
кислоты и ее солей; он дает лучшую матовую поверхность, но
дороже. Примерный состав травильной ванны:
вода в мл 1000
кислый фтористоводородный калий в г 250
соляная кислота (ул. вес 1,15) в г 250
сульфат калия в г НО
Ванну подогревают до 40—50е С. Перед травлением флаконы
тщательно вымывают, затем набирают на «деревянную борону» или
на дырчатый щит с резиновыми колпачками в отверстиях щита,
промывают в слабощелочных или слабокислых ваннах, снова
ополаскивают в чистой теплой воде и опускают в травильную ванну на
5—15 мин., после чего вынимают из травильной ванны и хорошо
ополаскивают подогретой водой.
Если матовой должна быть не вся поверхность флакона, то
нужные грани матовой поверхности полируют. Защитное покрытие
воском не применяют. Производительность одной травильной ванны
2000—8000 изделий в смену.
При механическом (пескоструйном) методе поверхность
парфюмерной стеклотары обрабатывают струей сухого кварцевого песка,
выбрасываемого сжатым воздухом. П.°сок предварительно
высушивают и просеивают через мелкое сито. Давление сжатого воздуха 2—
2,5 атм. Пескоструйная форсунка сходна с нефтяной форсункой.
Пескоструйную обработку производят в закрытом шкафу с отсосом из
него пыли и за работой наблюдают через смотровое стекло. За 6 час.
один рабочий обрабатывает пескоструйным методом 1200—1600
флаконов. Для нанесения рисунка на флаконы одевается трафарет из
листовой резины или листового железа, который служит для 1500—
3000 изделий.
Осваиваются механизированные пескоструйные
полуавтоматические аппараты большой производительности, где флаконы
движутся вдоль струй песка до конвейеру (системы Малика) или на
карусельном столе (системы Шувалова). Подача песка к форсункам на
этих установках также механизирована.
Пороки стеклянной тары
Возникновение пороков при машинной выработке зависит от
качества стекла, работы питателей, стеклоформующих машин, переста-
вителей и отжигательных печей, а также от формового
оборудования.
Причины возникновения отдельных видов пороков и меры по
их устранению и предупреждению приведены в табл. 19.
956
Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Пороки стеклотары и их устранение
Таблица 19
Наименование
порока
Внешний внд и
характерные
особенности
Причины возникновения
Методы го
устранению и
предупреждению
Посечка
Небольшая
трещина в стекле
По размерам—
от точечной до дли
ны 2—3 см
По
глубине—поверхностная,
глубинная и сквозная
По месту
расположения—на
венчике горла, под
горлом, на
плечике, на корпусе и
на дне изделия
Нарушение
целостности отвердевшего стекла
Наиболее часты посеч-
ки на горле изделия, так-
как горло дольше других
частей изделия находится
в епприксен »вен.1И с
металлом ферм; особенно
этет порск распр- странен
па изделиях, в работан-
пых на прессовыдувных
машинах
От стекла—результат
физико-химических свойств
стекла ('короткое
стекло*, неоднородная
стекломасса)
Термическая—результат прикосновения
поверхностной застывшей
корки стекла к
холодному или мокрому предмету
Механическая—поломка хрупкой части
изделия в результате удара,
раздавливания, разрыва,
изгиба и др. из-за не
исправности в формовом
комплекте илн усилий,
оказываемых на него
другими частями машины
Строгое
соблюдение технологического
режима производства;
более горячий ход
машины
Все части
формового оборудования,
хватки стставителя и
переставьтеля, лента
транспортера и лер-
ная сетка в головной
части лера должны
быть горячими.
Покрытие рабочих
полостей ферм пленкой
.лака" от графитовой
смазки;
искусственный подогрев
горловых колец, леиты
конвейера; покрытие
ленты конвейера
слоем мела; обмотка
направляющих
конвейера асбестовым
шнуром
Поперечная
посечка на корпусе
происходит также от
слишком горячей
чистовой формы
Ликвидация
неисправностей
формового комплекта и
машины
Глава У. Стеклянная тара
957
Продолжение табл. 19
Подпрес-
совка
Неравномерное
распределение
стекла в
изделии
Деформация
изделия
Кованность
Складка
Сетка-па у
тинка
Излишек
стекла на изделии,
проникший в шов
между частями
формового
комплекта
Наличие про-
дутостей и заливов,
резких изменений
толщины стекла в
плечиках, корпусе
и дне изделия
На машинах
2ЛАМ и Л-10 имеет]
место сн >с шва»
образованного дин-
ным затвором на
пульке, по
отношению к шву
чистового поддона
Нарушение
формы изделия по
корпусу, дну и
горлу
Негладкая
крупночешуйчатая
поверхность
Нарушение
гладкой
поверхности изделия
Несгоревшее
масло от смазки
прессующего
керна, запрессованное
в стекломассу и
там догоревшее
Неправильное
изготовление формового
комплекта; износ деталей;
накопление нагара и
грязи между деталями;
сборка формового
комплекта без соблюдения
необходимых зазоров
Неравномерная
температура капли стекла;
неравномерная
температура форм; неправильная
форма пульки
На машинах 2ЛАМ и
Л-10 является
результатом недостаточно
тщательного монтажа
машины, а также
неправильного режима их работы.
На машинах
ПВМ—горячее стекло, оттяжка
пульки на III позиции,
позднее чистовое
выдувание
Результат перегрева
стекла, недостаточного
охлаждения форм,
повышенных скоростей
машины
Холодное
оборудование
формовое
Холодная черновая
форма; слишком большое
давление при
прессовании пульки на прессовы-
дувных машинах
Холодный керн;
обильная смазка
Ликвидировать
указанные причины
возникновения порока
Строго соблюдать
технологический
режим производства;
скорректировать
конфигурацию черновых
форм, а на машинах
ПЗМ также кериа;
ликвидировать
недостатки монтажа
машин
Охладить стекло,
усилить охлаждение
форм, снизить
скорость машины
Прогреть формы
Обеспечить
надлежащий прогрев
черновых ферм; снизить
давление воздуха на
пресс-аппарате или
сократить
длительность прессования
Повысить
температуру отходящей от
Kif.H3 воды;
уменьшить смазку керна
958 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Продолжение табл. 19
1
Не до
прессованное
горло
Пузыри
в стекле
Пороки по
внешнему
виду
поверхности
изделия
2 :
Неполностью ,
оформленное горло
изделия
Наличие в
разных частях
изделия круглых и
овальных пузырей
Складки, выступы,
стекла, матовая
поверхность II Др.
"3
Холодное стекло;
холодное горловое кольцо
или керн; недостаточное
давление восдуха или
неплотности в
трубопроводах и шлангач; грязная
поверхность форм;
перегрев форм. На машинах
2 Л AM и
других—неисправность золотника
начального дутья и
шарнирного крана; пропуск
воздуха между ф( рмой,
воронкой и дутьевой
головкой, а также через
стык половинок форм
Неправильное падение
капли в черновую
форму; излишек масла на
рабочей поверхности
формового комплекта;
попадание посторонних
предметов в питатель;
слишком высокое
засасывание стекла шамотньм
стержнем питателя;
повреждение очка, втулки,
шамотного стержня
питателя
Грязные формы,
забоины, щербленные
кромки форм, царапины
1
4
Ликвидировать
указанные причины 1
возникновения порока
Ликвидировать
указанные причины
возникновения порока
Периодическая
чистка и полировка
форм; тщательное
исправление забонн,
царапин, щербленных
кромок форм и др.
Технические требования к стеклянной таре
Основные требования ГОСТов и ТУ к стеклянной таре
приведены в табл. 20.
* Контроль производства стеклотары
Стеклянная тара используется для расфасовки ценных продук:
тов, которые с поломкой тары большей частью погибают; поэтому
проверке качества стеклотары на заводах надо уделять особое
внимание. Помимо организации тщательной браковки и Калибровки
тары по выходе из отжигательной печи, качество ее систематически
должно проверяться заводской лабораторией. Должен быть
организован надлежащий контроль всего технологического процесса,
основной целью которого является обеспечение стабильности
технологического процесса и его соответствия установленным
параметрам.
Таблица 20
Основные требования к стеклотаре
Бутылки для пищевых жидкостей,
ГОСТ 1103-55
| 1
Банки, бутыли и стаканы стеклянные для
консервов, ГОСТ 5717—51
1 2
По качеству стекла
1. В стеклянной таре из обесцвеченного стекла допускаются слабые цветные
оттенки: зеленоватый, голубоватый, желтоватый
В стеклянной таре из полубелого стекла допускаются оттенки: зеленоватый,
| голубоваткй, желтоватый
3. В бутылках из темно-зеленого стекла допускаются оттенки оливкового
цвета, а также незначительная неравномерность окраски
Флаконы и банки стеклянные для
парфюмерии и косметики, ТУ М СНХ 4—58
1 3
Для изделий 1 и 2 групп допускаются'сла-
■ бые цветные оттенки: зеленоватый,
голубоватый, розоватый |
Для изделий 3 и 4 групп допускаются от-
| тенки: зеленоватый, голубоватый, рочоватый*!
Неравномерность окраски цветного стекла:
для изделий 1 и 2 групп — не допускается;
, 3 и 4 групп — допускается
незначительная |
4. Стекло должно быть прозрачным, чтобы обеспечить просмотр содержимого стеклянной тары
5. Допускаются включения
диаметром не более 1 мм в количестве
ие более 2 шт., не имеющие вокруг
себя пс сечек и трещин и не
раскаливающиеся при ле1ком
постукивании
Допускаются камни, не раскалывающиеся
при постукивании для тары емкостью:
до 350 мл — диаметром до 0,5 мм не
более 2 шт.;
до 1000 мл — диаметром до 1 мм не
более 2 шт.;
свмшр 1000 мл — диаметром до 1,5 мм не
более 2 шт.;
шлир на корпусе, не раскалывающийся
при постукивании для тары емкостью:
до 350 мл — диаметром до 2 мм, не
более 1 шт.;
до 1000 мл — диаметром до 3 мм не
более 1 шт.;
свыше 1000 мл — диаметром 5 мм не
более 1 шт.
Включения в виде шлиров или песчинок,
железной окалины и руха не допускаются
Продолжение табл. 20
1
2
6. Допускается тонкая несплошная свнль; грубая свиль не допускается
7. Допускаются непродавлива-
ющиеся ну ыри от мошки диаметром
до 1,5 мм в ра Сросанном виде. В
толще стекла доп)скактся три
пузыря круглых диаметром неболее4жл<
или овальных диаметром не более
6 мм, считая по большей оси
Допускается мошка редко разбросанная
для тары емкостью:
до 1000 мл размером не более 0,3 мм;
свыше 1000 мл размером не более 0,5 мм
Допускаются непродавлквающиеся:
пузыри круглые для тары емкостью:
до 350 мл диаметром до 1,5 мм не
более 2 шт.;
до 1000 мл диаметром до 3 мм не
более 2 шт.;
до 3000 мл диаметром до 3 мм не
более 3 шт.;
до 10 000 мл диаметром до 8 мм не
более 3 шт.;
пузыри овальные по наибольшему
диаметру для тары емкостью:
до 350 ли— до 2 мм не более 2 шт.;
. 1 000 „ — . 5 . . „ 2 . ;
, 3 000 ш — . 8 . . , 3 . ;
. 10 000 . — р 10 . . • 3 . ; 1
1
' 8. Пу ьри продавливающееся, а также открытые на внутренней и наружной
поверхности стеклянной тары и пузыри щелочные (заполненные белесоватым со-
1 держанием) не допускаются .
3 !
Свнль для изделий 1 и 2 группы
допускается слабо выраженная
Свиль для изделий 3 и 4 группы
допускается редкая, не портящая внешнего вида из-
1 делия
Мошка (диаметром до 0,5 мм);
для и'-дслий 1 1руппы — не допускается;
для изделий 2 труппы — допускается слабо
заметная, редко расположенная;
для И'делий 3 и 4 групп — допускается
редкая, не портящая внешнего вида
изделия
Пузыри для изделий 1 группы: допускаются
диаметром до 1 мм в количестве I шт. на
одной грани флакона и не более 3 шт. во всем
флаконе; в головке пробки допускается I шт.
диаметром до 1 мм\ в дне иделия
допускается не более 2 шт. диаметром до 2 мм
Для игделий 2 группы допускается
диаметром до 2 мм не более 2 шт. иа одной грани
и не более 3 шт. во всем флаконе для фла- j
конов емкостью до 60 мл и не более 4 шт. i
для флаконов большей емкости; в головке
пробки диаметром до 1 мм—до 2 шт. или
диаметром 2 мм — 1 шт.; в дне изделия
диаметром 3 мм не более 2 шт.
Для изделий 3 и 4 групп диаметром до 2 мм
не более 2 шт. на одной граии и не более
4 шт. во флаконе емкостью до 60 мл и не
более 5 шт. или 2 шт. диаметром 3 мм во
флаконах большей емкости; в головке пробки
диаметром до 1,5 мм не Голое 2 шт. |
То же 1
8
о
Продолжение табл. 20
9. Стеклянная тара должна быть химически устойчивой прн хранении в ней пищевых продуктов (не ниже III гидролитического
класса)
По качеству выработки
1. Стеклянная тара должна иметь правильную форму и быть устойчивой на горизонтальной плоскости
2. Наружная поверхность стеклянной тары должна быть гладкой; допускаются
слабовыраженные морщинки, складки, кованность, следы отреза ножниц
Наружная поверхность:
изделий 1 группы должна быть гладко*;
в банках допускаются незначительные
отпечатки формы;
изделий 2 группы флаконов — допускаются
незначительные отпечатки форм,
незначительная волнистость, мало заметная
елочка (склдка) i незначительные
следы ножниц;
изделий 3 и 4 групп флаконов и 2 и 3 групп
банок — допуеквютея слабые отпечатки
форм, незначительные складки и
незначительный след отреза ножниц;
изделий 4 группы банок может иметь
значительную волнистость, след отре >а
ножниц, кованность к слабо ощутимые рукой
складки
3. Боковые и донные швы должны быть гладкими, не скалывающимися,
закругленными и допускаются высотой:
для тврыяемкостью^до 1000 мл — не более 0.3 мм
„ . . *свыше 1000 мл — не более 0,5 мм
Швы от форм должны быть гладкими, ие
скалывающимися, закругленными и
допускаются высотой:
для изделий 1 группы — до 0,2 мм
, 2, 3 и 4 групп — ло 0.3 мм
4. Поверхность венчика должна быть гладкой без заусенцев
Переход края горла к внутренней
лости должен быть закруглен
i§
Продолжение табл. 90
1
5. На торцах наружной части венчика горла стеклянной
6, Стеклянная, тара должна быть
равномерно выдута. Толщина стенок
оутылок для шампанских вин может
колебаться от 4,5 до 8 мм и для
прочих бутылок or 2 до 4 мм; ко дну и
горлу допускаются не.'на штельные
скается неравномерный залив (раз-
н :ца толщины дна): не
более 7 мм у бутылок для шампанских
вин при максимальной тол цине дна
с одной стороны до 15 мм и не
Солее 6 мм у прочих бутылок при
максимальной толщине дна с одной
стороны до 10 мм
7. Щербление горла внутри, снару
2
тары допускается едва
Толщина стенок консервной стеклянной тары
должна соответствовать следующим размерам
Емкость тары
в мл
200 (СКО-58-1)
200 (СКО-70-1)
350 (СКО-83-5)
500 (СКО-83-1)
1000 (СКО-83-2)
2000 (СКО-83-6)
3000 (СКО-70-2)
10 000 (СКО-70-3)
(СКО-83-4)
125 (СКК-26-1)
250 (СКК.26-2)
жи и на торце венчик
Толщина в мм
корпуса 1 дна
1,6-3.5
2—4,5
2-3,5
2-3,5
2—4
2-4
2,5-4,5
2,5—4,5
1,8—3,5
2-3,5
2,5-5,5
2,5-5,5
2,7—6,7
2,7-6,7
3,3—7.3
3,3-7,3
3,5-8
3,5-10
2,5—5,5
2,7-6,7
а не допускается
3
гаметный кольцевидный след шва
Толщина стенок флаконов колеблется от
1 до 5 мм, максимальная толщина дна может
быть не солее 8 мм
Ъ дне флаконов допускается
неравномерный залив (ра.ница тол цины дна) ие
более 6 мм
Доп) скается минимальная толщина стенок
флаконов (в плечиках, углах и дне):
при емкости до 20 mi—0,7 мм
. свыше 20 ял—1 мм
Доп\с.;актся направленные щербины на
флаконах, Санках и пробках, не портя цие
I вне инего вида и не нарушающие механи-
ческой прочности и д^л'ч 1
со
О)
to
Продолжение табл. 20
1
1 8. Допускаются по корпусу и на
1 дне бутылок поверхностные посечки в
1 виде точек, а также волосяные,
редко расположенные длиной до 5 мм
2
Допускаются посечки поверхностные
волосяные:
на венчике горла для тары емкостью:
до 350 мл длиной до 1 мм не более
2 шт.
свыше 350 мл длиной до 3 мм не
более 2 шт.
по дну общей длиной для тары
емкостью:
ДО ЗГ;0 МЛ—3 ММ
я 1000 „ -5 .
. 3000 . -8 .
10000 , -12 .
По качеству отжига
1. Стеклянная тара должна быть хорошо отожжена н выдерживать испытание
на термическую устойчивость
1. Бутылки должны выдерживать
перепад температур:
а) для пива, минеральных вод,
бе алкогольных напитков,
водки и ликеро-водочных
изделий, виноградных и плодо-
ягодных вин и растительного
масла 15°—60°—27°
По термической устойчивости
Стеклянная тара для консервов должна
выдерживать neptnafl температур 15°—40°—
100°-G0°
3
В банках 3 и 4 групп и в прессовых
колпачках допускактся мелкие поверхностные
пасечки, не нарушающие механической.проч-
ности изделия
Степень отжига ГОСТами не
нормализована. На основании гаво, ского опыта
степень отжига стеклотарных изделий может
быть приняв равной 100—125 ммкем
Флаконы и банки должны выдерживать
перепад температур 15°—63°— 27°
Продолжение табл. 20
8
б)'для пастеризованного молока
15е-70-37е i ».,,,.,а
в) .для молока, кваса, кефира-15°—
у 70 —100е—65°—30°
г) для шампанского^ вина 153—
, 60—40е—15°
По механической прочности
1. Бутылки емкостью 1 л и 0,5 л из
темно-зеленого стекла должны
выдерживать сопротивление
внутреннему давлению не менее 8 ати.
Бутылки емкостью 0,8 л для
шампанского вина тиражного выпуска
должны выдерживать сопротивление
внутреннему давлению не менее
17 ати, а для рс^ервуарного вина —
не менее 14 ати
тара для консервов должна
Стеклянная
выдерживать:
а) сопротивление внутреннему давлению:
емкостью до 1000 мл — не менее 5 ати
вкл.
емкостью до 3000 мл — не менее 4 ати
вкл.
емкостью до 1С000*л — не менее 3 ати
вкл.
б) сопротивление давлению по высоте:
емкостью до 1000 мл не менее 300 кг вкл.
» щ 3000 мл не менее 500 кг вкл.
в) сопротивление на корпус для емкостей
до 3000 мл вкл. — не менее 150 кг
Особых требований к
ности не предъявляют
механической проч-
По состоянию горла изделия
1. Для изделий всех 4 групп горло флаконов и банок должно быть правильно
По состоянию поверхности и граней
Допускается^отклонение от горизонтальности плоскости граней (вдавленность) для изделнй:
2 группы — 1 мм
3,ni4rpynn \,Ьмм
Глава 1. Стеклянная тара
965
На заводах контроль осуществляют центральная и цеховые
лаборатории и теплобюро.
Схемы осуществляемого им -контроля приведены в табл. 21—24.
Таблица 21
Контроль, осуществляемый центральной лабораторией
Объект контроля
Песок (ип одного н того
1 же карьера)
Доломит, известняк
Сода, сульфат
Прочие виды сырья
Пороки стекловарения
Шихта (контрольная
проба)
Работа аппаратуры
составного цеха
Варка стекла
Пробы стекла, снятые
стекловаром
Стекло
_. 1 Периодичность
Определяемые параметры контроля
Полный химический анализ
То же
Составные компоненты
Расслоение шихты
Качество обработки
материале© и смешивания шихты
Засыпке шихты л Соя
Чистот* зеркале стекла
Уровень стекла в печи
Качество провара
стекломассы
Химическая однородность
оптическим методо»!
То же, методом цетрифуги-
рования
Полный химический анализ
Три раза в месяц
То же
Каждая прибывающая
партия
То же
1 По мере надобности
Ежедневно
Два раза в месяц
Каждый час
То же
Четыре ра?а в месяц
с каждой печи
Таблица 22
Контроль, осуществляемый лабораторией составного цеха
Объект контроля
Осе сырьевые материалы
Сода
Песок, доломит, сульфат,
уголь и др.
Составление шихты
Шихта
Определяемые параметры
Ситовой анализ
Содержание Na2CO,
Влажность
Правильность отвеса
компонентов
Состав шихты и влажность
Степень расслоения шихты
(определяется центральной
лабораторией)
Периодичность
контроля
Два раза в смену
Тоже
•
-
До восьми раз в смену
(анализ должен* быть
выполнен до
засыпки шихты в ванную
печь)
Ежедневно
966 Раздел пятый. Гарное и сортовое стекло
Таблица 23
Контроль, осуществляемый испытательной станцией
в машинно-ванном цехе
Объект контроля
Стеклянная тара из
каждой отжигательной
I печи
Годная стеклотара и
брак
1 Калибры для промера
1 овала горла, высоты и
1 других измерений
Определенный парамсгр
Термостойкость
Ка-'сс.во отжига
внутреннее давление
Механическая прочность
Вес, емкость
Расмрелеление стекла
Л> нейные размеры
Контрольная ра браковк'а
Качество стекла (пузырь,
камень, шлир, свиль)
Качество выработки (подпрес-
ссыка, заусенцы» мятость
корпз'са, перекос по высоте»
общий сдвиг горла и др.)
Проверка работы браковщиц,
калибровщиц и шлифовщиц
Состояние калибров и
правильность их установки на
заданный размер
Периодичность кон- 1
троля 1
Каждые полчаса
Каждый час
Два ра а в смену
То же
Один раз в смену
Три раза в смену
То же
Два раза в смену 1
Один раз в смену 1
Теплобюро устанавливает самописцы для постоянной
регистрации температур в ванной печи, регенераторах, фидерах и
термопары Т-3 в отжигательных печах; на ванной печи устанавливается
уровнемер для контроля уровня стекла в печи.
Таблица 24
Контроль, осуществляемый теплобюро завода
Объект контроля
1
Стекловаренные печи
Определяемые параметры
2
Температура:
у :асыпкн
в районе максимума
у экрана
в рабочем отделении
в каждом регенераторе
дымовых га ов в борове
ма ута и га а
Тяга дымовой трубы
Давление в пламенном
пространстве
Анализ дымовых газов
Периодичность
контроля 1
3
|
■ Каждый час
Глава I. Стеклянная тара
967
1
Питатели (фидера)
Машины
Отжигательные печи
Продолжение табл. 24
2
Давление
пара и воздуха (иа
форсунках)
ма ута и газа
вентиляторного воздуха
Температура:
капли
стекла в лотке
стекла в носовой чаше
Давление сжатого воздуха:
в магистрали
иа пресс-аппарате
на дугьевых головках
Степень вакуума
Давление вентиляторного
воздуха
Температура:
пульки
воды из керна, из лотка
Производительность ма.иины
(количество капель в минуту)
Температура в 11 точках
Разрежение в трех точках
Скорость леиты ксивейера
Герметичность газоходов
3
^i
!
► Каждый час
ОДин раз в смену 1
Тоже
Кроме того, в ведении тешюбюро находится вся аппаратура по
автоматическому контролю и регулированию режима производства,
установленная на заводе.
Технико-экономические показатели производства стеклянной
тары приведены в табл. 25.
Таблица 25
Технико-экономические показатели
Показатели
1
Количество пече-суток работы
Коэффициент использования
рабочего времени машин ....
Отходы выдувания на машине
в %
Бой и брак иа лерах в % . . .
Консервная стеклотара
2
325—335
0.95—0,97
б—6
12—14
Бутылки
3
325—335
0,95-0,97
2,5—3
10—12
Парфюмерная
стек.ютара
(механизированная)
4
325—335
0,95—0.97
3
12
968 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Продолжение табл. 25
Общий коэффициент
использования стекломассы:
прн выработке банок емкостью
0.2; 0.35 и 0.5 л
при выраиотке баиок емкостью
\ а
при выработке бутылей
емкостью 2 н 3 л
Съем стекла с 1 м* зеркала
варочной части печи в кг'сушки
То же, на Константиновском
бутылочном :аведе
Расход условного топлива на
1 т готовое продукции в кг . . .
То же, на Константиновском
бутылочном заводе
Расход электроэнергии на 1 т
готовой продукции в кеч . . . .
Расход сырья не 1 т готовой
продукции вг
В том числе в кг:
соды кальцинированной . . .
сульфата нагр> я
стеклобоя покупного
В
одноместные
формы
0.885-0.9
0.845
0,84—0.75
В
двухместные
формы
0.835—0.85
0.8
—
800—850
-
740-1230
—
240—360
1.3
180
173
28,5
|
} 0.85—0.9
J
800—900
1100—1320
845—1400
600
155-280
1,25
138
180
17
Глава II
СОРТОВОЕ СТЕКЛО
1. КЛАССИФИКАЦИЯ И АССОРТИМЕНТ ИЗДЕЛИИ
СОРТОВОГО СТЕКЛА
К сортовому стеклу относятся изделия, вырабатываемые из
бесцветных свинцовых и бессвинцовых хрустальных, цветных и глу-
шеных стекол и предназначенные для удовлетворения нужд человека
в быту, украшения жилища, оформления культурно-бытовых
учреждений.
Классификация изделий сортового стекла производится обычно
по его основным признакам:
I Признаки
1 1. По назначению
1 2. По способу выработки
3. По способу обработки
4. По виду стекла
Характеристика изделиA i
а) Столовая посуда
б) Посуда для випа и напитков
в) Художественно-декоративные изделия
а) Выдувные
б) Прессовыдувные
в) Прессованные
а) Художественно оформленные в процессе
выработки
б) Гравированные
в) Шлифованные
г) Художественно-декорированные эмалями
и красками
Бесцветные, хрустальные, цветные
(окрашенные в массе) и накладные
(преимущественно двухслойные) 1
Изделия п. 3, в в зависимости от способа обработки
подразделяются ма обработанные на корундовых (алундовых и др.) кругах
и на металлических кругах с помощью абразивного порошка; 3, г^
на обработанные: 1) с помощью эмалирования, золочеьия и
украшения керамическими красками; 2) путем травления кислотой;
3) путем протравного крашения.
Ассортимент типовых простейших изделий сортового стекла
массового выпуска изделий приведен в табл. 26.
970 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Таблица 26
Ассортимент изделий
Группа
изделий
Наименование излелий
Основные размеры
Стаканы
Стаканы чайные,
пивные, винные и стопки
Стпга-: чайный
Блюдца
Блюдца для варенья
и чайные
Блюдце чайное
Изделия на
ножке
Рюмки, бокалы, фу •
жгры н креманки
Фужер
Глава II. Сортовое стекло
971
Продолжение табл. 26
Группа
изделий
Наименован ie изделий
Основные размеры
Графины
Графины для вина и
воды
Емкость 1л
Графин для вина
Кувшины
Кувшины, жбаны,
молочники н сливочники
DB2 ^ [ыксстъ
-D150 —I tS/>
Кувшин для воды
Вазы
ВазьГдля варенья,
печенья, ^фруктов, цветов
н£конфет
1Е>
u—и»—J
Ваза для варенья
972 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Продолжение табл. 26
Группа
изделий
Наименование изделий
Основные размеры
Салатники
Салатнчки, сухарнч-
цы, сахарницы, масленки
и селедочницы
Блюда
Блюда столовые,
декоративные и подносы
Iss
Z?
Блюдо столовое
+D7Z
Изделия
различного
назначения
Пепельницы, солонки,
туалетные приборы, сал-
фетницы н др.
Солонка
Солонка
Глава II. Сортовое стекло
973
2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СОРТОВОГО СТЕКЛА
Технологическая схема производства изделий сортового стекла
Типы стекол
*
Свинцовый хрусталь | |
\
Цветное стекло | |
Бессвинцовый хрусталь
I
Подготовка сырьевых материалов
Обогащение песка
(магнитная сепарация,
сотрясательный с гол)
Обогащение песка
(магнитная сепарация)
Обогащение песка
(машитная сепарация)
\
\
Смешивание шихты
Тарельчатый
смеситель
Ручное смешивание
Тарельчатый
смеситель
\
Варка стекол
Горшкова я печь | I Горшковая печь I | Ванная печь с протоком
Выработка изделий
I
Ручное выдувание
и прессование
II
Ручное выдувание
и прессование
Ручное и
механизированное выдувание
и другие
\
I
Отжиг изделий
Лер, опечкн
Лер, опечки
Лер
I
I
Пре гпарительная обработка стеклоилделий
I
Отрезка колпака,
обработка края и дна
изделия
Отрезка колпака,
обработка края и дна
изделия
Отрезка колпака,
отопка края изделия
*
Обработка изделий
I
Нанесение алмазной
грани, химполировка
Наиесеиие алмагной
грани, глубокое
травление
Шлифовка, нанесение
алмасной грани,
декорирование, полировка
I
Сортировка и упаковка изделий
1
971 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Типовые составы стекол и особенности их варки
Стекло для сортовой посуды должно иметь хорошую варочную
способность, обладать специфичными выработочными свойствами,
соответствующими различным методам выработки (обычно эти стек-
Составы
Типы стекол, заводы
Содержание окислов
О
</5
О
О
о
ho
с
о
Бесцветные
Ручная выработка:
ГХЗ
ЧССР
Механизированная
выработка:
ГХЗ
ЧССР
Серебряная протрава, ГДР
Медная протрава:
ГДР
ЧССР
Свинцовый хрусталь:
ГХЗ
завод рНеыан" . . . .
Богеиский хрусталь (бес-
свиицовый)
То же
Свинцовый хрусталь,
ЧССР
То же, тяжелый, ЧССР . .
Хрусталь:
для пресс-изделий,
ЧССР
циркониевый
цер левый
неоднмовый
74.5
74,5
78,21
1 74.5
72,18
0.5
0,5
0,5
1.12
6.5
6,5
5.33
6,5
5.83
2
2
2
3,17
1
2,5
5.35
15,5
14
11.1
16,5
16,65
1 62.5
1 73,0
76,24
0.5
9
5,86
Бесцветные стекла
13.5
12,0
9.58
1.4
5,5
8.19
62,5
59
76,77
73
66,81
57
66,76
64
57,8
1 60,5
1
8
1.6
1
9.5
16.5
11
14.5
9,1
11,39
9
11.83
3
16.5
16.5
Хрустальные
5.5
9.1
2,61
4.73
2,14
12.6
2
4
Глава //. Сортовое стекло
975
ла относят к «длинным» стеклам), легко обрабатываться
механически и химически, должно обладать достаточной термической и
химической устойчивостью.
В табл. 27 приведены составы стекол, наиболее
распространенных в промышленности, используемых стекольными заводами СССР
и зарубежных стран.
Таблица 27
стекол*
в стекле в % (весовых) 1
<
С/5
1 9
стен
0,2
под
стек
о
N
1 10
'ла
протр.
ла
1
3
4.7
1
О
Р
1 П 1
1ву
2,7
12 |
0,67
1 2,9
7.1
ZrOt
6.2
О
«л 1
<
13 |
о
17]
0,06
2
а.
15
19.7
18
21.5
18,19
28,3
16,27
18
18
<
16
Содержание красителя в % сверх 100
сГ
•о
17
1
О
о
18
1
о*
О
19
О
в
20
О)
СО
21
О
22
С
23
976 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Цветные стекла
Селеновый рубин:
гхз ....
завод •Неман"
Стекло:
фиолетовое, ГХЗ . . .
синее, ГХЗ
зеленое, ГХЗ
глушеное,
сиреневое
ГХЗ .
салатовое
ГХЗ . .
глушеное,
бирюзовое, глушеное.
ГХо • •••••...
коралловое глушеное,
68.6
70
74.5
74.5
74,5
74.5
74.5
74,5
63.8
0.5
0,5
1.8
6.3
6.5
6,5
1.8
1.8
1.9
1.3
2
2
2
3.8
3.8
2.8
1
1
12.9
13.9
13.9
15
15
12.8
12.8
12,7
5.2
3.2
2.1
Стекло:
рсьалнновое, ГХЗ .
то же, ЧССР . . .
Сурьмяный рубин, ГХЗ
Стекло:
сьегло-сшее, ЧССР
светло-°еленое,
ЧССР . . .
дымчатое, ГХЗ
желтое, ЧССР .
ц^н- о-сульфидное.
ЛЗХС . . .
.малахит*. ГХЗ
74,5
78.1
75.8
78.21
78,2
77
78.73
72.0
67.7
5.2
6,5
5.27
8.1
5,33
5.27
5,3
4.96
2.1
2
0.2
Цветные стекла (для
14.2
5.87
5.35
5.39
6.4
2.76
3
5.3
1.8
10
16.1
П.1
11,1
10,4
13,5
16
11.9
Жароупорное стекло:
завода „Мерефянский"
ГДР .
ЧССР
58.7
58.7
59
17.8
18.0
17.8
1Q
10
6.99
4.06
4
4.06
Стекла
для
4
* Составы стекол, разработанные и внедренные на ЛЗХС, приведены в главе
** Содержание в шихте.
Глава II. Сортовое стекло
977
Продолжение табл. 27
9 ю III I 12 13 14
15 I 16 I 17
18 19
20 21 22 23
для наклада
0.5
0.5
0.5
10
10.2
10.7
10.9
10,9
10.9
8,3
CcS
1.3
ClS
1,3
CdS
2,25
0.9
0.1
0.5
0.5
CuSO4«5H,0
0,4
0.06
0.3
0,55
изделий, окрашенных в массе)
0.5
9
0,5
7.Г
S
0,8?
S
3,1
с
0.85
С
О.СЗ
0.0005
Fe2oJ
0,88
Sb.0,
1,95
карт, мука
1.3
|0.15|
0.1
0.2
0.02
1.0
жар(
>упорн
2.5
4
1 6.55
DH ПО
1
0.8
1,03
суды
1.5
4
4.02
1.3
0.8
0.26
III настоящего раздела.
978 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Технические требования к сырьевым материалам даны
в табл. 28.
Технологические режимы и особенности варки сортовых стекол
приведены в табл. 29.
Таблица 28
Технические требования к сырью
1 Сырьевые материалы
I Песок
Сода
Поташ
кальцинированный
Мел
Селитра калиевая
1
Сульфат синтетический
Содержание окислов
в %
SIO, 99.9 —99.7
А1$0. 0.06 —0.03
Fe30, 0,012-0.03
NatCOs 99,44—97.26
NaCl 1.28—1.37
Na2S04 0,05—следы
Fe^O, 0.006—0,0011
НгО 2,01-0,16
нерастворимый
остаток 0,11—следы
K2SQa — 79.6
KCl — 3.3
K2S04 —3.1
Na2S04 — 13
Fe2Oa — 0.004
K20 — 2—4
CaCO, 98.5—85,7
MgCO, 0,25—1
A120, 0.12—3,05
Fe20, 0,03-0.2
Si02 0.25
KNOs 99—100
Fe2Os менее 0.001
NagSO, -99%
Гранулометрический состав
в %
Основная масса--зерна
0,1—0,6 мм, выше 0,6 мм
не более 5, ниже 0,1 мм
не более 1
Зерен более 1 и«л-2.9б
1 „ 0,6 мм ~ 1.45
0.3 мм ~ 7.73
0,2 мм - 15
0.1 мм - 50
• менее 0,1 мм ~ 22 1
Основная масса зерна 0,8 мм 1
Основная масса зсриа
0.3—0,8 мм
-
-
Глава П. Сортовое стекло 979
Таблица 29
Технологические режимы варки стекол в горшковых печах
1 Типы стекол
Свинцовый
хрусталь, ЛЗХС
Свинцовый, це-
рисвый, неоди-
мовый хрусталь,
ГХЗ
1 Свинцовый
хрусталь, завод
Подибрады, ЧССР
1 Бесцветные и
1 цветные стекла,
ГХЗ
Цинко-сульфидное стекло,
ЛЗХС*
* Количество i
зависит от условий
работке. Во избе
несколько охлажда!
Засыпка шихты
и боя
порядок
засыпок
Первая
(смесь
шихты
* и боя)
Д Вторая
Третья
* Первая J
(смесь
,. шихты
и боя)
Вторая
Третья
Первая
(смесь
шихты
и боя)
Вторая
(то же)
Третья
(точько
бО/l)
Первая
(( Ой)
Вторая
(шлхта)
Третья
(шихта) 1
Первая
(ш хта)
Вторая
(то же)
Третья
(то же)
С а
7 О.
<у >>
н н
1420
1420
1 420
1420
1420
1 420
1320
1380
1420
1380
1 420
1 420
1 400
1400
1400
Бурление
стекломассы
о х
и а>
I и ^
о >,
| ею
От 2
до 5
бурлений
Первое
Второе
Первое
Второе
Одно
-
.и
«ч о
7 а
СУ >-,
| 1- Н
1 460
1440
1440
1430
1430
1 440
-
Осветление
стекломассы
5 л
ас
§ScS
©£ 2
\CUaj "
5—6
5-6
7—8
5—6
5—6
1 cum
7 О,
1 и н
1 460
1 440
1430
1 440
1460
Среда печи
1 Окислн-
| тельная
\ То же
1
1 Слабоокис-
1 лительная
[ (пре.шущест-
1 венно) 1
1 Слабовос- 1
/ становитель- 1
1 ная 1
:еры, вводимой в шихту для глушения и окрашивания стекла, I
варки и корректируется по скорости наводки стекла прч вы- 1
жание выделения пузырей стекломассу перед выработкой 1
ют воздухом или водой. 1
9Ь0 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
На рис. 10 приводятся графики варки свинцового хрусталя и
цветных стекол <в горшковых печах.
Бурление стекла производят различными материалами,
дающими большое количество газообразных продуктов (древесная чурка,
картофель, свекла и др.)-
а)
1500,
• НОО
11300\
* ПОО
пио
г
14CU
/
/
V
1
0*
5
«с
«5 ,
J
1*W
3
Б
3
Засыпла ш
3
МО*
1 II " ~~"
2
5
3
1
7
5
§
ч
6
1
с*.
*ш%
1
9 tt
^»
«Ъ
1
>
\l250*
0 i5
i
п
Время Ъ vcca*
13
15
7 9 11
Всеня б часах
Рис. 10. Графики варки»
а — цветных стекол на Гусечском хрустальном заводе;
б — свинцового хрусталя на Ленинградском заводе
художественного хрусталя
На заводе в Гусь-Хрустальном внедрена технология бурления
стекломассы сжатым кислородом, который под давлением 250 атм
подается в нижние слои стекломассы и, поднимаясь на ее
поверхность, вызывает бурление.
В производстве сортового стекла применяются следующие обес-
цвечиватели (табл. 30).
Таблица 30
Обесцвечиватели стекломассы
Типы
обесцвечивателей
Двуокись марганца
Элементарный селен
Закись н шелл
Химическая
формула
Фи:
МпО,
Se
NiO
Ока bipacMO.1 действие
сооГщгечый
стеклу
дополнительный
цвет
ж- еские
Ф. оптовый
Ро овый
Фиолетовый ;
окисляющее
зна^еш.е
-
Количество
добавок на
1 л кг стекла
(в зав 1СИМ0СТН
от колера) в г
20—40
0,5—5
3—10
Глава П. Сортовое стекло
981
Продолжение табл. 30
Типы
обесцвечивателей
Окись кобальта
Окись неодима
Двуокись церия
Сульфат натрия
Сеигтра натрчепая
Треюкись мышьяка
Хчмчческая
формула
Очаывае ioe /:е':ств.е
сооГщаечый
стеклу
дополнительный
цсет
СоО Синий
NdoO, Пурпурный
СеО | Желты:!
Химические
Na,S04 I —
N^NO, —
As20, —
окисляющее
значение
\ 2 FeO +
/+V,0,-Fe2Oi
Коичсство
добавок на
IOj кг стечла
(в авмеммост i
от колера) в г
__|
"0.1—0.2"»
io.i—о.2 ;
_0.1-0.21
0.2—1
0.5—1
20—40
Для ускорения окисляющего действия AS2O3 рекомендуется
вводить совместно с ним NaN03.
Для ввода в состав шихты малых добавок обесцвечивателей
составляются обесцвечивающие смеси (табл. 31).
Таблица 31
Составы обесцвечивающих смесей
Наименование смеси
Красная смесь, ГХЗ
Синяя смесь. ГХЗ
Смесь для хрусталя,
-авод .Мочр,- ЧССР
Компоненты смеси в г
Сода 425
Тречокнсь мышьяка .... 500
Tje*:o"4cb мышьяка .... 500
N SeO 200
Количество смеси
в г, добавляемой
на ол-!н topiuoK
сгсла (37)-400 кг)
70—80
7—8 1
0.8—2
В случае если стекло при варке приобретает нежелательную
окраску, то колер стекла выправляют добавлением красной или енней
смеси. Порядок введения смеси представлен ниже.
Колер сте 'ла,
nOHR 'B'M 1ЙСЯ
в процессе сварки
Зеленый
Ро овый
Жетгый
Синий
Красная смесь
Прибавить
Убавить
Без нгменен «й
То же
Синяя смесь
Бе-"» изменений
То же
Прмбавить
Убавить
982 Раздел пятый. Тарное а сортовое стекло
Введение в шихту больших количеств окиси хрома для
получения зеленого стекла вызывает затруднение при варке стекла и
появление на изделиях черных точек нерастворимого хромпика. Во
избежание этого хромпик в шихту вводят с фриттой.
Для приготовления фритты шихту варят в горшках при
температуре 1300° С в течение 5—6 час. Состав шихты в кг:
песок 100 хромпик натриевый ...» 30
сода 100 бура 10
мел 25
При варке шихту бурлят 3—4 раза. По окончании варки сплав
вычерпывают в воду, высушивают и после размола вводят в шихту.
Для варки известково-натриевых стекол, как правило,
(применяют небольшие ванные печи с площадью зеркала варочной части до
60 м2 и удельным съемом стекла 1000—1200 кг/м2 в сутки,
регенеративные, с протоком. Их конструктивные отличия зависят от вида
применяемого топлива и способа выработки стекло изделий. В
табл. 32 приведена характеристика печей по данным Гусевского и
Дятьковского хрустальных заводов.
Таблица 32
Характеристика ванных печей для варки натрий-кальцийсиликатных
сортовых стекол
Вид продукции
Чайные стаканы
И^леггя различного
назначения
Стаканы, рюмки
И"-етня рачлнчного
на на ен :я
Способ
выработки
Машинный ВС-24
Ручной
Машинный РВМ
Ручной
Площадь гер ала
стекломассы в м*
оощая
74,6
37,6
55
93
и
54,9
20,2
41
65
выраСо-
точная
часть
19.7
17,2
14
28
Глубина
бассеГша
в мм
1200
1200
1200
1200
Цветные и хрустальные свинцовые стекла варятся обычно в
горшковых печах. Наибольшее распространение получили 8-, 12-.
14- и 16-горшковые, круглые, регенеративные, кадиевые печи.
Выработка изделий
Изделия вырабатывают выдуванием или прессованием ручным и
механизированным способами.
Ручной способ выдувания состоит в том, что стеклодув с
помощью стеклодувной трубки набирает расплавленную стекломассу
Глава 11. Сортовое стекло
983
на конец трубки, подготавливает пульку и выдувает массу в
форму. Выработка изделий производится бригадным методом —
«стулом».
Технологические операции, выполняемые членами бригады при
выработке изделий ручным способом, перечислены ниже.
Член бригады Выполняв лая операция
Баночник
Поддувалыцик
Выдувальщик
Огдёшщик
Наборщик
Лесчник
Грельщица
Прессовщик
Подготовка баночки набором стекла на
конец трубк,1 и по* ертыванчсм ее
Подготовка баноши для выдувания
(произвол t тс я дополнительным наСброп
стекломассы на бано 1ку и предварительным
раздувай 1ем пульк 0
Окон ia'ie 1ьное выдувание нздегчя в форму
Прлдан е нужной формы горлу, руч«е или
нож е я?дел-1й
Набор комка стехла и подноска е~о
мастеру для is.oTOB. емя ручки илч ножки и де-
лия, в случге прессования—подача комка
стекла в фор\гу
Потгоювка /-елки (специальной воронкн)
из цгегного cie^u для выработки изделий из
накладного стерла
Подогрев Иоделий для их дальнеШей от-
дечк i
Формован е изделий путем ввода керна
в форму, находящуюся на столе пресса
Составы бригады в зависимости от вида изделий приведены в
табл. 33.
Таблица 33
Сослав и производительность бригады
Ассортимент изделий
Л
н *
н *
ОЗ
1
2
2
2
-
J3
ува
и ^
з =
и В
2
3
1
1
2
*
^1
■=* 5
о £
~ m
~
1
1
1
Ы
5С
О
Е
а
Ю
а
а.
о
се
X
• 5
EJ
0)
U
о
■^
ш л a
т 7, -° н °
о « г, a ?•
Графин для вина . . ,
Кувшин (без крышки)
Рюмка
Фужер
Сахарница с крышкой
2
2
1
1
1
1
2
2
—
1
2
—
—
—
6
10
7
7
4
350—400
4С0—500
800—900
550—600
303—350
Ручной способ прессования состоит в том, что прессовщик
нажатием рычага пружинного или экхцентрикового пресса типа ЭПР
вводит керн в форму и прессует изделие.
Для получения изделий с блестящей поверхностью производят
их огневую полировку, которая осуществляется путем ввода уже
отформованного изделия в окно печи и последующим его
провертыванием.
Состав бригады по прессованию в зависимости от вида изделий
приведен в табл. 34
984 Раздел пятый. Гарное и сортовое стекли
Таблица 34
Состав и производительность бригады
1 Ассортимент изделии
Ваза:
Пег.ельннца
Мастер
пгессов-
Щ IK
I
1
1
I
Мастер
отдельщик
1
Наборщик
1
1
1
1
£■3
2
2
Итого
5
Б
2
2
Про г
водите 1Ь-
ность
в шт.
в смечу
400—450
500—550
700—800 1
8С0—900
Рис. II.
Технологическая схема
расположения бригады при
выработке изделий
/ — выработка кувшинов;
// — выработка рюмок;
/// — выработка
фужеров; IV — выработка
блюдец; V — выработка
прессизделнй
/ — грельщица; 2 — прессовщик
5 — отдельщик; € — наборщик
догрева горла изделий: Я
^©^©L@
Тщ!
\,
3 — баночник; 4 — поддувальщик;
п, . — повертальщнк; 8 — печь лля по-
станок для формования: /0 — загрузка
изделий на конвейер
Глава II. Сортовое стекло
985
На рис. 11 приведена технологическая схема расположения
членов «стула» по выработке различных стеклоизделий на рабочем
верстаке.
В настоящее время на многих заводах доставка горячих изделий
от рабоч1их верстаков к отжигательным печам производится при
помощи цепных конвейеров. В качестве одного из примеров такой
механизации на рис. 12 приведена схема, действующая на Гусевском
хрустальном заводе. Технические данные двух линий горячих
цепных конвейеров этого завода даны в табл. 35.
Таблица 35
Техническая характеристика конвейеров
Элементы характеристики
1 линия 2 лчн 1я
Скорость движения конгелсра в м мин
Габаритные размеры в м:
длина
высота
ш рлна . ...
Диаметр в мм:
шкива электродвигателя
гедуктора
приводной зее-дочкн
натяжной » . •
поворотной . . .
Цепь с направляющими роликами (шаг) ....
Число оборотов в 1 мин. шкива электродвигателя
18.5
21,2
34
0.8
0.96
130
190
395.1
3^5.1
316
41.3
980
63
0.7
0.96
120
150
395,1
3.5,1
316
41.3
970
Механизированная поточная выработка выдувных стаканов
(чайных, винных) и блюдец (чайных, для варенья) производится на
автоматических машинах ВС-24. Выработанные изделия отжигают
в лере ЛН1000X18 и направляют на автоматы OC-I8, где
происходят отколка колпака и отопка края изделия. При отсутствии
автомата ОС-18 эти операции производят на машинах отколочной, ото-
почной и шлифовальной Ш-12 (рис. 14).
Технологические показатели работы оборудования поточной
линии (рис. 13) приведены ниже.
Машина ВС-24
Производительность (чайные стаканы) в шт. в сутки.
Число оборотов в 1 мин.:
стола
выдувных трубок
Температура капли стекломассы в "С
Расход воды в т'час
Вакуум в наборных трубках в мм вод. ст.. . .
Давление компрессорного во духа в атм - . .
Давление вентиляторного воздуха в мм вод. ст.
Расход электроэнергии в квт-ч
. 45000—БСООО
1.5
55—60
1148
2.3
680—700
2,5
140—160
106.4
986 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Рис. 12. Схема
конвейерной доставки
изделий от рабочих
верстаков к
отжигательным печам
/ — ванная печь: 2 —
рабочий верстак: 3— место
загрузки конвейера
изделиями; 4. 5 —
приводные станции: 6 — гоио-
ротные звездочки; 7—8 —
натяжные станции
i 7 J «
5 6 7 в 9
f 'Л ' У
Рис. 13. Технологическая схема выработки выдувных
изделий на автоматах ВС-24
/ — ванная печь; 2 — автомат ВС-24; 3 — механический перестави-
тель; 4 — отжигательная печь: 5 — отколочная машина: € —
ленточный транспортер; 7 — машина Ш-12; 8 — отопочная машина; 9 —
сортировка изделий
Глава II. Сортовое стекло 987
Автомат ОС-18
Производительность в шт. в сутки 5^000—60 000
Расход в м* час:
горючего газа . . 2,5
кислорода 1.5
Максимальное давление рабочей смеси в мм вод. ст. 900
Лер ЛН-1000Х18
Производительность (стаканы) в шт. в сутки 50 000
Средний расход тепла в ккалкг 250
Длина в м:
туннеля 18
тягового органа сеткн 21
Мощность электродвигателя в кет:
тягового 0.2
вентиляторного 0,6
Расход электроэнергии в сутки в квт-ч 19,2
Механизированная выработка прессованных стаканов, стонок,
рюмок и других изделий осуществляется обычно на прессовых
автоматических машинах РВМ. Технологическая схема выработки
пресс-изделий на машинах РВМ приведена на рис. 14.
Г 2 J Ч 5 6 7 6
*. яг . , rz_] i i
^ V ^ if jd ■ - ■ —J
Рие. 14. Технологическая схема выработки
прессованных изделий на автоматах РВМ
/ — ванная печь; 2 — машина РВМ; 8 — механический пере-
ставнтель; 4 — отопочная муфельная печь; 5 — отжигательная
печь; 6 — сортировка изделий; 7 — ленточный транспортер:
8 — упаковка изделий
Формы для выработки чзделий изготовляют из чугуна, стали,
специальных сплавов, реже из дерева и бронзы. Составы материалов
для форм (по данным заводов ЧССР) приведены в табл. 36.
Составы материалов для форм
Таблица 36
Материал
формы
Чугун
Стел* )
АКС 17265 1
Сплав OPE I
Сплав SN20
Сплав
Сплав SRT33
Сплав SR15
Назначение формы
Для прессовыдуваиия и
выдувания изделий
Для прессования
Для качественного
прессования изделий
Для качественного
прессования изделий, украшенных
рисунком
Гладкие изделия,
выработанные на автоматах
Для горловых колец
плунжера форм и фидеров
Для лезвий ножниц
Состав в %
С
3.2-3,4
2,2-2,4
0,25
0,6
1,8-2
0,2-0,3
-
2-3
SI
2-2,4
3,8-4,2
2
0,5
6-6,5
-
1-1,5
0,5
Мп | Р | S
0,6—0,8
-
1,5
0,5
-
-
-
0,8-1,5
0.3 |
-
0,35
-
0,02
-
-
-
0,07
0.4
0,35
-
0,4
-
-
-
N1
-
1
17-21
1,4
18-20
1,5-2,5
0,8-1
-
Сг
-
-
22-26
25
2-3
28-32
30—33
12-15
Си I
-
-
-
-
1-1.5
-
-
- |
Глава IL Сортовое стекло
989
Пороки изделий при выработке
Количество боя и брака изделий колеблется в значительных
пределлх и является различным для разных заводов. В табл. 37
приводится перечень характерных пороков, причин их появлений и
способов устранения.
Таблица 37
Пороки изделий при выработке
Характеристика
пороков
Причины появления
Способ устранения
Пороки стекла при выработке
Неправильное
распределение стекломас
сы (однобокость, :*-
лив дйа, продутое
дно)
Кованая
поверхность
Черчениость стенок
Мятые изделия
Волнистая, бугро-
ватая поверхность
Неправильный набор
стекла, вследствие чего стенки
изделий становятся чрезмерно
тойкнмн или толстыми
Повышение
квалификации мастеров,
внимательное отношение к работе
Трещины
пачка
у кол-
Выдувание изделия в
чрезмерно холодную форму
Прилипание к стенкам
формы твердых частиц, которые
при вращении игделяя
оставляют на его поверхности след
Выемка из формы
недостаточно охлажденного стекло-
нзделия
Наличие в форме неровно- I Замена формы
стей или загрязнение
отверстий для внходв воздуха
Неаккуратная замочка на- I Повышение
беля к работе
Пороки стекла при отделке изделий
Усиление ритма
работа или охлаждение стекла
перед опусканием в форму
Очистка фермы перед
работой и бережный уход
за ней
Повышение внимания к
работе
Неправильное
оформление края
изделий, кривая ручка,
кривое горло н др.
Отставание ножки
от пойла
Использование
неисправного инструмента или
неаккуратность в работе
Чрезмерное охлаждение
одной части изделия по
сравнению с другой
Проверка исправности
инструмента и
повышение внимания к работе
Правильный ритм
работы
Пороки стекла при ручном прессовании
Наборный пузырь
Рябая поверхность
Медленное опускание
наборной .железки" в стекло
при вращении
Отпечаток на изделии
неровностей формы
Быстрое опускание
.железки" в стекло и после
этого уже вращение
Соблюдение
технологического режима,
применение высококачественных
форм, усиление огневой
отопки
9У0 Наздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Продолжение табл. 37
Кованая
поверхность и посечки
Прессование в холодную
форму, неправильная
конструкция формы
Поюгрев формы пере^
работой, соблюдение
технологического режима
прессования
Пороки стекла при выработке изделий на прессовыдувных машинах
Пузыри, мошка,
пена
Посечки на
внешних стенках изделий
Неюпрессовка.
толстое дно
Наличие сильно
заметных швов
Чрезмерно быстрый
подъем плунжера, его нецентрчч-
ность, высокая температура
капли, попа laH-ie железистых
частиц в канал фч^ера
Неудовлетворительное
качество стекломассы,
чрезмерное охлаждение форм
Малый вес капли, холох-
ная капля, недостаточное
прессующее усилие, пониженное
давление возтуха
Плохое качество раскрыв-
ных ф )рм, неу ювлетворите'1Ь-
ная работа зажимного
устройства
Соблюдемте технологи
чеекчх параметров
выработки
Повышение
однородности стекломассы,
соблюдение технологических
параметров формования
Устранение неполадок
машины, соблюдение
технологических параметров
ее работы
Замена нлн
форм
ремонт
Обработка изделий
Выработанные изделия подвергают дальнейшей обработке.
Валовая и номерная шлифовка более простых и
распространенных видов обработки приведена в табл. 38.
Таблица 3S
Характеристика валовой и номерной шлифовки
Метод сбработки
Валовая
шлифовка
Вид обработки изделия
11 «1
[ III III I
Характерчетнка нанесения
рисунка
Обработка изделия на
широких абразивных кругах;
рисунок в вие плоских
сферических шлифов, ямочек и
пальцев
Глава //. Сортовое стекли
991
Продолжение табл. 38
Метот обработки
Номерная
шлифовка
Вид обработки изделия
1 р 1
Характеристика нанесения
рисунка
Более сложный вит
обработки; рмсунок представляет
собой сочетанче от^ечьных
элементов валовой шлифовки
и алмазной 1рани
Рисунки валовой и номерной шлифовки наносят на станках
типа А-1.
Обработка изделий алмазной гранью — процесс нанесения
глубоких прорезей в разнообразном сочетании, причем линии
пересечения образуют различные
фигуры; кусты, звезды, медальоны и др.
В процесс нанесения алмазной
грани входят две операции: гранка
|_j : ' : : 1
0
/о
/и
1 D
/ а
с/ О
€\ °
\ °
\ °
\ а
\ °
\ О
\а
Ju~
2
*
\
В 0
S 8^
°п\ Е
о \ /а
а гс
а /п
а \ 1 о
D )б[ С
а / d
D \п
а Ь
D С
а' вч а
а No
d\ 9\ о
оД D
3
l
i>«
о\
о \
о \
о )б
D /
а /
о /
п /
о/
о/
□
S>'
а.
Рис. 15. Схема технологического
процесса конвейерной обработки
изделий алмазной гранью и
номерной шлифовкой
/ — конвейер сортировки: 2 — конвейер
номерной шлифовки; 3 — конвейер
обработки изделий нз свинцового хрусталя
алмазной гранью; 4 — м^йка изделий;
5 — столы для наметки; € — станки для
нанесения алмазной грани и номеэной
шлифовки; 7 — станки для обработки
изделий; 8 — станки для гранки;
9 — свободные станки
(процесс нанесения глубоких алмазных граней) и дистировка
(удаление следов, образующихся при гранке — песка, царапин).
Рисунки алмазной грани классифицируются по номерам. Номер
алмазной грани характеризует степень сложности изображаемого
рисунка.
Технологическая схема обработки изделий из свинцового
хрусталя алмазной гранью на конвейере Гусевского хрустального заво-
та показана на рис. 15.
992 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Характеристика оборудования. Для обработки стекла применяют
абразивные материалы в измельченном и связанном состоянии.
Измельченные абразивы: песок, наждак, пемза.
Песок для гранки должен иметь не менее 90% зерен размером
менее 200 мк и не более 10% зерен размером 400—600 мк.
Наждак для притирки в основном применяют: серый № 280 и
желтый № 28; кроме этих, могут быть использованы наждаки:
крупный — серый наждак № 100—120—170—180;
мелкий — желтый наждак № 14—20;
пемза — для полировки (просеивается через сито 900 отв/см2).
Связанные абразивы: шлифовальные круги, изготовленные из
абразивных зерен, сцементированных между собой гна минеральной
органической или керамической связке. Материя чом дчя абразивных
кругов служит измельченный корунд или карборунд. Круги
изготовляются от очень мягких до очень твердых (табл. 39—44).
Таблица 39
Классификация кругов по твердости
Степень тгердостп
Чрезвычайно мягкие
Весьма мягкие
Мягкие
Средней мягкости
Средние
Условные
обозначения
ЧМ
вмг—вм,
Mt—М2—М,
CMt—СМ,
Степень твердости
Средне твердые
Твердые
Весьма твердые
Чрезвычайно твердые
Условные
обозначения
CTt—СТ2—СТ,
Ti-T,
BTj—ВТ,
ЧТ^-ЧТ,
Абразивные круги снабжены шаспортом.
Паспорт абразивного круга расшифровывается так: например,
круг ЭБ-180 CTiK имеет обозначения: ЭБ — электрокорунд белый;
180 — размер зерна (зернистость); CTi — средне твердый; К —
связка керамическая.
Таблица 40
Характеристика абразивных кругов и их применение
Обрабатываемый
элемент
Край изделия
Наружная
кромка края
Способ
обработки
Ручной
-
Операция
Заправка края
Фуговка
Характеристика абразивного
круга
KapoopvHi" 150-C,K размером
310x32x25 мм или ЭБ 130-200
С*—СТ2—К размером 300—400Х
Х40Х32 мм
Э/ехтрмт 240 CTt—К размером
480x45x85 мм или ЭН 180 СЛ^К
размером 350x20x35 мм
Глава У/. Сортовое стекло
993
Продолжение табл. 40
1 Обрабатываемый
1 элемент
Внутренняя
1 кромка края
Край и дно
изделий
Край изделия >
Дно изделий \
Стенка из- 1
делий 1
Стенка из- 1
лелия 1
Способ
обработки
Ручной
То же
Механизированный
То же
Ручной
Механизированный
■ Ручной
1 я
'
'
•
-
Операция
Фацет
Дистировка на
шайбе
Шлифовка на
машине ЕШ-8
Ш-12
Шлифовка
Шлифовка на
дноточильной
машине
Гранка—алмазная грань
Дистировка,
глубокие и
ере лние
алмазные линии
Дистировка,
мелкие
алмазные линии
Гранка, ши-
рокопоюсная
шлифовка
Дистировка,
широкополосная шлифовка
Номерная
шлифовка
Характеристика абразивного 1
круга 1
ЭБ 180-220 С,-СТ. К или
ЭБ 180-220 CTj-CT, К
Размеры абразивных кругов
опрелеляются диаметром
обрабатываемых из1елий |
Песчаниковые круги
зернистостью 120-150. Размеры 600-900Х
Х70-150Х50 мм
ЭБ 220-240 СаК размером
300—400x30x32 мм
ЭБ 120-150 СМ,-СМ2 К
размером 100X25X20 мм
Песчаниковый круг, зернистость
120-150 рамерэм 600—700X100-
—150x30—70 мм
Песчаниковые круги
тернистостью 120—150 размером 600—700х
Х70х127 мм или ЭБ 120—180
СМ2 С, К размером 500—600х
X 30x75 мм
КЗ 80- КО СМ,-С, К
размером 200—400x16—20x32 мм или
КН 80—100 СМК размером
350-400x16-20x35 мм
ЭБ 1Я0 СТ,—CTf К размером
GO—4О0хП—20x32 мм или ЭБ
130 СМа К размером 350х13х35«лш
или ЭН 180—200 СМ, К размером
350x13x35 мм
ЭБ 220—280 СТ,—СТ. К раз-П
мером 60—4О0Х 1*3—20x32 мм нли||
этекгр-гг 240 С Г, К размером-:
28J-4O0X 13-20x35 мм
КЗ 80—100 СМ,—С, К
размером 300—400x40x32 мм
ЭБ 180-220 СТ,-СТ, К
размером 380—4WX16—20x32 мм или
электр it 240 С Г, К размером
2J0-250X2J- 35X35 мм
ЭБ 180-220 СТ,—СТ2 К
размером 280-400x20x35 мм
994 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Таблица 41
Характеристика полировальных кругов и их применение
Обрабатываемый
элемент
Край и дно
изделий
Пробка для
графинов
Дно стаканов
Способ
обработки
Ручной
Операция
Полировка на
шайбе
Полировка на
круче
То же
Характеристика полировального
крута
Пробковая шайба размером
470-500x78—120 .50 мм. Скорость
вращения 7J0 обмин
Пробковый круг размером
3)J— 170 х 31 х 20 мм. Скорость
вращения 10,5—14 со, мин
Деревянный круг размером
470x4Jx20 см. Скорость
вращения 10,5—14 об мин
Таблица 42
Техническая характеристика машин
Наименован ie
машин
1
Станок А-1
Станок Ш-2
1 Машина
1 .Еремина*
ЕШ-8
Отопочная
] машина
1 Машина
Ш-12
1Дноточиль-
1 ная машина
Назначение
2
Шлифовка
изделий
То же
Шлифовка
изделий
Отопка
край
изделий
Шлифовка
края
изделий
Шлифовка
дна
изделий
Завод-
изготовитель
3
.Стекло-
машина"
Механический завод,
г.
В.-Волочек
Гусевскнй
хрустальный
То же
.Стекло-
машина"
.Выдвиженец-
Габариты в мм
длина
4
870
1550
1400
ширина
5
650
950
высота
6
Ш)
750
1 340
1800
2 550
2 100
"
диаметр
7
1420
1600
1630
Мощность
9.1СК1рО-
двигателя
в кет
8
0.6
1,7—2
2.2—2.5
0,4—0,6
0,6—0,8
3.5
Глава II. Сортовое стекло
995
Таблица 43
Скорости шлифования изделий на станке типа А-1
Ступени
гередачи
(скорости)
1
2
3
4
гб
6
0Q .
О X
Т О С
371
520
642
855
1100
1430
Окружная скорость в м'сек при диаметре круга в мм 1
20
0.39
0.54
0.G7
0.89
1,14
1.5
35
0.68
С.95
1.18
1.56
2.02
2.62
75
1,46
2.03
2.5
3,35
4.35
5,63
100
1.95
2.72
3,37
4.5
5,75
7.5
125
2.43
3.37
4.20
5,6
7,5
9.Э5
150
2,93
4,07
5.02
6,7
8.65
11.2
175
3.4
4.75
5.9
7.85
10.03
13.1
200
3,94
5.45
6.75
9
П.5
15
295
4.4
6.13
7.64
10.02
13
16.9
235
4.9
6.82
8.5
11,2
14.4
18.8
300
5.85
8.2
10.01
13,35
17
22.3
Гранку обычно производят на третьей-четвертой скоростях,
дистировку глубокого алмаза на второй скорости, дистировку
мелкого алмаза на первой скорости.
Таблица 44
Технические данные ленточных конвейеров с двухсторонним
расположением оборудования
Параметры
Конвейеры для огрмбогки
елчц'-мо. о хрусталя
1
номер-
нон
Лента
Ширина -в мм
Д-шна в а«
Скорость ленты в м мин ....
Опорная станина
Мощность электродвигателя в кет
Прорезиненная тк^нь
300 I 300 1 5J0 | 500
32 32 45 45
1,02 | 0,92 | 0,61 | 1.3
Металлическая
0.6 I 0,6 I 0.6 I 0.6
Кислотная обработка изделий производится с целью матового,
светлого и глубокого травления изделий.
а) Матовое травление осуществляют двумя способами:
погружением изделий в травильный раствор (жидкая ванна) и нанесением
травильной пасты на поверхность изделия кисточкой. Составы
травильных ванн и'смесей приведены в табл. 45—47.
Таблица 45
Составы травильных ванн с подогревом смеси до 40—60°С (в вес. ч.)
Варчант
Вариант II
Вода 64
Плавиковая кислота 3
Поташ * 2
Вода
Фгорчстый калий
Соляная кислота.
100
10
1
996 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Таблица 46
Составы травильных ваин без подогрева смеси (в вес ч.)
Вариант I
Вода
Плавикомя кислота .
. 10
Вариант 11 [ Вариант III
Вода 50
Фтористый аммоний . 50
Серная кислота ... 10
Сернокислый аммоний 5
Фтористый аммоний
Соляная кислот!.. .
240
. 40
. 20
Таблица 47
Составы травильной пасты (в вес. ч.)
Составные части
Соляная кислота
Вариант I
1
1
0,5
Вариант II
3
2
б) Светлое травление. Таким травлением рисунок обычно
наносят гильоширными машинами. Составы мастик для покрытий и
травильных ванн приведены в табл. 48 и 49.
Таблица 48
Состав мастик для покрытия изделий (в вес. ч.)
Вариант I
Вариант II
Вариант III
Композиция* III.. . 2
Озокерит 0,4
Парафин 0,15
* Композиция III—продукт переработки озокерита.
Озокерит 1
Парафин 9
Озокерит 3,3
Композиция III .... 6,7
Таблица 49
Состав травильных ванн (в вес. ч.)
Вариант I | Варитт II
|
1
Вода 3—6
в) Глубокое травление — художественная обработка изделий из
'Накладного стекла методом травления. Метод заключается в том,
что с цветной поверхности двухслойного стекла путем
многократного травления снимают слои различной толщины, вследствие чего
отдельные места изделия, в зависимости от толщины оставшегося
слоя, приобретают окраску различной интенсивности.
а)
б)
&L.
I l l ,l ■ I
ж±
mm
ТПТГ"
Рис. 16. Электрический муфель непрерывного действия
а —план; б — поперечный разрез: / — керамика для спиралей; 2, 3 — керамические щиты; 4 — футеровка печи
99S Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Покрытие изделий золотом заключается в процессе иаиесения
иа изделие 12%-ного препарата раствора золота и его дальнейшее
закрепление путем обжига в муфельных печах непрерывного и
периодического действия. Температура обжига на 30—40° ниже
температуры размягчения стекла.
На рис. 16 показан электрический муфель непрерывного
действия, сконструированный и действующий на Гусевском хрустальном
заводе. Ниже приведена техническая характеристика конвейера.
Производительность в шш'часх
фужеров 180
рюмок 270
блюдец 150
Скорость движения цепи в м мин 0,35
Расход электроэнер1 ни в сутки в квш-ч 1210
Мощность электро 1вигателя в кет 50,5
Длина туннеля ъ м 7
Украшение изделия «чеканным» золотом заключается в том,
что сначала рисунок на изделие наносят методом матирования, а
затем покрывают золотом, которое закрепляют обычным путем.
Покрытие изделий деколью. Деколь представляет собой вид
переводных рисунков, изготовленных из керамических красок способом
хронолитографической печати на гуммированной бумаге.
Процесс нанесения деколи складывается из двух операций:
1) готовый рисунок переводят на изделия увлажненной губкой;
2) изделия с нанесенной деколью обжигают в электромуфельных
печах при температуре 550—560° С.
Химическая полировка изделий
В качестве полирующей смеси применяют смесь, состоящую из
40% фтористоводородной кислоты и 95% серной кислоты.
Для полировки изделие поочередно погружают в промывную и
кислотную ванны. Температура воды для промывания
поддерживается в пределах 47—55° С. Продолжительность одного погружения в
кислотную смесь 2—5 сек.; промывную — 10—15 сек. Число
погружений в полирующую ванну зависит от ее концентрации и составляет
от 8 до 20 раз. После последнего погружения изделий в кислотную
ванну их промывают в промежуточной, а затем в щелочной ваннах
При температуре 40—45° С.
Глава III
СТЕКЛА ДЛЯ СОРТОВЫХ И ХУДОЖЕСТВЕННО-
ДЕКОРАТИВНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Приводимые ниже составы даны с учетом многолетней практики
Ленинградского завода художественного стекла и других
заводов.
Коэффициент термического расширения
натрий-кальций-силикатных стекол должен быть постоянным, а коэффициенты цветных и
заглушённых стекол необходимо корректировать по коэффициентам
бесцветных.
Коэффициенты термического расширения (линейные, средние от
20 до 450°) для приводимых ниже составов стекол могут быть
быстро вычислены с достаточной для производства точностью по
обычной аддитивной формуле со следующими парциальными
коэффициентами ( в град. ):
SiO, О.ЫО""7 NazO . . . 4.9I0-7
В20, 0.5 KsO 4,2
Р*05 1,0 МпО, 0,9
А1208 0,4 СиО 0,9
СаО 2,0 Cr2Og . 1,5
РЬО ...... 1.35 СоО . . —1,5
ВаО . . 1.9 Na.AlFe 2,4
ZnO 1.0 NaaSlFe 2,2
Состав стекла берется расчетный, без учета улетучивания
компонентов. Изменения приводимых составов для подгонки термических
расширений делаются на основе этих данных, а затем по кольцевым
пробам или дилатометрическим измерениям.
Режим варки стекол должен быть строго постоянным без
случайных колебаний. Подавляющее большинство приведенных ниже
63*
1000 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
стекол варится в горшковои печи в производственных горшках при
следующем режиме печи:
Конец выработки
Засыпка ооя
Засыпка шнхты:
первая
вторая
третья (если нужно)
Развар шихты
То же
Бурление:
первое
второе
третье (не все стекла
Осветление
Конец осветления ....
Студка
Полная готовность стекла
Время в
час.-мнн.
17
18.30
20
21
21.30
22
23.30
2
2.30
3
4
5
6
8
Температура
1250
1350
1420
1420
1420
1 440
I 460—1 470
1 460—1 470
1 460—1 470
1 460—1 470
1 460—1 470
1 460—1 470
1 380
1260
В табл. 50—67 приведены составы различных стекол. Рецептура
шихт дана в % на 100 кг расчетной стекломассы, количество
добавляемого красителя дано сверх 100%.
Таблица 50
Калий-натрий-кальцийсиликатиые бесцветные стекла
(с малым содержанием К20)
Окислы
SiO,
СаО
Na20
као
Sb2Oa
1
75
9
16
0.05
104
2
76
8.5
15.5
0.05
100
Содержание
3
76
8,5
14.5
1
0.05
100
4
75.4
8
14.6
2
0,05
103
в %
5
74,5
8,5
13
3
1
0.05
102
6
75
8
14,5
2
0.5
0.С5
104
7
75,4
8
12.6
4
0,1
0,1
104 1
•Содержание в шихте: сульфата 0,8 кг, селитры 1,0-/1,5 кг,
обесцвечивание стекол селеном.
Таблица 51
Калий-натрий-кальцийсиликатные бесцветные стекла
(с высоким содержанием К20)
Окислы
Si02
в2о,
СаО
NaaO
к2о
NajSiFe
NaCl
AsjO,
Sb,0,
a-fO7
1
74.0
8.0
12,0
6,0
0.05
107
2
76.0
6.5
9.5
8.0
0,5
0.08
0,08
101
Содержание в %
3 | 4
75,9
7.0
9.0
8.0
0.1
1,0
0,05
0.05
100
75,0
1,0
6.0
7,0
11,0
1,0
0,08
0.05
101
»
74,5
6,0
7.5
12,0
1.0
0,10
0,08
106
1 •
74.7
1.0
6,0
6.3
12.0
1.0
0.08
0,08
101
Глава HI. Стекла для художественно-декоративных изделий 1001
Содержание в шихте: селитры 1,5—3 кг, сульфата 0,1—0,4 кг.
Обесцвечивание стекол селеном. Эти составы применяются в случае
повышенных требований по белизне и прозрачности, а также для
красного (медного) диффузного окрашивания.
Таблица 52
Свинцовые хрустали
Окислы
Si02 . ...
РЬО
BaO ...
ZnO
Ne20
Показатель пре-
1
55.5
30
—
—
—
U.5
0.5
1.565
1 2
55.5
30
_
—
2
12,5
0.5
1,566 ;
Содержание в %
3
£8
25
—
—
3
14
0.5
1.555
4
57
25
3
—
4
11
0.5
1.560
5
57
25
—
3
4
11
0.5
1.559
1 •
57
28
—
—
3
12
0,5
1,561
7
62
20
—
—
3
15
0.5
1.541
8
62
19
—
1
2
16
0.5
1.539
От 2 до 4% КгО вводится через селитру. Обесцвечивание стекол
закисью никеля (0,2—0,5 г). Режим варки стекла окислительный.
Бурление — картофелем, от 2 до 5 раз с промежутками в 20—30 мин.
Таблица 53
Бессвинцовые хрустали
Окислы
Si02 ............
CaO
ЕаО
ZnO ....
Na20
к2о
St*Oa ...
AS.Og
Показатель преломления . .
'
77
5
9
9
0.2
0,1
1.501
Содержание в %
2
76
5
5
14
0.15
1.500
3
74
6
2
4
14
0.15
0.1
1.505
4
58
18
5
3
16
0.3
1.534
5
59
20
2
4
15
0.4
1.533
6
60
10
10
10
10
0,3
1.531
Стекла этих типов (табл. 53) характеризуются высоким
содержанием окиси калия и относительно высоким—кремнезема.
Поэтому они сравнительно тугоплавки. Однако стекла составов 4, 5, 6 без
особых затруднений варятся вместе с обычными кальциевыми
стеклами. Обесцвечивание стекол селеном. Белизна, прозра'чность и игра
цветов кальциево-калиевых хрусталей нередко не хуже, а даже
лучше, чем свинцовых; их показатель преломления обычно 1,48—1.5.
1002 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Таблица 54
Фиолетовые и
Окислы
SiO,
СаО
NasO . ...
к,о . .
Na2S;F6 ....
As2Oa. . .
NaCl
СоО ... ...
MnO, . . ...
o-IO7
Содержание в шихте:
1 1
73,8
8.5
15.2
—
2.5
—
—
7
103
3
синие
2
75
8.5
16.5
—
—
—
—
8
104
3
стекла
Содержание в %
3
72.6
8,5
12.4
4
2.5
—
—
7.5
104
3.5
4
71.5
8
10
7 -
3,5 '
—
_
5
108
3.5
1 5
75.6
8
15.8
—
0.6
—
0.5
0,9
0.9
104
1
0.8
6 1
75.5
8
15.5
—
I
0.05
—
0.9
101
1
0.8
Фиолетовые стекла с окисью калия имеют более красивый цвет.
Таблица 55
Голубые и зеленые стекла
Окислы
Содержание в %
SiO, . .
в2о. . .
СаО
Na,0 .....
Na2S:F6
CuO .
Сг.О.
a-IO7
Цвет стекла ....
Содержание в шихте:
селитры
сульфата ....
73,5
8.5
15
3
7
104
Голубой
72.7
8.5
15.8
3
1.8
1.2
1С8
73.5
8.5
15
3
1.8
1.2
104
73.6
0.5
8
14.9
2,5
1,6
1.1
102
Изумрудный
73.5
8
14,5
3.5
0.5
1.5
102
Желто-
73.5
8
14.5
3.5
1.6
102
зеленый
Составы даны для накладного стекла слоем 0,4 мм; для
сплошных изделий ввод красителей следует уменьшить. Хромпик или
хромат рекомендуется растворить в горячей воде, вылить в отвешен
Глава III. Стекла для художественно-декоративных изделий 1003
ный песок, тщательно перемешать с ним, а затем внести этот песок
в шихту и снова перемешать.
Эти стекла следует варить в более горячих горшках, бурлить
надо один раз. Повышенный ввод кремнефторида натрия
способствует развару шихты и тем самым предупреждает появление зеленых
камней.
Таблица 56
Урановые стекла
Окислы
1 1
73,3
_
8
_
11.6
6
1
0,1
—
0,5
0,05
—
—
107
3
0,4
Содержа
2 1
73.5
0,5
6
—
7,5
12
0,5
0,1
—
1
—
—
1
108
3
0.4
3 1
59 1
2
2
Л8
3
17
—
—
0.2
1.5
—
j -
—
104
3
—
яие в %
4
59
2
2
18
3
17
—
—
0.2
0,3
—
0.005
—
104
3
—
5 1
73
1
6
7.6
12
0.5 1
0.1
—
0,05
—
0.01
—
107
3
0.4
6
74
4
6
16
—
—
0.1
—
1.5
—
—
—
109
3
0,3
1
SiO,
в,о,
СаО
ZnO
ВаО
NatO
KjO
NJeSiF.
Sb.O,
AsaO,
UO,
CuO
Se
NaCl
«107
Содержание в шихте:
селитры
сульфата ....
Топазовое, желтое и розовое стекла
Таблица 57
Окислы
Содержание в %
| 2 1 3 | 4 1 5 1 6
SiO.. .
РЬО .
СжО .
Na.O .
К,0. .
Na,SiF.
NaCl .
59
25
3
13
25
3
13
59
25
3
13
75,2
6
15,3
3.5
1.5
75.3
6
16.5
2
0.2
1.5
75
8
15
2
1.5
1004 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
Продолжение табл. 57
Окислы
.
0,15
0,3
--
0,2
*
0,15
1
-
0,25
Содержание в %
3 | 4
0,15
0,5
—
0,25
Топазовый
3
—
3
—
3
-
-
0,25
—
1
0.5
» 1
—
-
1,1
—
Желтый
0.8
0,3
6
—
1.7
—
0,2
0,3
As,Of
ио.
Уголь березовый . .
Se
Цвет стекja ....
Содержание в шихте
селитры ....
сульфата . . .
Для розовых (розалиновых) стекол применяется стекло любого
состава таблиц 50 и 51 с добавкой от 10 до 50 г селена на 100 кг
стекла. Стекла с повышенным вводом калия дают чисто-розовый
цвет; натриевые стекла имеют желто-розовый оттенок.
Таблица 58
Черные и дымчатые стекла
Окислы
SIO,
СаО
NatO
К.О
Na,SiFe
МпО,
СггО,
NiO
FeaO,
СоО
Sb2Of
Содержание в шихте
селитры
сульфата ....
I
1
72,5
8,5
16
3
12,5
1,3
—
—
—
—
4
~
1 «
74,5
8
и
2
1.5
10
0,1
—
—
—
-
4
—
Содержание в %
1 з
74
8
12
6
—
0.015
0.02
-
—
0.1
I
0.8
1 4
74
8
12
6
0.005
0.007
—
—
0.1
1
0.8
1 •
74
8
12
6
0.003
0.0044
-
0.С002
0.1
1
0.8
1 е
74
8
12
6
—
—
0,022
0,35
0,002
0.1 |
1
0.8
Стекло № 1 имеет интенсивно-черную окраску; стекло № 2—
в накладном слое толщиной 0,4 мм темно-фиолетовую окраску, в
слоях более 1 мм — черную; остальные стекла имеют дымчатые
цвета различной интенсивности, близкие к нейтральному серому цвету.
Глава III. Стекла для художественно-декоративных изделий 1005
Золотые рубиновые стекла
Таблица 59
Окислы
SiO,
в,о,
РЬО
ВвО
Na.O
к,о
As.0,
Sb,0,
SnO.
e-107
1
55,0
3.0
23,0
3.0
4.0
10.0
0.5
0.5
1.0
109
Содержание
•
54.0
4.0
25.0
—
3.0
14.0
0.5
—
0.9
112
з
52.5
3.0
30.0
—
2,5
12.0
0.5
0.5
0.9
111
в %
*
54,0
3,0
28.0
—
4.0
11.0
0.4
0.4
0.8
па
5
52.5
3.0
25.0
3.0
2.5
14.0
0.3
0.3
0.9
115
В шихте содержится калиевой селитры 5—9 кг. Содержание
золота в накладных стеклах 0,03—0,05 кг, в сплошных 0,007—0,015 кг.
Стекла вырабатывают в виде цапок, отжигают, наводят при
температуре 600е в течение 4 час. или при 550° в течение 10—-12 час.
Медные рубиновые стекла
Таблица 60
Окислы
Содержание в %
SiO,
В.О.
СаО
РЬО
Na.O
KtO
CusO
CuO
SnO.
Восстановитель
Sb2Os
Бой хрустальный
75
14
3
0.16
0,25
1.15
76
7
16
0.2
0,3
1
75.В
0,5
5
18.7
0.4
0.7
I
50,0
52
4.5
30
13,5
2
0.8
0.7
74,3
0.5
8
11.2
6
2
0.5
1.5
0.1
74,3
0.5
•8.5
15.4
1.4
2,5
1.5
0,4
0,1
74
6
5
15
3.5
1.6
1
75.8
5.3
11,9
3.9
1.7
0.9
■В качестве восстановителя лучше применять виннокаменную
кислоту (или винный камень); можно применять муку, при малом
вводе меди—древесные опилки; в свинцовых составах — только вин-
1006 Раздел пятый. Тарное и сортовое стекло
иокамеиную кислоту. Цвет стекла регулируют вводом
восстановителя (зависит от режима печи). Стекла с малым вводом меди
требуют наводки при температуре 530—540°, что может быть
совмещено с отжигом изделий. Стекла с высоким вводом меди
наводятся сами при выработке
Таблица 61
Окислы
SiOt .
BtO. .
ZnO .
NatO .
к,о. .
Na^SiFe
CdS . .
Se . .
a-10* .
Селеновые руб
иновые
стекла
J Содержание в %
J 1
69
3
10
13
5
1.5
0,5
102
2 | 3
67,5
3
10
1U
9.5
1.8
0,6
107
68.5
3
11
12,5
5
1.3
0,5
102
4
67
4
12
12
5.5
1.2
0.5
102
5
68
3
12
12
5
0.2
1.2
0,5
100
6
68.5
2
12
12
5,5
1.4
0.5
1 102
7
67
3
13
11.5
5,5
1.1
0.5
101
8
67,5
2
13
12
5.5
1.2
0.5
103
Газовая среда при варке нейтральная или слабо окислительная.
Эти стекла засыпают позже других, подбирая время так, чтобы все
стекла сварились одновременно. Стекла при варке не бурлят.
Целесообразно 2/з всего количества красителей засыпать с порциями,
поступающими в низ горшка, а остальную !/з — в следующую порцию,
засыпаемую .непосредственно после первой; такая очередность
засыпки снижает улетучивание селена.
Таблица 62
Стекла, заглушённые CdS, CdSe, ZnS
Окислы
1 1
71
2
—
9
18
2.5
0,7
J -
i
1 »
63,5
2
—
12
17
3
0,4
—
Содержание в %
3
72
1
^
9
18
3
—
—
4
69
1
—
12
18
з
- ,
0.5
5
73,5
—
1
9
17,5
-
—
2,8
6 ]
69,5
0,5
12
18
-
—
2.8
SiO, ....
ва . . .
Al.O,....
ZnO . . .
Na.0 ....
CdS ....
Se
S-черенковая
CdS, CdSe, ZnS имеют общий химический характер, образуют
смешанные кристаллы, ограниченно растворяющиеся в стекле и
выделяющиеся при охлаждении, следствием чего является цветное глу-
Глава III. Стекла для художественно-декоративных изделий 1007
шение. Выделение глушителей идет легко, если стекло было
охлаждено до 700° и ниже и вновь разогрето. Поэтому предварительное
выдувание изделий в черновую ребристую металлическую форму
(для пристуживания) дает при выдувании в обычную форму рисунок
глушителя на незаглушенном фоне (при условии подгонки ввода
глушителей в стекло). Это особенно относится к стеклам, заглушённым
ZnS. Чисто натровые стекла наводятся легче и быстрее, чем
содержащие КгО. Количество вводимого ZnO составляет 8—14%.
Таблица 63
Заглушённые красные, оранжевые и желтые стекла
Окислы
Содержание в %
1
4
65
2
12
12
2
7
1,4
0.25
0,5
Значительное
5 1
63.5
2
12.5
13
3
3
1.4
0.2
0,2
Оранжевый
Заметное
6
8
SiO, . . .
в2о, .
ZnO . . .
NaaO . . .
к2о ...
Na^SfFe .
Cc'S- .
CdO. . - .
Se ....
MnOf . . .
Sb203 . . .
Цвет стекла
Замутнение
стекла . .
67
2.5
12
13.5
4
1.3
0.35
0.6
67.5
2
13
14.5
3
1.6
0.15
0.4
67.8
2
12
14.2
2
2
1.3
0.2
0.45
0,2
65
2
12
12
2
7
1.3
0,15
0,1
0.2
0.1
Красный
Слабое
65.8
2
12,5
13,5
2
4.5
1,4
0.2
0.2
0.1
Желтый
65,5
2
12,5
13
2
5
1.4
0,1
70,5
2
10
13.5
8
2
0.8
Коралл
Значительное
Эти стекла варятся весьма быстро. При засыпке в горшок в два
приема (200 кг) первую засыпку делают при 1460° С за 4—4!/г часа
до конца варки. Стекла не бурлят. Красные стекла особенно
эффектны в накладе по молочным стеклам.
Таблица 64
Молочные стекла на кремнефтористом натрии
Окислы
А1,0,
Ni20
к,о
NazSIFe
а-107
'
62.7
4,3
8
6
4
15
103
»
63
4,3
8
6.1
3.6
15
102
Содержание в %
3
62,5
4.3
8
6.6
3.6
15
104
4
64,2
3,6
7,7
5,5
4
(5
100
5
63.5
4.3
7.5
5.7
3.5
15.5
100
1 •
63
4.3
7.5
5.5
3.7
16
101
1008 Раздел пятый. Гарное и сортовое сгекло
В шихте содержится 1 кг селитры (без сульфата).
Эти стекла при варке засыпают на 5—6 час. позже обычных
стекол.
Время засыпки подбирают так, чтобы все стекла сварились
одновременно. Стекла варят без боя; остаток стекла должен быть
всегда одинаковым. При нарушении этих правил глушение
получается более слабым и неравномерным, а коэффициент расширения не
имеет постоянного значения. Коэффициент расширения зависит в
сильной степени от режима варки — так последний обусловливает
различное улетучивание фтора. Стекла могут быть окрашены
молекулярными красителями, количество их в 3—10 раз меньше, чем для
накладных прозрачных стекол.
Стекла применяют для выдувных и накладных изделий.
Таблица 65
Молочные стекла на криолите
Окислы
SiOf
СяО
Na20
к2о
N33A1F«
1
67,5
8
6
3.5
15
103
2
68,2
7.5
5.5
3.8
15
100
Содержание в %
3
67.8
7,8
5.4
4
15
102
*
67.6
8,3
5,5
3,6
15
101
5
67,9
8
5.2
З.С
16
101
6
67.2
7.5
4.5
3,8
17
101
В шихте содержится 1 кг селитры (без сульфата).
Замечания по варке те же, что и для стекол табл. 64.
Поступающий на завод креолит имеет непостоянный состав и обычно не
соответствует теоретической формуле Na3AlF6, что не имеет, впрочем,
большого значения. Стекла применяют для накладных и выдувных
изделий.
Таблица 66
Фосфатные опаловые стекла
Окислы
SiO, ...
ад, .
ZnO . . .
СаО
ВаО
РЬО
Na20
1
62
3
8
2
10
2
62,8
3
8
—
2.0
10
Содержание в %
3
62.8
3
8
—
3.0
10
*
63.5
3
8
2
10
»
70
3
8
3.5
8
6
63.8
3
8
2.0
10
Глава III. Стекла для художественно-декоративных изделий 1009
Продолжение табл. 67
Окислы
КаяО
NajSiFe.
РА
NaCl . . .
Содержание в %
1
8
1
6
2
10
0.2
4
3
10
0.2
3
1
4
8
0.5
4
5
9,5
2
6
6 1
8
0,2
4
В шнхте стекла каждого состава содержится 3% селитры.
Эти стекла дают тонкозернистое заглушение более слабое, чем
в стеклах, глушенных фтором. Ввод Р205 (через фосфат аммония)
следует регулировать вследствие его заметного улетучивания и в
зависимости от режима варки.
Таблица 67
Свинцовые окрашенные стекла
Окислы
Содержание в % в стеклах
пурпурных
фиолетовых
васильковых
SiOt .
ВаО,
РЬО
к2о
Na20
As20.
N^O.
ТЮ,
CeO, ,
Se .
MnO,,
CuO
CoO
55
0,5
30
14,5
-
0,5
2—10
-
—
—
—
~
J
50
0.5
30
14,5
—
0,5
—
10
2
-
~
—
—
58
—
25
14,5
3
0.5
—
—
—
0.1
-
—
—
58 1
—
25
H,5
3
0,5
—
—
-
—
0,3
—
—
58
25
14,51
Л 0,5
1
0.01
КгО в количестве 2—4% вводится через селитру; МпОя
предпочтительно вводить через КМп04 или Мп02.
ЛИТЕРАТУРА К РАЗДЕЛУ ПЯТОМУ
К главе I
1. Г р и н б е р г А. М., ГандшуМ. С, Благобразов И. С,
Стеклодувный прибор и работа с ним, М., Гизлегпром, 1939.
2. К р о п о т о в Д. П., Производство парфюмерной стеклотары,
М., Пищепромиздат, 1957.
К главе И
1. Варгин В. В., Производство цветного стекла, М.,
Гизлегпром, 1940.
2. Варгин В. В., Цветные стекла, их изготовление и свойства,
М., Госхимтехиздат, 1934.
3. Д а у в а л ь т е р А. Н., Обесцвечивание стекла, М.,
Гизлегпром, 1936.
4. Д а у в а л ь т е р А. Н., Хрустальные, цветные и опаловые
стекла, М., Гизлегпром, 1957.
5. 3 а к А. П., Производство сортовой посуды, М., Гизлегпром.,
1948.
6. Качаловы. Е, Стекло, М., Издательство АН СССР, 1959.
7. Китайгородский И. И., Крашение и глушение стекла,
М. —Л., ОНТИ, 1935.
8. К о в т у н е н к о Г. А., Производство сортовой посуды, М.,
Гизлегпром, 1955.
9. К у ту ков С. С, Ходаковский М Д.,
Механизированная выработка выдувных чайных стаканов на автомате ВС-24. М..
Гизлегпром, 1961.
Заводы стекольной промышленности СССР 1011
ПРИЛОЖЕНИЕ
Заводы стекольной промышленности СССР
Республики
и заводы
J 1
Заво
РСФСР
Анжеро-Судженс-
скнй
Бытошевский
Ивотскнй
Чернятннский
Великий Октябрь
Гусевской имени
Дзержинского
Володарский
Гусевской .СтеК-
ЛО-Во.'ЮКНО"
Борекий имени
Горького
Дагестанские огни
Калужский
Основной ассортимент
выпускаемой продукции
2
Местонахождение заводов
3 |
ды строительного н технического стекла
Оконное стекло
То же
-
Сигнальное стекло
Оконное стекло
Стекло оконное, закаленное,
полированное, фацетнро-
в^иное, армированное, у\ор-
чаюе, триплекс
неполированный
Оконное стекло
Стекловолокно
Стекло оконное, закаленное,
закаленное полированное,
фацетированное,
полированное, триплекс, неполн-
ровинный на бутафо-гьной
пленке
Оконное стекло,
силикат-глыба
Силикат-глыба
г. Анжеро-Судженск,
Кемеровской обл.
пос. Бытошь, Дятьковского
района. Брянской оиласти
пос. Ивот, Дятьковского
района. Брянской области
пос. Старь, Дятьковского
района, ьрянской оолаои
пос. Фирово, Калннннской
обл.
г. Гусь-Хрустальный,
Владимирской обл.
пос. Курловский,
Владимирской оол. I
г. Гусь-Хрустальный, Влади- 1
мирской оол. |
г. Бор, Горьковской обл. 1
ст. Огни, Орджоникидзевс- 1
кой ж. д., Дагестанской |
АССР
г. Калуга, пригород Киевка 1
012
Приложение
Продолжение
1
Красноусольскнй
Красный луч
Магнитогорский
Магаданский
Мишеронский
Кучннскнй
керамический комбинат
Лихоборский завод
теплоизоляционных и отделочных
материалов
Саратовский завод
технического
стекла
Свердловский
Скопинский
Улан-Удэнский
Чагодощенский
Райчихинский
2
Оконное стекло
Шахтное стекло, .Лннзы
стоп-, .Линзы боковые",
подфарники и плафоны
Оконное стекло
Оконное стекло, посуда
сортовая, аптекарская, химико-
лабораторная
Стекло оконное, гнутое,
стеклянные трубы для скрытой
электропроводки
Пеностекло
То же
Стекло закаленное,
полированное, армированное,
узорчатое
Стекло закаленное,
полированное, силнкат-глыба
содовая и сульфатная,
зеркала технические
Стеклоблоки
Оконное стекло
То же
-
3
пос. Красноусольск, Гарфу-
рийскою района.
Башкирской АССР
ст. Бежаницы, Псковской
обл.
г. Магнитогорск,
Челябинской обл.
пос. Стекольной,
Магаданской обл.
ст. Кривая дин о. Московской
обл.
пос. Кучино, Горьковской
ж. д-
Москва, Верхние Лихоборы
г. Саратов, 8-я Дачная ул.
г. Ирбит, Свердловской обл.
г. Скоппн, Рязанской обл.
г. Улан-Удэ, Бурятской
АССР
пос. Чагода, Вологодской
обл.
г. Райчихинск, Приморской
обл.
Заводы стекольной промышленности СССР 1013
Продолжение
1
УКРАИНСКАЯ
ССР
1 .Автостекло-
1 Имени Октябрь-
1 ской революции
1 Запорожский
Лисичанский
«Пролетарий*
1 Львовский
БЕЛОРУССКАЯ
ССР
Гомельский
АЗЕРБАЙДЖАН.
СКАЛ ССР
Бакинский
ТУРКМЕНСКАЯ
ССР
1 Ашхабадский
имени Ленина
УЗБЕКСКАЯ ССР
Чнрчикский
2
Стекло оконное, закаленное
неполированное,
полированное, армированное,
у:орчатое, клишера,
иллюминаторы, триплекс на
бутафольной пленке, стек-
лопакеты, подоконники,
изоляторы, детали для
телевизоров
Оконное стекло
Фары, подфарники, флюсы,
силикат-глыба
Оконное стекло, динас
Стекло оконное, закаленное
неполированное, фацетиро-
ванное, неполированное
Стекло оконное, закаленное
неполированное
Оконное стекло, трубы
стеклянные термостойкие,
пеностекло
Стекло оконное, ламповое,
сортовая посуда
Оконное стекло, бутылки
Оконное стекло ■
3
г. Константиновка, Донецкой
обл.
г. Константиновна,
Донецкой обл.
г. Запорожье,
Запорожской обл.
г. Верхний, Луганской обл.
г. Пролетарск, Луганской
обл.
г. Львов, ул. Шевченко, 60
ст. Костюковка, Гомельской
обл.
г. Баку, 5-я Черногородская,
г. Ашхабад. Туркменской
ССР
г. Чирчнк, Ташкентской обл.
1014
Приложение
Продолжение
1
ЛАТВИЙСКАЯ
ССР
1 Саркандаугава
ЛИТОВСКАЯ ССР
Раздивмлишский
ЭСТОНСКАЯ
ССР
Ярвакаиди
РСФСР
Аксайский »Про-
летарий"
Акутихинскнй
Валамазскнй
.Факел*
Воздвиженский
1 Воргииский
1 Рославльскнй
Имени 9-го Января
I Имени Луначар-
I ского
2
Оконное стекло
Силикат-глыба
Оконное стекло
ЗАВОДЫ БУТЫЛОЧНОГО (
Бутылки, силикат-глыба
Бутылки, изоляторы ТС-2,
"ТС-3 и ШС-10
Бутылки, горчичные баночки
Бутылки
То же
•
•
•
Бутылки, аптекарская посуда
3
г. Рига, Латвийской ССР 1
г. Радзнлишки, Литовской 1
ССР
г. Ярвакаиди, Эстонской ССР 1
:текла
г. Аксай, Ростовской обл. 1
пос. Акутиха, Быстроисток- 1
ского района, Алтайского 1
Края 1
пос. Валамаз,
Красногорского района. Удмуртской-
пос. Факел, Игрннского
района. Удмуртской АССР ]
ст. Воздвиженка, Челябинс- 1
кой обл. 1
пос. Ворга, Еринчского
района, Смоленской обл. 1
г. Рославль, Смолеис- 1
кой обл. 1
г. В.-Волочек, Калининской 1
обл. I
пос. Березайка, Вологодского 1
района, Калининской обл. 1
Заводы стекольной промышленности СССР 1015
Продолжение
1
-Труд-
Яконовский
Ертарский имени
Малышева
Имени Зудова
Имени Калинина
•Красный
богатырь*
.Красный маяк"
•Красное эхо"
Караидельскнй
Краснодарский
.Красный
стекловар"
Имени Ленина
Минеральные
воды
«Памяти 13
борцов"
Петровско-Забай-
кальский
2
Бутылки 0.5 и 0,25 л
Бутылки
То же
•
•
-
Бутылки, горчичные баночки
Бутылки
То же
•
Бутылки 0,25 л и уксусные,
флаконы
Бутылки
То же
Бутылки, ламповое стекло
Бутылки, аптекарская посуда
3
ст. Баталино, Фировского
района. Калининской обл.
пос. Я конов о, Калининской
обл.
пос. Ертарка. Тугульмского,
района. Свердловской обл.
пос. Ееликодвогье, Курловс-
кого района. Владимирской
обл.
пос. Анопено.
Гусь-Хрустального вайона,
Владимирской обл.
пос. Красный богатырь. Су-
доготского района.
Владимирской обл.
пос. Красный маяк,
Владимирской обл.
пос. Красное эхо.
Владимирской обл.
Караидельскнй район.
Башкирской АССР
г. Краснодар
Маркннский район.
Марийской АССР
пос. Ленинский, Юринского
района, Марийской АССР
гор. Минеральные воды
пос. Памяти 13 борцов,
Емельяиовского района.
Красноярского края
г. Петровск-Забайкальский,
Читинской обл.
1016 Приложение
Продолжение
1 1
I Имени Сазонова
1 Имени Степана
I Разина
1 Слободской
1 .Красный Восток"
1 Яруторовский за-
1 вод .коммунар"
УКРАИНСКАЯ
ССР
Бабинецкий
Константииовскнй
бутылочный завод i
Одесский
Ракитиовский
БЕЛОРУССКАЯ
ССР
•Гута" 1
.Коминтерн" 1
2
Бутылки
То же
Бутылки, ламповое стекло,
горчичные банки
Бутылки, сортовая посуда
ламповое creK.iO,
изоляторы
Бутылки, ламповое стекло,
колбы
Бутылки
Бутылки, плитки
облицовочные
Бутылки 0,75 и 0,5 л,
аптекарская посуда
Бутылки
То же
• 1
3
пос. имени Сазонова. Чаго-
дощеиского района,
Вологодской обл.
пос. нмеки Степана Разина,
Лукояновсю го района,
Горьковской обл.
г. Слободский, Кировской
обл.
г. Улаи-Удэ
пос. Заволо- Петровский, 1
Тюменской обл. 1
пос. Бабинцы, Бгротнского
района, Киевской обл.
г. Константиновка.
Донецкой обл. [
г. Одесса 1
ст. Ракитио-Вотыиская, Ра-
китновского района, Ро- 1
венская обл. 1
пос. Гута, Дуниловичского 1
района, Молодеченской 1
обл. 1
пос. Глуша, Бобруйского 1
района, Могнлевской обл. 1
Заводы стекольной промышленности СССР 1017
Продолжение
1
ГРУЗИНСКАЯ
ССР
БоржомскиЙ
Имени Ленина
АРМЯНСКАЯ
ССР
Аргнииский
ЛАТВИЙСКАЯ
ССР
.Коммунар*
ЛИТОВСКАЯССР
.Алекссотас*
Раудоиой и Ауш-
ра
ЭСТОНСКАЯССР
.Мелески-
ЗАВОД С(
РСФСР
Армавирский
Астраханский
.Восстание"
Имени 1 КДО
2
Бутылки
То же
•
Бутылки, посуда сортовая и
аптекарская, абажуры
Бутылки, ламповое стекло,
фонари № 7, колбы для
огнетушителей
Бутылки
Бутылки, технические
бутылки
3
■ г. Боржоми
пос. Авчала, Гарсубанского
района, Грузинской ССР
Арзии, Котайского района.
Армянской ССР
г. Рига, Латвийской ССР
г. Каунас, Литовской ССР
г. Вильнюс, Литовской ССР
пос. Me лески, Пыльтсгмас-
кого района. Эстонской
ССР
ЭРТОВОЙ ПОСУДЫ И ЛАМПОВОГО СТЕКЛА
Ламповое стекло,
хозяйственная посуда
Ламповое стекло, разная
посуда
Сортовая посуда
То же
г. Армавир, Краснодгрского
края
г. Астрахань,
Наримановского района
пос. Чудово, Новгородской 1
обл. 1
ст. Б. Вишера, Новгород- 1
ской обл. 1
1018
Приложение
Продолжение
Ленинградский
завод
художественного стекла
Плосковский
Имени
Воровского
Гусевской-Хру с-
тальиый
•Красная ушна*
(ар гель)
„Красный куст-
(артсль)
Имени Свердлова
„Укрепление
коммунизма"
Уршельскнй
Дятьковскнй
Имени Кирова
(артель)
.Красный май*
Имени 1-го Мая
Новосибирский
Новокузнепкий
Сортовая посуда,
художественное стекло
Ламповое стекло,
хозяйственная посуда
Сортовая посуда
То же
Ламповое стекло
Сортовая посуда, ламповое
стекло, хнмико-лаборатор-
иое стекло
Сортовая посуда
То же
Сортовая и хозяйственная
посуда
Сортовая посуда, ламповое
стекло
Ламповое стекло
Сортовая посуда,
электротехническое стекло
Сортовая посуда,
гематогенные бутылки
Сортовая посуда, ламповое
стекло, бутылки
Сортовая посуда, бутылки
г. Ленинград, Деминская
Ул., 9
пос. Плоское, Лужского
района, Толмачевского
сельсовета, Ленинградской обл.
пос. имени Воровского,
Владимирской обл.
г. Гусь-Хрустальный,
Владимирской обл.
ст. Селиванове
Владимирской обл.
пес. Красный куст, Судогод-
ского района.
Владимирской сбл.
пос. Золотково, Курловского
райсна, Владимирской обл.
пос. Иваницы,
Владимирской обл.
пос. Уршель, Владимирской
обл.
г. Дятьково, Брянской обл.
сел. Боровлянка.
Белозерского района, Курганской
обл.
г. В. Волочок, Калининской
обл.
Шумячи, Смоленской обл.
г. Новосибирск, ул.
Парижской Коммуны, 39
г. Новокузнецк, ул. Щорса,
№ 11, Кемеровской обл.
Заводы стекольной промышленности СССР 1019
Продолжение
1
Сыэранский
Хасаиский
УКРАИНСКАЯ
ССР
Артемовский
Киевский
Романовский
Тетеревский
Пссочаиский
Стрийский
Ходовичский
Попаснянский
.Чсрвоиа зоря*
БЕЛОРУССКАЯ,
ССР
Имени
Дзержинского
.Неман*
.Октябрь*
ЭСТОНСКАЯ ССР
.Тарбеклаас*
2
Ламповое стекло
Сортовая посуда
То же
Сортовая посуда, термосы,
колбы
Сортовая посуда
Ламповое стекло, сортовая
посуда
Сортовая посуда
То же
Ламповое стекло
То же
: Сортовая посуда
То же
-
Сортовая посуда, ламповое
стекло
Сортовая и парфюмерная
посуда, ламповое стекло,
бутылки
S
г. Сызрань, Куйбышевской
обл,
бухта Перевозная, Хасанско-
го района, Приморского
края
г. Артемовен, Донецкой обл.
г. Киев, Стекольный пер., 7
г. Дзержинск, Житомирской
обл.
ст. Тетерев, Бгр^д' некого
района. Киевской обл.
ст. Песочная, Николаевского
района, Дрогсбычской обл.
г. Стрий, Дрогобычской обл.
пос. Ходовичи, Дрогобычская
обл.
пос. Попасиая, Луганской
обл.
г. Нестеров, Львовской обл.
г. Н- Борисов, Минской обл.
пос. Березовка, Гродиеиской
1 обл.
ст. Елизово, Могилевской
обл.
г. Таллин
1020
Приложение
Продолжение
ЗАВОДЫ ТАРНОГО СТЕКЛА
РСФСР
Варнавинский
•Красный луч*
.Труд-
Имени 1-го Мая
Брянский СНХ
Брянский
Каменский
Камышинский
Краснодарский
Орджоникидзевс-
кий
Смердомский
Хватовский
УКРАИНСКАЯ
ССР
Белокриницкий
Выдувная хозяйственная
посуда, бутылки 0,25 и 0,1 л,
банки горчичные, стекло
фонарное, ламповое
Тара, хозяйственная посуда,
ко1бы ОП-3, ламповое
стекло, изоляторы,
консервные банки
Стеклотара
Консервные банки
Баллоны 3 л
Консервные банки
Бутыли 3 и 10 л
Консервные банки
Флаконы под тушь и
чернила, ламповое стекло,
ролики
Бутыли 10 л, консервные
банки
Хозяйственная и сортовая
посуда, ламповое -стекло,
керосиновые лампы
пос. Красный луч, Варна-
винского района, Горькове-
кой обл.
дер. Конево, Валахинского
района» Горьковской обл.
п/о Ново-Федоровское, Сели-
ваиопского района.
Владимирской обл.
г. Брянск
г- Камеиск-Шахтинский,
Ростовской обл.
г. Камышин, Волгоградской
обл.
г. Краснодар, ул. Карла
Либкнсхта, 23
г. Орджоникидзе
Чагодощеиский район,
Вологодской обл.
пос. ;Хватовка, Базарно-Ка-
рабулакского района.
Саратовской обл.
Криницы, Родомышского
района, Житомирской обл.
Заводы стекольной промышленности СССР 1021
Продолжение
1
1 Бучаискнй
1 Киевский
1 Мирчаиский
1 Песковский
1 Велнко-Бычков-
1 ский
1 Костопольский
1 Керченский
1 Симферопдльский
1 Херсонский
1 Славутский
МОЛДАВСКАЯ
ССР
1 Тираспольский
БЕЛОРУССКАЯ
ССР
1 .Залесье'
ГРУЗИНСКАЯ
ССР
Кутаисский
АЗЕРБАЙДЖАНСКАЯ ССР
Бакинский
2
Консервные бутыли 3 л
Консервные банки
Бутылки, бутыли, бочонки с
крышкой 3 кг, ламповое
стекло
Консервные бутыли, мелкая
тара
Бутылки 25 л, флаконы 0,1 л
Хозяйственная посуда, колбы
к огнетушителям, лампы
керосиновые, ламповое
стекло
Консервные банки, бутыли
2-3 л
Баллоны 3 и 10 л
Банки, баллоны 3 л
Банки, стекло ламповое,
тюльпаны и шары, флаконы для
чернил
Консервные байки, бутыли
1 2—3 л
Стерильные байки, сифоны,
бутыли в оплете, (Lhkh
для клея, ламповые
изделия, изоляторы, плафоны
Консервные банки
Бутыли 3 и, бутылки широ-
когорлые 0,5 л, консервные
банки
5
ст. Буча, Киевской обл.
г. Киев, Балтийский тр., 3
i ст. Мирча-, Бородянского
района. Киевской обл.
пес. Песковка. Бородянского
района, Киевской обл.
пос. Вслико-Бычков,
Закарпатской обл.
г. Костополь, Роленской обл.
г. Керчь
г. Симферополь, Крымской
обл.
г. Херсон
г. Славута, Хмельницкой обл.
г. Тирасполь
•
Залесье, Билейского района,
Мололечиеиской обл.
г. Кутаиси
г. Баку, 9-я Черногородская, 1
27.
1022
Приложение
Продолжение
ТАДЖИКСКАЯ
ССР
ЛснннабадскнЙ
Консервные банки, бутыли
2—3 л
г. Ленинабад
ЗАВОДЫ ХИМИКО-ЛАБОРАТОРНОГО СТЕКЛА
РСФСР
•Дружная горка"
Ивановская
фабрика
термометров
Клиискии
термометровый
.Лабопрнбор*
Судогодский
• Красный хи-
.Победа труда*
УКРАИНСКАЯ
ССР
Полтавский
Химико-лаборэториая
посуда, аппараты и приборы,
водомерные трубки
Термометры, часы песочные,
пробирки
Трубки, цилиндрические и
овальные, капилляры
разные, капилляры круглые
валовые, стеклодрот,
корпусное стекло, молочное
стекло
Химико-лабораторная посуда,
стеклотрубки, аппараты,
приборы, мерная посуда
Банки и склянки для
химических реактивов
Химико-лабораторная посуда
Мерные изделия
пос. Дружная горка.
Гатчинского района,
Ленинградской обл.
г. Тушино,
туник, 1
Промысловый
г. Клин, Волоколамское
шоссе, 44
г. Клин, Московской обл.
г. Судогда, Владимирской
обл.
ст. Васильеве Казанской
ж. д.. Татарской АССР
г. Полтава, ул. Карла Либ-
киехта
Заводы стекольной промышленности СССР 1023
Продолжение
ЗАВОДЫ АПТЕКАРСКОЙ ПОСУДЫ
РСФСР
Березический
Борисовский
.Индустрия"
.Красное знамя"
«Верный путь"
.Красная сопка"
„Заря-
Имени Р.
Люксембург
Клннскнй
Лавровский
Солнечногорский
.Красный
тябрь"
Курский
„Мариец"
Ок-
Аптекарская посуда
Аптекарская посуда, дрот
(разный)
Аптекарская посуда
То же
Аптекарская посуда,
ламповое стекло
П суда аптекарская и
хозяйственная, изоляторы
Аптекарская посуда, бутыли
20 л% аккумуляторные
сосуды
Аптекарская посуда,
бутылки, банки горчичные
Аптекарская посуда
Аптекарская посуда (банки
для мази)
Аптекарская посуда
Аптекарская посуда, вороики
аптекарские
Аптекарская посуда, ампулы I г. Курск, Курской обл,
Казельского района,
Калужской обл.
В.-Волоцкнй район, Калинине
кой обл.
ст. Спирово, Калининской
обл.
ст. Спирово, Октябрьской
ж. д.
пос. Лучново, Томского
района. Томской обл.
пос. Меряково, Томского
района, Томской обл.
г. Харовск, Вологодской обл.
п/о В.-Шкафт, Лунине кого
района. Пензенской обл.
г. Клин, Московской обл.
пос. Лаврорки, Дмитровского
района. Московской обл.
г. Солнечногорск,
Московской обл.
Ковровского района,
Владимирской обл.
Аптекарская посуда/ л ампо-
•вое стекло, колбы для ог-
^нетушителей, чернильницы
Хлебинковского района.
Марийской АССР
1024
Приложение
Продолжение
1
1 Сюгинский завод
1 .Свет*
1 Уфимский
УКРАИНСКАЯ
ССР
Быковский зявод
1 .Пролетарий"
Марьяиовский
БЕЛОРУССКАЯ
ССР
1 Гродненский
РСФСР
1 Дороховский
•Красный факел*
Хрустальный
имени Калинина
.Красное пламя*
.Красный Октябрь"
Таеннекий
2
Хозяйственные бутыли
10—20 л, материальные
б<шкн 2—5 л, химические
баллоны 10—20 л,
материальные склянки 1—3 л
Аптекарская посуда
Аптекарская посуда,
бутылки, колбы для
огнетушителей
Аптекарская посуда
Аптекарская посуда, бутылки
3
1 г. Можга, Удмуртской АССР
Ачинского района.
Свердловской обл.
пос. Быково, Дзержинского
района. Житомирской обл.
ст. Марьяновка, Бановского
района, Житомирской обл.
г. Гродно, Белорусской ССР
ЗАВОДЫ ПАРФЮМЕРНОЙ ПОСУДЫ
Парфюмерная посуда
То же
•
•
ГЪрфюмерпая посуда,
бутылки 250 г,
хозяйственная посуда (банки
молочные)
Парфюмерная посуда
ст. Дорохове. Калининской
ж. д.
пос. Мухаиово, Загорского
района, Московской обл. 1
Москва, А-15, Большая Но- 1
во-Дмитровская ул., 36,4 1
Струиииского района,
Владимирской обл. 1
л/о Оксеново, Курловского 1
района. Владимирской обл. 1
п/о Тихонове, Гусь- Хрусталь- 1
ного района, Владимирской 1
обл. 1
Заводы стекольной промышленности СССР 1025
Продолжение
I
Имени 1-го Мая
Торковичи
1 УКРАИНСКАЯ
ССР
Гостомельский
ЛАТВИЙСКАЯ
ССР
Ильюциемский
Рижский
РАЗНЫЕ :
РСФСР
Калашииковский
Крюковская
стеклодувная
фабрика
Ленинский
Ростовский
1 Коркннскнй
2
Парфюмерная посуда
Парфюмерная посуда,
прочие изделия
Парфюмерная посуда
Парфюмерная и сортовая
посула, бутылки, ламповое
стькло
Парфюмерная посуда
ЗАВОДЫ СО СМЕШАННЫМ
Электроколбы, силикат-глыба,
елочные- игрушки,
черное СТиКЛО
Стеклянные пуговицы
Светотехническое стекло
Стекло электротехническое,
I часовое, ламповое
Сортовая посуда, ламповое
стекло, изоляторы ТФ-3
S
п о 1 Мая, Оршинского рай- I
она, Калишшской обл.
пос. Торковичи, Оредежского
района. Ленинградской обл.
пос. Гостоме ль, Киево-Све-
тошииского района, Киеве- 1
кой обл. 1
г. Рига, ул. Юлия, 2/3 1
г. Рига, ул. Баускас, 145
АССОРТИМЕНТОМ
ст. Калашникове
Октябрьской ж. д.
ст. Крюково. Октябрьской
ж. д.
пос. Ленина, Моск. обл.;
ул. Чехова, 7
г. Ростов-на-Дону, 9-я линия,
75
г. Коркиио, Челябинской об л
1026
Приложение
Продолжение
.
Натальинскнй
УКРАИНСКАЯ
ССР
Киевский завод
.Мнтос*
Броницкий
1 Мерефянский
Харьковский завод
АРМЯНСКАЯ
ССР
Ереванский
2
Силнкат-глыба, стекло
ламповое, фонарное стекло,
ампулы ПК и С КС,
электроосветительная арматура
Зеркала, стеклодувные
изделия
До 1958 г.—хозяйственная
посуда и ламповое стекло, с
1УЬ8 г.—силикат-глыба
Жароупорные изделия,
парфюмерные флаконы,
стекловолокно
Зеркала, ампулы, пробирки
Муллитовый брус, б а
коревые брусья, бутылки,
баллоны
3
пос. Натальинск, Мангаис-
ского района,
Свердловской обл.
г. Киев, бульвар Шевченко,
66
Житомирская обл. Емелья-
иовского района
г. Мерефа, Леоиовская ул.,
70
г. Харьков, Дмитриевская
ул., 19
г. Ереван, проспект
Орджоникидзе, 18
вснх
Государственный научно-исследовательский
институт стекла
ГИС
СПРАВОЧНИК
ПО ПРОИЗВОДСТВУ СТЕКЛА
Том I
* * *
Госстройиздат
Москва, Третьяковский проезд* д. '
Редактор издательства И. А. Гомозова
Переплет художника К-А. Павлинова
Технические редакторы Н. В. Шерстнева,
Т. М. Гольберг
Сдано в набер 28 VII 1962 г. Подписано к печати 22/II 1963 г.
Т—02i95. Бумага 84х108"32=16,85 бум. л. = 52,685 усл. п. л.+2 вкл.
0,39 усл. п. л. (64,9 уч.-изд. л.) Тираж 12 OtO экз. Изд. № 2039/Х—3581
Зак. № 1637 Цена 3 р. 45 к.
Типография №_J Государственного издательства литературы
по строительству, архитектуре и строительным материалам.
г. Владимир
"7
ОПЕЧАТКИ
Стра-
инца
3
5
45
45
54
66
72
149
194
246
259
342
346
430
443
481
514
557
576
578
649
650
672
Строка
8 снизу
У .
Рис. 33
Рис. 34
3 сверху
4 .
7 снизу
табл. 57,
17 rpaj)a
15 снизу
20 сверху
табл. 89
8 снизу
1 15 .
1 Схема (слева)
13 сверху
табл. 46, гра-
! фа 8. 7 снизу
табл. 63, 10 гра-
1 фа
' табл. 1 графа,
; 2 СНИЗу
1 13 снизу
К) сверху
! табл. 41,1
графа, 8 сверху
табл. 2 графа,
1 10 сверху
2 снизу
Н шечатано
С. С. Козлова
С. С. Козлова
СаО—А1203—Si02
CaO—B203—Si02
2r*dg
i» = - - -
£4
температур
смачивании стекла
металлами.
а град
285
толщины
1 h — о2
Ba2S04
Cr202
ые стеклоиакеты
I 0,5%
3,0
допускаемое
отклонение + 10
В.)лостое
песка
30—40 мин.
спость
безопасные стекла
охлаждении
Следует читать
С. С. Каялова
С. С. Каялова
СаО- -В3Оя—Si02
СаО—BaO—SK)2
2r*dg
V -
9 ц
вязкостен
спаивании стекла
с металлами
а-10: epid
2R54.
трещины
1 h — Ь2
°"" 2С \ TJR^
Ba S04
1 Cr2 03
Паянные стекло-
пакеты
0,05%
30
допускаемое
отклонение + 10.
Волокнистое
стекла
30—40 мм
Безопасность
безопасные
закаленные стекла
прохождении
п родОЛЖf!flllе
CTra
Строка Наllечатано Спе.п.ует читать
ница
674 табл. 50. rpa.. 88 J 45 86 45
J
фа 9, 3 снизу
780 2 сверху 150 2 1500 2
918 табл. 2, 6 rpa
77 64
фа, 5
6 снизу + 3 + 1
951 8 сверх)' ДОДЖ 110 не должно
960 табл. 20. 2 rra
д о 3 .л.f
Д о 5 .л.t.М
фа, 13 снизу