Los vidrios inorgánicos se clasifican. por tipo de sustancia formadora de vidrio, tipo de modificadores, tecnología de fabricación Y objetivo.
Según el tipo de sustancia formadora de vidrio, los vidrios inorgánicos se dividen en silicato(SiO2), aluminosilicato(A1 2 0 3 –SiO 2), borosilicato(B 2 0 3 –SiO 2), aluminoborosilicato(A1 2 0 3 –B 2 0 5 –SiO 2), aluminofosfato(A1 2 0 3 –P 2 0 5), calcogenuro(por ejemplo, As 31 Ge 30 Se 21 Te 180), haluro y otros vasos.
Según el tipo de modificadores, se distinguen. alcalino, libre de álcalis Y Vidrios inorgánicos de cuarzo. La resistencia del vidrio alcalino cuando se expone a la humedad se reduce a la mitad, ya que el agua lixivia el vidrio. Al mismo tiempo, se forman soluciones alcalinas que acuñan el vidrio provocando la aparición de microfisuras en la capa superficial.
Utilizando tecnología de fabricación, se puede obtener vidrio inorgánico. soplado, fundición, estampado, estiramiento en láminas, tubos, fibras, etc. El vidrio se produce industrialmente en forma de productos terminados, piezas en bruto y piezas individuales.
Según su finalidad prevista, los vidrios inorgánicos se dividen en: técnico, construcción Y familiar(recipientes de vidrio, platos, menaje del hogar, etc.).
Vidrio técnico dividido por área de aplicación para ingeniería eléctrica, transporte; de óptica, de iluminación, resistente al calor, refractaria, de bajo punto de fusión, de laboratorio químico y etc.
Vidrio eléctrico. Valores elevados de resistividad eléctrica, rigidez eléctrica elevada (16–50 kV/mm), valores bajos de pérdidas dieléctricas (tgδ=0,0018–0,0175) y constante dieléctrica relativamente alta (ε=3,5–16), que aumenta con aumentando la concentración de PbO o BaO. Cuando se calienta en el rango de temperatura de 200 a 400 °C, la resistividad eléctrica disminuye entre 10 8 y 10 10 veces, lo que se asocia con un aumento en la movilidad de los iones alcalinos y el vidrio pierde sus propiedades aislantes. Los óxidos de metales pesados (plomo y bario) reducen la movilidad de los iones y reducen las pérdidas.
Al soldar metal en vidrio, al soldar vidrios de diferentes composiciones, aparecen tensiones térmicas en el vidrio debido a diferencias en los coeficientes de temperatura de expansión lineal. Si los coeficientes de temperatura de ambos materiales son cercanos, entonces las uniones del vidrio con el material se llaman uniones coordinadas, y si son diferentes - uniones descoordinadas.
Como dieléctrico, se utiliza para bombillas de lámparas y tubos de radio, en dispositivos eléctricos de vacío, para aisladores y para sellar circuitos integrados. Por lo tanto, en forma de una película delgada (de hasta 3 a 4 micrones), el vidrio se utiliza como aislamiento duradero, resistente a las grietas y al calor en cables metálicos y termopares. El vidrio calcogenuro se utiliza para encapsular dispositivos semiconductores. Vidrios eléctricamente conductores (semiconductores): los vidrios de calcogenuro y óxido de vanadio se utilizan ampliamente como termistores y fotorresistores.
Dependiendo del coeficiente de temperatura de expansión lineal, el vidrio eléctrico se divide en platino (C89-2), molibdeno (C49-1) y tungsteno (C38-1). Cada grupo de vidrio se utiliza para uniones emparejadas con aleaciones de Mo, W y Fe-N. La marca del vidrio eléctrico indica el valor del coeficiente de temperatura de expansión lineal.
Vidrio de transporte. En la ingeniería mecánica se utiliza eficazmente como material estructural siempre que se neutralice su fragilidad, lo que se consigue endureciéndolo, normalmente en una corriente de aire.
Las propiedades específicas de los vidrios son sus propiedades ópticas: translucidez, reflexión, dispersión, absorción y refracción de la luz. El índice de refracción de estos vasos es de 1,47 a 1,96 y el coeficiente de dispersión está en el rango de 20 a 71.
Los tipos de vidrio de transporte son triplex Y termopan, utilizado para acristalamiento en vehículos, trajes espaciales.
Triplex – un material compuesto hecho de dos láminas de vidrio templado de silicato (u orgánico) de 2 a 3 mm de espesor, pegadas con una película de polímero elástico transparente (generalmente polivinilbutiral). Cuando se destruye el triplex, los fragmentos no afilados resultantes se mantienen sobre la película de polímero.
termopanel – Vidrio de triple capa, formado por dos láminas de vidrio templado y una cámara de aire entre ellas. Este espacio de aire proporciona aislamiento térmico.
Vidrios ópticos y de iluminación. Las propiedades ópticas de los vidrios dependen de su color, que está determinado por la composición química del vidrio, así como del estado de la superficie del producto. Los productos ópticos deben tener una estructura isotrópica y libre de tensiones, que se obtiene mediante recocido y superficies lisas y pulidas.
Las láminas de vidrio ordinarias sin pintar transmiten hasta el 90%, reflejan aproximadamente el 8% y absorben aproximadamente el 1% de la luz visible y parcialmente infrarroja; La radiación ultravioleta se absorbe casi por completo. El vidrio de cuarzo es transparente a la radiación ultravioleta. Los vasos que dispersan la luz contienen flúor. El vidrio con alto contenido de PbO absorbe los rayos X.
Los vidrios ópticos utilizados en dispositivos e instrumentos ópticos se dividen en coronas, caracterizado por baja refracción (n d = 1,50), y pedernales(n d =1,67) – con alto contenido de óxido de plomo.
Vidrio resistente al calor y refractario.
"Pírex" - vidrio resistente al calor a base de SiO 2 (80,5%) con un alto contenido de B 2 0 3 (12%), Na 2 0 (4%), así como óxidos de aluminio, potasio y magnesio.
"Mazda" - vidrio refractario a base de SiO 2 (57,6%) con óxidos de aluminio (25%), calcio (7,4%), magnesio (8%) y potasio. Pyrex y Mazda se utilizan para la fabricación de productos utilizados a temperaturas de funcionamiento elevadas: carcasas de termómetros, mirillas, etc.
Vidrio fusible. Estos vidrios se fabrican a base de PbO (70%) con la adición de B 2 O 3 (20%) o B 2 0 3 (68,8%) con la adición de ZnO (28,6%) y Na 2 O (2,6%). ) ; utilizado para la fabricación de esmaltes, vidriados y soldaduras para soldar vidrio.
Vidrio de construcción Se producen los siguientes tipos: hoja, frente Y productos y estructuras de vidrio.
El vidrio laminado se fabrica a partir de una masa de vidrio que incluye entre un 71 % y un 73 % de SiO 2, entre un 13,5 % y un 15 % de Na 2 O, hasta un 10 % de CaO, hasta un 4 % de MgO y hasta un 2 % de Al 2 0 3. Peso de 1 m 2 de lámina de vidrio 2-5 kg. Transmisión de luz: al menos el 87%.
El vidrio plano se produce en tres calidades y, según el espesor, en seis tamaños (calidades): 2; 2,5; 3; 4; 5 y 6 mm. La calidad de la lámina de vidrio está determinada por la presencia de defectos, que incluyen: bandas: irregularidades en la superficie; malvado – tiras estrechas en forma de hilos; burbujas, inclusiones de gas, etc. El ancho de las láminas de vidrio es de 250 a 1600 mm y su longitud de 250 a 2200 mm.
La industria también produce tipos especiales de láminas de vidrio: escaparate(pulido), absorbente de calor, uviol(transmite entre el 25% y el 75% de los rayos ultravioleta), endurecido, arquitectónico y de construcción. y etc.
El vidrio laminado es el principal tipo de vidrio utilizado para acristalar aberturas de puertas y ventanas, escaparates y decoración exterior e interior de edificios.
El vidrio de revestimiento se utiliza para el acabado de fachadas e interiores de edificios. Las propiedades de consumo de este tipo de vidrio incluyen un alto efecto decorativo (colores brillantes, superficie brillante), gran resistencia a la intemperie y durabilidad. El grupo de vasos enfrentados incluye:
tallolit – Material de construcción en láminas de vidrio templado y pulido (de 6 a 12 mm de espesor), revestido por dentro con pintura cerámica opaca (opaca). El revestimiento está protegido desde el lado de la habitación mediante una fina capa de aluminio aplicada al vacío. Utilizado para revestimiento interior y exterior de edificios;
mármol – material de construcción en láminas de 12 mm de espesor hecho de vidrio templado de color con una superficie frontal pulida y una superficie posterior ondulada, puede imitar el mármol;
azulejos de vidrio esmaltado – hecho de hojas de vidrio de desecho (esmalte de vidrio), fundidas sobre la superficie del vidrio, cortadas a las dimensiones requeridas (150x150, 150x70 mm con un espesor de 3 a 5 mm);
mosaico de vidrio - mosaico de alfombras en forma de pequeñas baldosas cuadradas (20x20 o 25x25 mm) de vidrio de color opaco (silenciado), dispuestas en alfombras monofónicas o de mosaico;
pequeño – cubos o placas de 10 mm de espesor de vidrio triturado coloreado, obtenidos por fundición o prensado; utilizado para hacer mosaicos.
Productos y estructuras de vidrio. Los productos y estructuras de vidrio más comunes en la industria de la construcción incluyen:
bloques de vidrio – Bloques huecos de dos mitades moldeadas soldadas entre sí. La transmisión de luz es de al menos el 65%, la dispersión de la luz es de aproximadamente el 25% (la dispersión de la luz aumenta corrugando el lado interior de los bloques), la conductividad térmica es de 0,4 W/(m·K). Se utilizan para rellenar aberturas de luz en paredes exteriores e instalar revestimientos y tabiques translúcidos;
Ventanas de doble acristalamiento - dos o tres láminas de vidrio conectadas alrededor del perímetro por un marco de metal (jaula), entre las cuales se crea una cavidad de aire herméticamente sellada. Utilizado para acristalamiento de edificios;
perfil de vidrio – Paneles de construcción de grandes dimensiones fabricados en vidrio perfilado, fabricados mediante laminación continua de perfiles cajón, en forma de T, canal y semicirculares. La fibra de vidrio puede ser reforzada o no reforzada, incolora y coloreada. Se utiliza para construir cercas translúcidas de edificios y estructuras.
Fibra de vidrio - Material fibroso obtenido del vidrio fundido. Los más utilizados son el vidrio E de borosilicato de aluminio sin álcalis, así como el vidrio de alta resistencia a base de óxidos: SiO 2 , A1 2 0 3 , MgO. El diámetro de la fibra de vidrio oscila entre 0,1 y 300 micras. La forma de la sección transversal puede ser en forma de círculo, cuadrado, rectángulo, triángulo o hexágono. También se encuentran disponibles fibras huecas. Por longitud, la fibra se divide en discontinua (de 0,05 a 2 a 3 m) y continua. La densidad de la fibra de vidrio es de 2400 a 2600 kg/m3. La resistencia de las fibras de vidrio elementales es varias decenas de veces mayor que la de las muestras de vidrio a granel: la resistencia a la tracción alcanza 1500-3000 MPa para fibras continuas con un diámetro de 6-10 μm. La fibra de vidrio tiene altas propiedades de aislamiento térmico, eléctrico y acústico, es térmica y químicamente resistente, no inflamable y no se pudre.
Durante el transporte y diversos tipos de procesamiento, la superficie de las fibras de vidrio se aceita para evitar la abrasión, ya que su resistencia depende del estado de la superficie de las fibras. Hecho de fibra de vidrio lana de vidrio, tejidos Y malla, y no tejidos en forma de hebras y lienzos, esteras de vidrio.
Lana de vidrio - Material fabricado a partir de fibras de vidrio, cuyo diámetro para la fabricación de productos de aislamiento térmico no debe exceder las 21 micras. La estructura de la lana debe estar suelta: el número de hebras formadas por fibras paralelas no debe exceder el 20% en peso. La densidad en estado suelto no debe ser superior a 130 kg/m3. Conductividad térmica – 0,05 W/(m·K) a 25 °C. La lana de fibra de vidrio continua se utiliza para la fabricación de materiales y productos termoaislantes a temperaturas de superficies aisladas de -200 a +450°C.
Lana de fibra de vidrio extrafina tiene una densidad de 25 kg/m 3, una conductividad térmica de 0,03 W/(m·K), temperaturas de funcionamiento de -60 a +450 °C, absorción acústica de 0,65 a 0,95 en el rango de frecuencia de 400 a 2000 Hz. La lana de vidrio elaborada a partir de fibra superfina, así como los productos a base de ella, se utilizan en la construcción como material de insonorización.
Esteras de vidrio(ASIM, ATIMS, ATM-3) – materiales compuestos por fibras de vidrio ubicadas entre dos capas de fibra de vidrio o malla de fibra de vidrio acolchada con fibra de vidrio. Se utilizan a temperaturas de 60 a 600 °C como elementos de refuerzo en materiales compuestos.
Material para techos de vidrio Y fieltro de vidrio – materiales en rollo obtenidos aplicando un aglutinante bituminoso (betún-caucho o betún-polímero) en ambos lados, respectivamente, sobre una lona de fibra de vidrio o fieltro de vidrio y cubriendo uno o ambos lados con una capa continua de acabado. La combinación de una base bioestable y una impregnación con mayores propiedades físicas y mecánicas permite lograr una durabilidad del fieltro para tejados de vidrio de aproximadamente 30 años.
Dependiendo del tipo de cobertura, que evita que se pegue cuando se almacena en rollos, y del propósito, el material para techos de vidrio se produce en los siguientes grados: S-RK (con cobertura de grano grueso), S-RF (con cobertura escamosa), S -RM (con cobertura polvorienta o de grano fino). El material de vidrio para tejados se utiliza para las capas superior e inferior de la alfombra del tejado y para la impermeabilización laminada.
Gidrostekloizol – material en rollo impermeabilizante destinado a impermeabilizar revestimientos de hormigón armado de túneles (grado T), vanos de puentes, pasos elevados y otras estructuras de ingeniería (grado M).
Hydrostekloizol consta de una base de vidrio ( tejido o retina no tejida duplicada con fibra de vidrio), recubierto por ambos lados con una capa de masa bituminosa, que incluye betún, carga mineral (aproximadamente 20%) con talco molido, magnesita y un plastificante. Además de su alta resistencia al agua, tiene buenas propiedades de resistencia cuando se estira en dirección longitudinal. Soporta cargas de rotura en la categoría de calidad más alta de 735 N. Resistencia al calor: 60–65 ° C, temperatura de fragilidad: de -20 a -10 ° C.
Gidrostekloizol se pega sin el uso de masillas, mediante fusión uniforme (por ejemplo, usando la llama de un quemador de gas) de su superficie.
Vidrio espumado (vidrio celular)– un material celular obtenido sinterizando polvo de vidrio finamente molido y un agente espumante. Se fabrican a partir de vidrios rotos o se utilizan las mismas materias primas que para la producción de otros tipos de vidrio: arena de cuarzo, piedra caliza, soda y sulfato de sodio. Los formadores de poros pueden ser coque y piedra caliza, antracita y tiza, así como carburos de calcio y silicio, que durante la sinterización liberan dióxido de carbono formando poros.
El vidrio espumado tiene una estructura específica: el material de las paredes de poros grandes (0,25–0,5 mm) contiene microporos diminutos, lo que provoca una baja conductividad térmica (0,058–0,12 W/(m · K)) con una resistencia, resistencia al agua y a las heladas suficientemente altas. resistencia . La porosidad de varios tipos de espuma de vidrio es del 80 al 95%; densidad 150–250 kg/m3; fuerza 2–6 MPa. Tiene altas propiedades de aislamiento térmico y acústico. El vidrio espumado es un material ignífugo con una alta resistencia al calor (hasta 600 °C). Fácil de procesar (aserrado, lijado); se adhiere bien, por ejemplo, a materiales cementosos.
Los paneles de espuma de vidrio se utilizan para el aislamiento térmico de envolventes de edificios (paredes, techos, tejados, etc.), en estructuras de frigoríficos (aislamiento de superficies con temperaturas de funcionamiento de hasta 180 °C) y para acabados decorativos de interiores. Los filtros para ácidos y álcalis están fabricados de espuma de vidrio de células abiertas.
poro de vidrio Se obtiene por fanulación y expansión del vidrio líquido con aditivos minerales (tiza, arena molida, cenizas de centrales térmicas, etc.). Disponible en tres grados: SL ρ 0 =15–40 kg/m 3 , λ=0,028–0,035 W/(m·K); L ρ 0 =40–80 kg/m 3, λ=0,032–0,04 W/(m·K); ρ 0 =80–120 kg/m3, λ=0,038–0,05 W/(m·K).
En combinación con diversos aglutinantes, los poros de vidrio se utilizan para la fabricación de aislamientos térmicos en piezas, masillas y colados in situ. El uso más eficaz de la espuma de vidrio es en la espuma plástica sin relleno, ya que su introducción en la espuma plástica permite reducir el consumo de polímeros y aumentar significativamente la resistencia al fuego de los productos aislantes térmicos.
Vidrio cableado – un producto estructural producido mediante el método de laminado continuo de vidrio inorgánico con laminado simultáneo dentro de una lámina de malla metálica hecha de alambre de acero recocido cromado o niquelado. Este vidrio tiene una resistencia a la compresión de 600 MPa, mayor resistencia al fuego, irrompible cuando se rompe y una transmitancia de luz de más del 60%. Puede tener una superficie lisa, forjada o estampada, y ser incoloro o coloreado.
El vidrio reforzado se utiliza para acristalar claraboyas, marcos de ventanas, mamparas, escaleras, etc.
sillas
Sitalls (materiales vidrio-cristalinos) – un material artificial a base de vidrio inorgánico, obtenido por cristalización total o parcialmente controlada en ellos.
El término "cerámica" se deriva de las palabras "vidrio" y "cristales". En términos de estructura y tecnología de producción, la vitrocerámica ocupa una posición intermedia entre el vidrio y la cerámica ordinarios. Se diferencian del vidrio inorgánico por su estructura cristalina y de los materiales cerámicos por su estructura microcristalina homogénea y de grano más fino.
La composición de la vitrocerámica incluye:
óxidos – Li 2 0, A1 2 O 3, SiO 2, Mg0, CaO, etc.;
nucleadores(catalizadores de cristalización) – sales de metales fotosensibles – Au, Ag, Cu, que son colorantes coloidales y están presentes en el vidrio en forma de partículas finas. Los nucleadores son centros de cristalización adicionales (Fig. 13). Deben tener una red cristalina similar a las fases cristalinas que emergen del vidrio y favorecer una cristalización uniforme de toda la masa;
silenciadores(partículas poco solubles): compuestos de fluoruro y fosfato, TiO 2, etc.
La estructura de la vitrocerámica es finamente cristalina, homogénea y se caracteriza por la ausencia de porosidad. El tamaño medio de los cristalitos en las vitrocerámicas es de 1 a 2 µm. El contenido de la fase cristalina es al menos del 40 al 50%. Los cristalitos crecen juntos o están unidos por capas de vidrio amorfo residual. La cantidad de fase vítrea no supera varios porcentajes. La orientación aleatoria de los cristalitos conduce a la ausencia de anisotropía en las vitrocerámicas.
Al ajustar los modos de tratamiento térmico, puede cambiar el grado de cristalización y el tamaño del cristal, lo que afecta las propiedades del producto. Las propiedades de las vitrocerámicas son isotrópicas y están determinadas principalmente por la composición de las fases y su estructura. Las principales propiedades de la vitrocerámica son:
Densidad 2400–2950 kg/m3;
Temperatura de reblandecimiento 1250–1350 °C;
Baja conductividad térmica 2–7 W/(m·K);
Coeficiente de temperatura de expansión lineal (7–300)·10 -7 °C -1.
σcom = 7–2000 MPa, σb = 112–160 MPa, σben = 7–350 MPa;
módulo de Young 84-141 GPa;
Fragilidad (con resistencia al impacto de 4,5 a 10,5 kJ/m2);
Microdureza – 7000–10500 MPa;
Alta resistencia al desgaste;
Resistencia al calor – 200–700°С (hasta 1100°С);
Propiedades dielectricas;
Resistencia química;
Estanco al gas y nula absorción de agua.
Arroz. 13. Esquema de cristalización del vidrio durante la formación de vitrocerámicas.
usando nucleadores
En apariencia, la vitrocerámica puede ser opaca (opaca), transparente o coloreada (colores oscuros, marrones, grises, crema y claros). Su fuerza depende de la temperatura: hasta 700-780 °C disminuye ligeramente y a temperaturas más altas cae rápidamente. La resistencia al calor de la vitrocerámica es de 800 a 1200 °C.
La razón de las propiedades particularmente valiosas de la vitrocerámica reside en su excepcional tamaño de grano fino y su estructura policristalina casi ideal. No tienen absolutamente ninguna porosidad. La contracción del material durante el procesamiento es insignificante. Su alta resistencia a la abrasión los hace insensibles a los defectos superficiales.
Las piezas de vitrocerámica se unen entre sí y con otros materiales mediante cemento de vidrio cristalino, seguido de un tratamiento térmico a 400-600°C, adhesivos y masillas a base de resina epoxi y vidrio líquido, metalización y posterior soldadura.
Los sills se clasifican según del método de producción, de la naturaleza de las materias primas y del destino previsto.
Los productos de Sitall se producen, por regla general, fundiendo una carga de vidrio de una composición especial, enfriando la masa fundida a un estado plástico y moldeando posteriormente utilizando tecnología de vidrio o cerámica (tirar, soplar, enrollar, presionar) y luego mediante sitalización. Estos productos también se fabrican mediante sinterización de polvos.
Según la naturaleza de los materiales de partida y las propiedades, se distinguen los siguientes: petrositales, escorias cerámicas Y cristalería técnica. Hay una variedad de vitrocerámicas. sitaloplastos – Materiales compuestos obtenidos a base de plásticos (fluoroplásticos) y vitrocerámicas.
Los petrositalls se obtienen de gabronorita, diabasa y otras rocas, mientras que los petrositalls se obtienen de escorias metalúrgicas o combustibles. Las vitrocerámicas técnicas se fabrican a base de composiciones artificiales de diversos compuestos químicos: óxidos, sales.
Según su finalidad, las vitrocerámicas se dividen en: estructural(construcción e ingeniería), técnicos, radioeléctricos, eléctricos y fototécnicos. A base de vitrocerámica se obtienen diversos adhesivos para pegar metal, vidrio y cerámica. Los más utilizados en la construcción son ceramica de escoria Y escorias-sitatales de espuma.
Las cerámicas de escoria son cerámicas de vidrio fabricadas a partir de escorias metalúrgicas líquidas ardientes. Densidad – 600–2700 kg/m3; σcomf=250–550 MPa, σbend=65–130 MPa, módulo elástico mi= 11·10 4 MPa, temperaturas de funcionamiento – hasta 750 °C, la absorción de agua es prácticamente nula; alta resistencia a ácidos y álcalis.
Los productos fabricados con escoria son baratos y muy duraderos. Estos productos se utilizan para escalones de escaleras, baldosas, tabiques internos, como materiales para techos y paredes, para revestir partes críticas de estructuras hidráulicas, así como en la construcción de carreteras como losas para aceras y superficies de carreteras. La cerámica de escoria en láminas (se puede producir en cualquier color) se utiliza como material decorativo y de acabado para el revestimiento exterior e interior de edificios. Las cerámicas de escoria se pueden obtener en cualquier color y en términos de durabilidad compiten con los basaltos y granitos.
Silla de escoria espumada – Silla de escoria espumada con estructura celular. Un material aislante térmico eficaz con baja absorción de agua y baja higroscopicidad. Temperaturas de funcionamiento: hasta 750 °C Las placas de escoria espumadas se utilizan para aislar paredes e insonorizar locales, así como para aislar tuberías de redes de calefacción y hornos industriales.
En la ingeniería mecánica, la vitrocerámica se utiliza para la fabricación de cojinetes, piezas de motores, tuberías, revestimientos resistentes al calor, álabes de compresores, calibres de precisión para máquinas cortadoras de metales, medidas metrológicas de longitud, troqueles para estirar fibras sintéticas y abrasivos para esmerilar. ; en ingeniería química: pares de fricción de émbolos, partes de bombas químicas, reactores, mezcladores, válvulas de cierre. Las vitrocerámicas radioeléctricas y eléctricas se utilizan para la fabricación de sustratos, carcasas, mesetas, pantallas de malla, antenas de radomo, etc., así como revestimientos resistentes al calor para proteger los metales de las altas temperaturas. Las vitrocerámicas fototécnicas se utilizan para la fabricación de pantallas de televisión de malla, señales de tráfico, espejos telescópicos, en sustitución de fotoemulsiones de transparencias, en escalas de instrumentos, etc. La resolución y la calidad de la imagen de las fotocerámicas son superiores a las de las fotoemulsiones convencionales.
4.4. Preguntas sobre el tema "Vidrio":
1. ¿Cuál es la estructura del vidrio? ¿Qué contiene el vidrio?
2. ¿Cómo se clasifica el vidrio según su composición química y finalidad?
Todos los sólidos en la naturaleza se encuentran en estado cristalino o amorfo (vítreo).
Los cuerpos cristalinos tienen una red geométrica regular, que está formada por partículas (iones o átomos) dispuestas en un orden estrictamente repetido. A diferencia de los sólidos cristalinos, las sustancias vítreas no tienen dicha red. Las partículas que componen el vidrio están ubicadas geométricamente correctamente, solo en relativa proximidad entre sí, y con cierta distancia este orden se altera. En otras palabras, podemos decir que en el vidrio no existe un orden correcto en la disposición de las celdas geométricas elementales. Por lo tanto, los cuerpos cristalinos a veces se caracterizan como materiales que tienen un orden de largo alcance, y el vidrio como un material que tiene sólo un orden de corto alcance.
El vidrio se refiere a todos los cuerpos amorfos obtenidos por sobreenfriamiento de la masa fundida, independientemente de la composición química y el rango de temperatura de solidificación y que poseen las propiedades de los sólidos como resultado de un aumento gradual de la viscosidad; el proceso de transición de un estado líquido a un estado vítreo debe ser reversible.
También existen otras características distintivas inherentes al vidrio. Por ejemplo, los cuerpos cristalinos se caracterizan por un punto de fusión constante para cada sustancia. El vidrio se ablanda en un amplio rango de temperaturas. Las propiedades de los cuerpos cristalinos cuando se solidifican durante el proceso de cristalización cambian bruscamente, es decir, de repente, mientras que las propiedades de los vidrios cambian gradualmente cuando se solidifican.
El vidrio se divide en natural y artificial.
El vidrio natural incluye el vidrio formado durante la actividad volcánica (erupción de magma), por ejemplo el vidrio de obsidiana.
El vidrio artificial incluye todo el vidrio creado como resultado del trabajo humano.
El vidrio artificial, a su vez, puede ser orgánico o inorgánico.
Los vasos (plásticos) orgánicos se producen a partir de productos de origen orgánico, principalmente resinas. Debido a una transparencia insuficiente, una baja durabilidad y una baja resistencia química, el vidrio orgánico no ha encontrado un uso generalizado.
El vidrio inorgánico se obtiene a partir de materiales inorgánicos. Dependiendo del óxido formador de vidrio a partir del cual se fabrica el vidrio, se distinguen los siguientes tipos de vidrio:
silicato obtenido a partir de dióxido de silicio SiO 2;
borato - a base de óxido de boro B 2 O 3;
borosilicato: a base de B 2 O 3 y SiO 2;
fosfato - a base de anhídrido fosfórico R 2 O 5.
Además de lo anterior, la composición del vidrio incluye óxidos de sodio (Na 2 O), potasio (K 2 O), calcio (CaO), magnesio (MgO), aluminio (Al 2 O 3), bario (BaO), plomo. (PbO), zinc (ZnO), manganeso (MnO), cobre (CuO).
Dependiendo del propósito, el vidrio industrial se divide en construcción, técnico, vacío eléctrico, óptico, laboratorio químico, contenedor y grado.
El grupo de vidrio de construcción incluye láminas de ventana (GOST 111-65) y vitrinas, sin pulir, pulidas (GOST 7132-61) y láminas reforzadas (GOST 7481-67), estampadas (GOST 6629-74), elementos estructurales y de construcción (huecos). bloques de vidrio, vidrio perfilado), vidrio arquitectónico y artístico (vidrio coloreado en láminas, mosaico de vidrio y azulejos de revestimiento). Todos estos vasos son de silicato. En la Tabla 1 se dan composiciones aproximadas de vidrios industriales.
| Vaso | SiO2 | Al2O3 | Sao | MgO | Na2O | K2O | B2O3 | BaO | F | PbO |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ventana Pulido Tarnoe varietal Laboratorio químico electrovacío Óptico Cristal |
71,6 73,2 73,7 74,5 68,7 71,9 53,5 57,5 |
1,5 1,3 0,2 0,5 3,8 - 8,8 0,5 |
7,8 7,8 9,1 6,5 8,4 5,5 - - |
4,0 3,8 1,75 2,0 0,8 3,5 - - |
15,1 13,9 15,2 14,0 9,7 16.l - - |
- - - 2,0 6,1 1,0 16,2 15,5 |
- - - - 2,5 - 16,2 1,0 |
- - - - - 2,0 Zno 1,0 |
- - - - - - 5,3 - |
- - - - - - - 24 |
El vidrio, esparcido en pequeños pedazos, lo asociamos con un cristal roto. El mayor error, aún más: todo lo que puede cristalizar no puede ser vidrio. Durante su producción, la composición deseada se funde y luego se deja enfriar muy rápidamente, sin pasar por el punto de cristalización. Es decir, se obtiene una sustancia amorfa (viscosa) endurecida, un líquido sólido. Esto significa que el vidrio debe considerarse como un líquido sobreenfriado con la mayor viscosidad. Por ejemplo, incluso se puede obtener vidrio a partir de metal enfriándolo a una velocidad de 100.000 - 1.000.000 K/s, aunque no es transparente, pero ese es el punto.el hecho de que el vidrio de silicato transmite toda la luz y el vidrio de hierro la refleja toda.
composición de vidrio
El vidrio también se fabrica a partir de sustancias orgánicas (el llamado plexiglás), pero el vidrio industrial utilizado en la construcción se produce principalmente a partir de arena de cuarzo SiO. 2 . Se le añade tiza CaCO3 o cal CaO, así como soda Na2CO3. Tomados en las proporciones requeridas, se mezclan y se envían al horno.A temperaturas en el rango de 1100-1600 °Cla masa resultante se derrite y el CO se evapora 2 . Luego se deja enfriar lentamente. Pero el vidrio se ablanda y se funde a 500-600°C, lo que significa que a la misma temperatura cuando se enfría puede comenzar a cristalizar, y entonces ya no será vidrio. Por lo tanto, a partir de una temperatura ligeramente superior a la temperatura especificada, el vidrio fundido se enfría rápidamente. Se endurece, pero permanece amorfo. Esto ya es vidrio con la composición Na. 2OCaO6SiO2.
Clasificación del vidrio de construcción.
Clasificaciones teniendo en cuenta determinados parámetros.Hay mucho vidrio, por lo que es mejor enumerar no los tipos individuales de vidrio, sino los métodos de clasificación. Así, el vidrio de construcción se clasifica según:
- - la forma del vidrio acabado. Puede ser plano, perfilado, en láminas, bloques de vidrio o fibra de vidrio;
- - método de producción. Se estiran, laminan y prensan, la espuma de vidrio y la lana de vidrio tienen una tecnología de producción diferente a las demás;
- - fines de aplicación. Todo el mundo conoce la ventana, pero también las hay pulidas, templadas, en forma de tejas, etc.;
- - propiedades. Puede ser luminoso, reforzado, coloreado, antibalas, insonorizante, termoaislante.
Propiedades del vidrio
Naturalmente, las propiedades del vidrio dependerán de su composición. Por ejemplo, la resistencia química depende de la presencia de óxidos alcalinos en el vidrio. Tan pronto como los óxidos de sodio monovalentes se reemplazan por óxidos con mayor valencia, aumenta.
Anteriormente sólo se valoraban las propiedades ópticas, se pensaba poco en las demás; se creía que el vidrio sólo estaba destinado a transmitir luz. Por supuesto, después de la burbuja alcista al final, este fue el colmo del progreso. Entre las propiedades ópticas, además de la transparencia, también se pueden nombrar la reflexión, la refracción de la luz y la dispersión. Todas estas características se pueden cambiar cambiando la composición química o el color del vidrio. Por ejemplo, el vidrio de silicato no transmite radiación ultravioleta, mientras que el vidrio de cuarzo no.
Entre otras propiedades del vidrio, cabe destacar la fragilidad, cuya lucha dio lugar a la creación de vidrios a prueba de golpes y balas. La conductividad térmica del vidrio es bastante alta. En cuanto a la conductividad eléctrica, el vidrio en sí no conduce bien la corriente eléctrica; la película superficial que absorbe la humedad conduce bien.
El vidrio resiste perfectamente el agua, los álcalis y los ácidos, aunque no le gustan los ácidos fosfórico y fluorhídrico. Se corta, se muele, se afila y se pule con herramientas especiales que contienen diamante. La cosa es,que en la escala de Mohs la dureza del vidrio es 5-7, la del diamante es 10. A temperaturas de unos 1.000°C, el vidrio se puede moldear, estirar en tubos y láminas, transformar en fibras, soldar y soplar.
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El vidrio es conocido por toda la humanidad desde hace bastante tiempo, o para ser más precisos, entre 54 y 55 siglos. Y en consecuencia, durante todo este período sufrió muchos cambios, incluso se podría decir que se transformó. Como actualmente ya no existe un solo tipo de vidrio, existe toda una clasificación de vidrio. Sin duda, sea cual sea el tipo de vidrio que sea, cada tipo de vidrio debe combinar las funciones que previamente se le incorporaron. Para ser más específico es:
- - estética;
- - aislamiento acústico;
- - aislamiento térmico;
- - protección contra el sobrecalentamiento;
- - seguridad.
A continuación, echemos un vistazo más de cerca a la clasificación de vidrio disponible actualmente.
1. Vidrio de ventana- Se trata de una lámina incolora y completamente transparente. Según las reglas, este tipo no debe contener manchas, oscurecimientos u otros defectos, a menos, por supuesto, que se trate de vidrio de alta calidad. La hoja de la ventana puede tener un tono verde o azul, pero teniendo en cuenta que el coeficiente de transmisión de luz no será inferior a la norma establecida.
A la hora de elegir el vidrio no olvides que cuanto más transparente y homogéneo sea, mejor y más duradero será. Dado que cada defecto reduce su resistencia entre 90 y 100 veces, excepto los regulados por normas especiales.
Y un punto más que debes recordar: si vas a acristalar las ventanas de los pisos inferiores, elige vidrio con un espesor de 3 o 4 milímetros. Y si vas a instalar grandes vidrieras en un nivel superior, entonces debes elegir vidrio cuyo espesor sea de al menos 6 mm, es decir, resulta que cuanto más alta es la ventana, mayor es su espesor, pero más pequeña su área.
Como ya comprende, el vidrio de ventana se utiliza para vidriar vidrieras, balcones, invernaderos y otras cercas transmisoras de luz de locales residenciales o no residenciales.
2. Vidrio que ahorra calor o energía.- Se trata de un tipo de vidrio recubierto con una capa óptica que permite el paso de la radiación solar de onda corta al interior de la habitación, pero evita que la radiación térmica de onda larga salga de la habitación, por ejemplo, desde los mismos dispositivos de calefacción.
Actualmente se conocen los siguientes tipos de recubrimientos:
- Vidrio K (recubrimiento duro);
- i-glass (recubrimiento suave).
Si comparamos estos recubrimientos, el recubrimiento duro tiene una ligera turbidez superficial, perceptible sólo con luz brillante. Pero una ventana así parece estar en desagües de agua sucia.
Estos tipos de vidrio se utilizan con mayor frecuencia en ventanas de PVC más modernas, lo que ahorra significativamente energía.
Las ventanas que ahorran energía se utilizan habitualmente en la producción de ventanas de doble acristalamiento.
3. Vidrio de control solar- un vidrio que puede reducir la transmisión de energía luminosa.
Las gafas de control solar se dividen en 2 tipos:
- reflejando significativamente la radiación;
- recibiendo radiación significativamente.
El vidrio reflectante solar tipo 1 son láminas de vidrio transparente o incluso coloreado, una de las cuales está recubierta durante el proceso de fabricación con una fina capa de óxido metálico, que evita que la radiación penetre a través del vidrio. Al mismo tiempo, las capas reflectantes absorben parte de la radiación.
El vidrio de este tipo se puede instalar con el revestimiento por dentro o por fuera. Depende de la sombra que necesites desde el interior de la habitación.
Al fabricar vidrio absorbente, se aplican al vidrio fundido cristales u óxidos metálicos que son capaces de absorber parte de la radiación. Al mismo tiempo, el vidrio se calienta y, en consecuencia, libera al exterior una gran parte del calor que recibe. Parte del calor todavía se transfiere al interior de la habitación, lo que por supuesto no es deseable, ya que aumenta significativamente la necesidad de energía necesaria para enfriar la habitación.
Gracias a las gafas de protección solar, en verano la habitación no hace tanto calor y el brillo y el contraste de los objetos iluminados son mucho menores. Y como resultado, la gente se siente menos cansada. Pero, lamentablemente, estos vasos no ayudan contra la luz solar directa, por lo que tendrás que dejar las cortinas.
El vidrio de control solar se utiliza en el acristalamiento de ventanas y dispositivos de control solar, y debería utilizarse en mayor medida en espacios de oficinas con aire acondicionado.
4. Vidrio estampado es una lámina de vidrio que tiene un patrón en relieve repetido de una o dos caras sobre vidrio transparente o coloreado. El vidrio estampado se considera un elemento decorativo del interior, y quizás por eso deja pasar todos los sonidos, tanto del exterior como del interior.
El diseño y color del vidrio debe cumplir con las normas establecidas. La profundidad del relieve debe ser de acuerdo con las reglas establecidas: de 0,4 a 1,6 mm. Según la normativa, el vidrio estampado también debe transmitir y distribuir la luz. El coeficiente de transmisión de luz del vidrio transparente de este tipo cuando se ilumina con luz dispersa, si los patrones son solo de una cara, no es inferior a 0,75, y si los patrones son de dos caras, 0,7. La transmisión de luz de los vidrios con dibujos de colores siempre está determinada por su composición, el color de los revestimientos y el propio vidrio y asciende al 35-60%. El vidrio estampado también se puede utilizar para acristalar ventanas, puertas, diversas mamparas y tabiques.
5. Vidrio cableado- Se trata de vidrio con una simple malla metálica, es completamente seguro y resistente al fuego, y sirve como una buena barrera contra el humo. En caso de incendio, puede agrietarse, pero el refuerzo lo mantendrá en su lugar y evitará que el fuego se escape. Los pedazos de vidrio no se caerán incluso si se forman varias fallas. El vidrio reforzado se puede utilizar para acristalar suelos, ventanas, ascensores y fachadas de fábricas.
6. vidrio colado- Se trata de una lámina de vidrio, que puede estar pulida, sin pulir o incluso modelada, y que posteriormente se templa con ayuda de dispositivos de templado especiales.
El vidrio templado es similar al acero templado. Hay que recordar que el vidrio templado ya no se puede procesar mecánicamente, por lo que este procedimiento debe realizarse estrictamente antes del proceso de templado.
La parte más vulnerable o frágil del vidrio templado son sus bordes. Durante la reconstrucción, es necesario proteger sus extremos de fuertes impactos y otros tipos de daños. La transmitancia de luz del vidrio templado transparente incoloro debe ser al menos del 85%.
El vidrio templado se utiliza tanto en acristalamiento como en la producción del llamado vidrio aislante o vidrio laminado.
7. Vidrio laminado o laminado Es un vidrio que consta de dos, tres o más capas unidas entre sí con un líquido de laminación.
La laminación no aumenta la resistencia del vidrio, pero cuando se rompe, el vidrio laminado no se rompe en pedazos pequeños debido al líquido laminado, es decir, quedan pedazos en él. El vidrio laminado también proporciona una insonorización ideal de las habitaciones, porque... Varias capas de vidrio pueden reducir eficazmente el impacto del ruido innecesario. La película laminada se puede utilizar para crear casi cualquier tinte de vidrio.
El vidrio laminado se utiliza en la mayoría de los casos para acristalar fachadas, balcones, ventanas, así como para proteger contra balas, incendios, ruido y robos.
8. Vidrio autolimpiante- Este es el vidrio más común con un recubrimiento especial en la superficie exterior del vidrio, que tiene un doble efecto. Cuando los reflejos de la luz del día inciden sobre el propio cristal, su revestimiento reacciona a la luz de dos maneras.
Los vidrios inorgánicos se dividen en varios tipos: elementales, de óxido, de haluro, de calcogenuro y mixtos.
Gafas elementales (monoatómicas).
Los vidrios formados por átomos de un elemento se llaman elementales. El azufre, el selenio, el arsénico y el fósforo se pueden obtener en estado vítreo. Existe información sobre la posibilidad de vitrificación de telurio y oxígeno. Cuando se enfría a -11°C se obtiene un producto gomoso transparente, insoluble en disulfuro de carbono.
Vidrios de óxido.
Al determinar la clase, la naturaleza del óxido formador de vidrio incluido en el vidrio es óxido de boro, óxido de silicio y óxido de fósforo. Muchos óxidos se transforman al estado vítreo sólo en condiciones de enfriamiento rápido: el óxido de arsénico, el óxido de antimonio, el óxido de vanadio, el óxido de aluminio y el óxido de tungsteno no se vitrifican por sí solos, pero en combinación, las propiedades de formación de vidrio aumentan considerablemente.
Vidrios de silicato.
Los más importantes en la práctica pertenecen a la clase de vidrios de silicato. Ninguna otra clase de vidrio puede compararse con ellos en cuanto a su prevalencia en la vida cotidiana y en la tecnología. Las ventajas decisivas de los vidrios de silicato se deben a su bajo costo, disponibilidad económica, alta estabilidad química en los reactivos químicos y medios gaseosos más comunes, alta dureza y comparativa simplicidad de producción industrial.
Vasos de borato.
La anhidrita bórica vítrea se obtiene fácilmente fundiendo ácido bórico a 1200-1300°C. Debido a sus excelentes propiedades de aislamiento eléctrico y su comparativa fusibilidad, los vidrios de borato se utilizan ampliamente en ingeniería eléctrica. Algunos vasos de borato son de interés para la óptica.
Vidrio orgánico es el nombre técnico a base de polímeros orgánicos: policrilatos, poliestireno, policarbonatos, copolímeros de cloruro de vinilo combinados con metacrilato de metilo. procesamiento posterior: Procesamiento de moldeo por inyección. Masa plástica transparente e incolora formada durante la polimerización del éster metílico del ácido metacrílico. Fácilmente susceptible al procesamiento mecánico. Se utiliza como vidrio en láminas en ingeniería aeronáutica y mecánica, para la fabricación de productos para el hogar, equipos de protección en laboratorios, construcción y arquitectura, fabricación de instrumentos, acristalamiento de invernaderos, cúpulas, ventanas, en medicina: prótesis, lentes en óptica, tuberías en la industria alimentaria, etcétera.
El vidrio de cuarzo contiene al menos un 99 % de SiO- (cuarzo). El vidrio de cuarzo se funde a temperaturas superiores a 1700 °C a partir de las variedades más puras de cuarzo cristalino, cristal de roca, cuarzo veteado o arena de cuarzo puro. El vidrio de cuarzo transmite los rayos ultravioleta, tiene un punto de fusión muy alto y, gracias a su bajo coeficiente de expansión, soporta cambios bruscos de temperatura y es resistente al agua y a los ácidos. El vidrio de cuarzo se utiliza para la fabricación de cristalería de laboratorio, instrumentos ópticos, materiales aislantes, lámparas de mercurio utilizadas en medicina, etc.
El vidrio soluble es una mezcla de silicatos de sodio y potasio (o sodio solo), cuyas soluciones acuosas se denominan vidrio líquido. El vidrio soluble se utiliza para la producción de cementos y hormigones resistentes a los ácidos, para la impregnación de tejidos, la producción de pinturas ignífugas, gel de sílice, para reforzar suelos débiles, etc.
El vidrio de laboratorio químico es un vidrio con alta resistencia química y térmica. Para aumentar estas propiedades, se introducen óxidos de zinc y boro en la composición del vidrio.
Fibra de vidrio: la fibra artificial se usa ampliamente en la industria química para filtrar soluciones ácidas y alcalinas calientes, purificar aire y gases calientes; Los materiales de fibra de vidrio se utilizan en la construcción y para tuberías resistentes a la corrosión, en la fabricación de aislamientos eléctricos, etc.
