Составы листовых стекол отечественных производств

Способ производства	Содержание оксидов, %
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	SO3
Вертикальное вытягивание способом – лодочный   – безлодочный	71,8–72,4 72,0–72,8	1,8–2,2   1,5–1,8	<0,2   <0,1	6,4–6,7   8,0–8,1	3,8–4,2   3,5–3,8	14,5–14,9 13,4–13,7	£0,5   £0,5
Флоат-способ	72,0–73,4	0,6–1,3	<0,07	8,5–9,7	3,0–4,7	13,4–14,6	£0,5

 

Таким образом, состав листового стекла зависит от способа формования. В частности, чем выше скорость выработки, а она возрастает при переходе от лодочного способа к безлодочному и далее – к флоат-процессу, тем меньше содержание щелочных оксидов в составе стекла и выше содержание щелочных земель.

Стремление к использованию составов с минимально возможным для данного способа производства содержанием щелочных оксидов вполне объяснимо. Во-первых, это позволяет экономить на стоимости соды и, следовательно, снижать себестоимость продукции, одновременно становится возможным и актуальным увеличение содержания щелочно-земельных оксидов в составе стекла.

Анализ химических составов зарубежных листовых стекол строительного назначения показывает, что указанная тенденция выражена гораздо сильнее, чем в отечественной отрасли (табл. 5.2), причем содержание щелочноземельных оксидов достигает 13,15–14,89%, в основном за счет СаО.

 

Таблица 5.2

Химические составы листовых стекол зарубежных производств

Страна-изготовитель	Содержание оксидов, мас. %
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	K3O
Листовое строительное стекло: США Бельгия Франция Великобритания	72,81 70,45 71,0 73,15	0,5 0,41 0,7 0,86	0,07 0,1 0,08 0,16	12,95 11,59 11,1 8,98	0,2 3,29 3,0 3,28	13,17 13,35 13,5 13,34	– 0,41 – –

 

Зарубежная практика эксплуатации подобных составов стекол минимальным содержанием R₂O» 13,2–13,6% при одновременном увеличении содержания щелочных земель (прежде всего СаО) доказала свою целесообразность. При этом отмечено улучшение варочных свойств стекол, повышение скорости твердения расплава, что обеспечивает возможность увеличения производительности поточных линий. Дальнейшее снижение содержания щелочных оксидов за счет щелочноземельных и удешевление шихты ограничивается необходимостью сохранения удовлетворительных кристаллизационных свойств.

 

Эксплуатационные свойства листовых стекол

 

К основным эксплуатационным свойствам промышленных составов стекол относятся химическая и термическая устойчивость, механическая прочность и светопропускание. Указанные характеристики во многом определяются химическим составом стекол.

 

Химическая устойчивость

 

В ходе эксплуатации стеклу приходится иметь контакт с водой, водяным паром и водными растворами с высокими или низкими значениями рН. При этом стекла могут разрушаться по различным механизмам.

При взаимодействии стекла с водными растворами протекает ряд процессов.

Для стекол, содержащих щелочные либо другие ионы с высокой подвижностью, в жидкой либо в паровой фазах может протекать ионный обмен с участием щелочных ионов и частиц, содержащих протон (возможно, гидроксониевых ионов Н₃О).

С другой стороны, жидкая фаза может непосредственно разру-шать сеткообразующие связи в стекле, при этом содержание компонентов в растворе становится тем же, что и в стекле. Этот процесс называют конгруэнтным растворением. Он возможен для стекла любого состава, но в отличие от ионного обмена протекает только в жидкой среде.

Промышленные листовые стекла относятся к щелочесодержащим. Начальная стадия их растворения заключается в обмене ионов Na⁺ и K⁺ с протонсодержащими компонентами жидкости. Коэффициент межфазной диффузии в этом случае выражается уравнением вида

,                               (5.1)

где D _щ – коэффициент диффузии щелочного иона; b – постоянная, определяемая как b = (D _щ / D _н) – 1, где D _н – коэффициент диффузии протонсодержащих частиц; N _щ – доля щелочных ионов в общей концентрации подвижных частиц.