Состав и формула оконного стекла

Качественные оконные блоки с герметичными стеклопакетами полностью отвечают требованиям ГОСТ и собираются на официально зарегистрированных в стране предприятиях, с использованием современного передового оборудования.

К каждой светопрозрачной конструкции, поставляемой на рынок, прилагается паспорт качества, в котором описываются геометрические параметры изделия, теплотехнические и звукоизоляционные характеристики, а также формула и состав оконного стекла.

Понятие

Формула оконного стекла – это буквенное выражение его химического состава из периодической таблицы химических элементов, которое меняется, в зависимости от его физико-механических свойств и требований, предъявляемых к нему при эксплуатации.

На основании данной формулы, производители изготавливают различные типы стёкол, подвергают их термической обработке, что способствует усилению их прочностных характеристик и, соответственно, влияет на уровень безопасности во время эксплуатации в жилых и общественных зданиях.

Чаще всего, для стандартного оконного стекла, установленного в жилых домах, если к нему не предъявляется особых конструктивных и функциональных требований, используется формула Na₂O*CaO*6SiO₂.

Что содержит химический состав?

Оконное стекло – это светопрозрачная конструкция, которая состоит из ряда оксидов, согласно формуле, описанной выше. Их соединение происходит на молекулярном уровне, посредством высокотемпературной обработки в заводских условиях.

В каждом светопрозрачном элементе данные оксиды содержатся в следующих пропорциях:

• Na₂O – 12,5 – 13,5%.
• СaO – 11,5 – 12,5%.
• SiO₂ – 74.5 – 76,5%.

Таким образом, обычное оконное стекло включает в себя три компонента. Для их надёжного соединения и получения нужной степени прозрачности, за счёт снижения пористости практически до нуля, применяется технология сплавления материала с последующей формовкой и охлаждением.

Основные вещества

Как было сказано выше, в состав стекла, которое используется в каждой современной светопрозрачной конструкции, входят следующие компоненты:

• Na₂O – оксид натрия, представляет собой бесцветные структурированные кристаллы, которые, чаще всего, поставляются в сыпучем виде.
• СaO – оксид кальция, который часто можно найти в продаже как «негашёную известь», отличается хрупкой структурой и белым оттенком.
• SiO₂ – диоксид кремния, который представляет собой обычный песок. Является основным компонентом любого стекла, повсеместно встречается в земной коре как в чистом виде, так и с разными посторонними примесями.

Следует учесть, что для изготовления качественного светопрозрачного элемента подойдёт далеко не каждый песок, так как ископаемые нерудные материалы должны подвергаться тщательной очистке для получения 100% формулы SiO₂. В случае присутствия глинистых включений или металлических элементов, полученное стекло отличается крайне низким качеством.

Вспомогательные или переменные

Помимо трёх основные компонентов, подробно описанных выше, в состав стандартного стекла также могут входить ряд вспомогательных химических элементов:

• MgO – оксид магния, применяется для закалённых стёкол, чтобы усилить кристаллическую решётку.
• Al₂O₃ – оксид алюминия, широко применяется в промышленности, в том числе, для стекольного производства. Отлично отражает световую энергию, усиливает прочность структуры, повышает долговечность готового изделия.
• PbO – оксид свинца, используется для получения высокоплотного и тяжёлого калийно-свинцового светопрозрачного элемента, широко применяющегося на объектах специального назначения, в том числе, с превышением допустимого уровня радиоактивного излучения.
• K₂O – оксид калия, также, как и предыдущее соединение, является неотъемлемым компонентом калиево-свинцового или калиево-кальциевого (поташного). стекла.
• Co, или кобальт, который активно применяется для производства кобальтого стекла, или смальты.

В зависимости от химических и физико-механических свойств стекла, в его составе могут также присутствовать такие элементы, как бор, фосфор, теллур или германий, каждый из которых отвечает за качество структуры изделия.

На что влияют особенности набора элементов?

При изменении химического состава стекла, добавлении вспомогательных элементов, либо при корректировке пропорций, производитель добивается следующих свойств и особенностей:

• Главный показатель – плотность изделия, которая может варьироваться от 2200 до 7500 кг/м³.
• Упругость, то есть, сопротивляемость хрупкому разрушению – данный показатель увеличивается, при введении в состав оконного стекла различных металлов и их оксидов.
• Твёрдость, которая на практике характеризуется устойчивостью к царапинам и другим видам поверхностных дефектов. Самыми твёрдыми считаются боросиликатные стёкла.
• Прочность на изгиб, сжатие или растяжение – зависит от температурной обработки различных соединений, входящих в состав материала.
• Теплопроводность, напрямую определяется плотностью материала и структуры изделия.
• Хрупкость – величина, обратная упругости, которая часто увеличивается, при отсутствии каких-либо металлических примесей, но, при этом, стекло стоит гораздо дешевле.
• Термическая устойчивость, или жаропрочность – также важный показатель, который зависит от введения в структуру СаСО₃, или карбоната кальция.

Таким образом, количество химических элементов, которые вводятся в состав любого стекла, полностью зависит от места его установки, характера эксплуатации и особенностей воздействия окружающей среды.

Что представляет собой структура?

В классических окнах, которые используются для заполнения проёмов в наружных стенах большинства гражданских зданий, присутствуют следующие особенности структуры материала:

• Для стеклопакетов используется только химически изготовленное стекло.
• В составе всегда преобладает кварц в виде оксида кремния.
• В каждое оконное стекло добавляется кальций.
• Температура плавления достигает 2500 ^оС.
• Структура оконного стекла относится к аморфным соединениям с нерегулярной кристаллической решёткой.
• Имеет низкий коэффициент преломления света, стремящийся к нулю.

Как правило, минимальная толщина светопрозрачного элемента в составе любого стеклопакета, не может быть ниже 4 мм, но, на практике, большинство производителей используют материалы с толщиной от 5 до 8 мм. Данный параметр ограничивается лишь весом готовой конструкции, так как масса подвижной створки по ГОСТ не может превышать 70 кг.

Почему важно знать, из чего делают?

Состав стекла крайне важен при заказе и выборе нужной оконной конструкции, так как правильно подобранная структура изделия позволяет добиться следующих результатов:

• Оптимальный подбор геометрических характеристик каждой глухой или подвижной створки, в зависимости от толщины. На данный показатель влияет прочность структуры материала.
• Выбор изделия с требуемым уровнем безопасности, например, для детских учреждений, где стандартное кремниевое стекло не отвечает всем эксплуатационным требованиям.
• Установка светопрозрачного элемента с повышенным показателем температурной стойкости, например, в помещениях парной банного комплекса.
• Возможность пигментации или тонировки изделия в массе, так как для этого требуется введение дополнительных компонентов, которые не должны нарушать прочность кристаллической решётки.
• Обеспечение требуемого сопротивления теплопередаче, шумоизоляционных и акустических свойств, что определяется показателем плотности материала.

Как правило, продавец в торговой точке владеет всей необходимой информацией о зависимости физико-механических свойств стекла от химического состава материала. Для выбора нужного изделия, рекомендуется заранее составить техническое задание, в котором указываются основные требования к помещению в процессе его эксплуатации.

Заключение

Существует несколько химических формул оконных стёкол. В составе каждого светопрозрачного элемента присутствует кварц, то есть, оксид кремния, а также негашёная известь и оксид натрия.

В зависимости от конструктивных и функциональных требований, к составу стекла могут добавляться различные соединения металлов, что повышает упругость конструкции, а также карбонад кальция для увеличения жаропрочности и другие компоненты, каждый из которых отвечает за определённые свойства материала.