Скло неорганічне, квазіаморфное тверда речовина, у якого при наявності ближнього порядку відсутній дальній порядок в розташуванні частинок.
У сучасному розумінні поняття "скло" визначається не просто як матеріал, а як деякий особливий склоподібного стану твердого тіла.
Скло - це такий стан аморфної речовини, яке виходить при затвердінні переохолодженої рідини. Скло нерівноважної по відношенню до кристалічному стану, який може реалізовуватися при тому ж складі і при тих же зовнішніх умовах.
Сировина для виробництва скла
Матеріали для виробництва скла ділять на основні та допоміжні.
Основні матеріали служать для введення в скломасу найважливіших оксидів, що є основою для утворення скла і званих стеклообразующего. До них відносяться пісок кварцовий, сульфат натрію, сода, поташ, крейда, бура, свинцевий сурик, барит та ін.
Сульфат натрію (Na2SO4 і сода Na2CO3 (необхідні для введення до складу скла оксиду натрію, який прискорює Стеклообразование і знижує температуру плавлення кварцового піску. Скло, одержуване сплавом тільки піску з содою або сульфатом натрію, руйнується під впливом вологи.
Поташ (К2 CO3 застосовують для введення до складу скла оксиду калію, підвищує прозорість і блиск скла.
Мел і вапняк (СаСО3) використовують для введення до складу скла оксиду кальцію, що полегшує парку скла і додає йому велику хімічну стійкість, в тому числі і до впливу вологи.
Бура (Na2B4O7) і борна кислота (Н2BO3) необхідні для введення до складу скла борного ангідриду (В2O3) підвищує термічну і хімічну стійкість скла.
Свинцевий сурик (РЬ3O4) служить для введення до складу скла оксиду свинцю, який повідомляє йому велику прозорість, збільшує щільність і зменшує твердість, що полегшує механічну обробку. Свинцевий сурик застосовують при отриманні кришталевого посуду і штучних дорогоцінних каменів.
За допомогою бариту в скло вводять оксид барію, що сприяє підвищенню щільності, блиску і промені преломляемости скла. Його використовують замість свинцевого сурику для виготовлення скляного посуду вищих сортів.
Допоміжні матеріали. Це барвники, знебарвлюючі матеріали, глушники та освітлювачі.
Барвники застосовують для фарбування скла. Як барвники використовують з'єднання різних металів: марганцю, кобальту, хрому, нікелю, урану, селену, золота, срібла, міді, рідкоземельних елементів і ін.
З'єднання марганцю забарвлюють скло в фіолетовий колір, кобальту - в темно-синій, хрому - в зелений, нікелю - в синювато-фіолетовий до фіолетового з коричневим відтінком, заліза - в різні кольори (від жовтого до коричневого і в зелений) , урану - в світло-жовтий, селену - в рожевий, селену з домішками сірчистого кадмію - в яскраво-червоний (селеновий рубін), золота - в яскраво-червоний (золотий рубін), срібла - у золотисто-жовтий , оксид міді - в яскраво-блакитний (бірюзовий), закис міді - в червоний (мідний рубін).
Рідкоземельні елементи надають склу особливу прозорість і чистоту. Двоокис церію надає склу янтарно-жовтий колір; окисел неодиму - красиву фіолетово-бузкову забарвлення. Різноманітні кольорові ефекти отримують фарбуванням скла сумішшю оксидів рідкоземельних елементів.
Забезпечують матеріали (селітра, трехокись миш'яку, оксиди металів) застосовують для усунення фарбувального дії шкідливих домішок, що містяться в кварцовому піску.
Глушники (окис олова, кріоліт) необхідні для зменшення прозорості скла, отримання скла молочно-білого і кольорового непрозорого.
Освітлювачі (селітра, сульфат натрію) сприяють освітленню скломаси шляхом видалення з неї пухирців повітря.
Виробництво скла складається з наступних процесів: підготовки сировинних компонентів, отримання шихти, варіння скла, охолодження скломаси, формування виробів, їх відпалу і обробки (термічної, хімічної, механічної).
Всі компоненти перед варінням просіваються, сушаться, при необхідності подрібнюються, змішуються до повністю однорідної порошкоподібної шихти, яка подається в скловарну піч.
Процес скловаріння умовно поділяють на кілька стадій: сілікатообразованіе, Стеклообразование, освітлення, гомогенізацію і охолодження ( "студком").
При нагріванні шихти спочатку випаровується гігроскопічна і хімічно зв'язана вода. На стадії силикатообразования відбувається термічний розклад компонентів, реакції в твердій і рідкій фазі з утворенням силікатів, які спочатку є спечений конгломерат, до складу якого і не вступили в реакцію компоненти. У міру підвищення температури окремі силікати плавляться і, розчиняючись один в одному, утворюють непрозорий розплав, що містить значну кількість газів і частки компонентів шихти. Стадія силикатообразования завершується при 1100--1200 ° С.
На стадії стеклообразованія розчиняються залишки шихти і видаляється піна - розплав стає прозорим; стадія поєднується з кінцевим етапом силикатообразования і протікає при температурі 1150--1200 ° С. Власне Стеклообразование називають процес розчинення залишкових зерен кварцу в силикатном розплаві, в результаті чого утворюється відносно однорідна стекломасса. У звичайних силікатних стеклах міститься близько 25% кремнезему, хімічно не пов'язаного в силікати (тільки таке скло виявляється придатним по своїй хімічній стійкості для практичного використання). Стеклообразование протікає значно повільніше, ніж сілікатообразованіе, воно становить близько 90% від часу, витраченого на проварена шихти і близько 30% від загальної тривалості скловаріння.
Звичайна скляна шихта містить близько 18% хімічно пов'язаних газів (СО2. SO2. O2 і ін.). У процесі проварена шихти ці гази в основному видаляються, проте частина їх залишається в стекломассе, утворюючи великі і дрібні бульбашки.
На стадії освітлення при тривалій витримці при температурі 1500--1600 ° С зменшується ступінь перенасичення скломаси газами, в результаті чого бульбашки великих розмірів піднімаються на поверхню скломаси, а малі розчиняються в ній. Для прискорення освітлення в шихту вводять освітлювачі, що знижують поверхневий натяг скломаси; стекломасса перемішується спеціальними вогнетривкими мішалками або через неї пропускають стиснене повітря або ін. газ.
Одночасно з висвітленням йде гомогенізація - усереднення скломаси за складом. Неоднорідність скломаси зазвичай утворюється в результаті поганого перемішування компонентів шихти, високої в'язкості розплаву, сповільненості дифузійних процесів. Гомогенізації сприяють котрі виділяються з скломаси газові бульбашки, які перемішують неоднорідні мікроділянки і полегшують взаємну дифузію, вирівнюючи концентрацію розплаву.
Остання стадія скловаріння - охолодження скломаси ( "студка") до в'язкості, необхідної для формування, що відповідає температурі 700--1000 ° С. Головна вимога при "студком" - безперервне повільне зниження температури без зміни складу і тиску газового середовища; при порушенні встановленого рівноваги газів утворюється вторинна мошка (дрібні бульбашки).
Процес отримання деяких стекол відрізняється специфічними особливостями. Виробництво кожного типу скла визначається технологічної нормаллю.
Формування виробів з скломаси здійснюється механічним способом (прокаткою, пресуванням, пресовидуванням, видуванням і т.д.) на стеклоформующих машинах. Після формування вироби піддають термічній обробці (відпалу).
В результаті відпалу і подальшого повільного охолодження відбувається релаксація напруг, що з'являються в склі при швидкому охолодженні. В результаті гарту в склі виникають залишкові напруги, що забезпечують його підвищену механічну міцність, термостійкість і специфічний (безпечний) характер руйнування в порівнянні зі звичайним склом (загартовані скла застосовують для засклення автомобілів, вагонів і т.п. цілей).