Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №1 - [29]

Глава 2. Не главное, но необходимое о стекле

Стекло известно человеку с древнейших времён. Ещё древние египтяне умели делать примитивные стёкла, сплавляя песок с содой и, вероятно, с другими компонентами. Не исключено, что технологию его плавки они подсмотрели при попадании соды в костёр, горящий на песке. Дальнейшее совершенствование технологии варки и выработки стёкол шло на протяжении всей истории человека. Делали стекло и в Киевской Руси. Большой вклад в технологию стекла внёс М.В.Ломоносов. Традиционным центром стеклоделия была средневековая Венеция, а позже — центральная Европа.

Мощный рывок в технологии стекла вызвала промышленная революция.

Развитие приборостроения потребовало таких стёкол, о которых раньше и слыхом не слыхали.

Традиционные стёкла «построены на песке». Двуокись кремния составляет в них от 50 % до 100 %. Однако сейчас известны боратные, фосфатные, алюминатные, алюмосиликатные, боросиликатные, галлатные, германатные, теллуритные, фторбериллатные, халькогенидные и даже металлические стёкла. Есть ещё «жидкое стекло» — раствор силиката натрия или калия в воде и органические стёкла (плексиглас). Нас будут интересовать, в основном силикатные, боросиликатные и алюмосиликатные стёкла, которые применяются в виде полуфабрикатов — трубок, палочек, колб, листов.

Стекло можно обрабатывать на горелке, сверлить, шлифовать и полировать, получая детали с точностью поверхности до сотых долей микрона.

Стеклодувы делят стёкла на «твёрдые» и «мягкие». Деление это условно и означает, в первом случае, тугоплавкое стекло с малым коэффициентом терморасширения, а во втором — легкоплавкое с большим. Есть также «длинные» и «короткие» стёкла. Первые медленно размягчаются при нагреве и медленно затвердевают. Вторые быстро становятся жидкими, но зато и быстро затвердевают при понижении температуры.

Стёкла представляют собой, по существу, переохлаждённую жидкость, поэтому они не имеют температуры плавления, а имеют некую условную «температуру размягчения». Она определяется, исходя из ситуации. Выше неё стекло пластично, а ниже — это твёрдое тело. Наиболее низкую из «нормальных» стёкол температуру размягчения имеет сплав окислов свинца и бора — около 250°. Наиболее высокую — 1200°— кварцевое стекло.

Будучи жидким, стекло может кристаллизоваться в определённом интервале температур. При обработке на горелке это приводит изделие в негодность. Однако, закристаллизовав стекло в специальных условиях, можно получить новый материал — ситалл. Ситаллов существует много видов и они имеют интересные и ценные для практики качества, но здесь мы их рассматривать не будем. Далее мы рассмотрим и кратко охарактеризуем те стёкла, с которыми наиболее часто приходится встречаться в лабораторной практике.

«Платиновые» стёкла

В них нет платины и других благородных металлов. Просто их можно спаять с платиной и этот спай не растрескается при охлаждении. Нет и молибдена в «молибденовом» стекле. А вот свинец в свинцовом стекле есть! Часто процентов тридцать окиси свинца. Такое стекло особо вакуум-плотное, «длинное» и хорошо паяется с другими стёклами, но темнеет при обработке на горелке. Посуду из свинцового стекла называют «хрустальной». С «горным хрусталём» — кристаллическим кварцем это стекло имеет не много общего.

Подробнее о стёклах можно прочитать в интересной книге М.В.Артамонова (и других авторов) «Химическая технология стекла и ситаллов.» — Стройиздат, 1983.

Стекло отечественных люминесцентных ламп может служить образцом «платинового» стекла. Оно хорошо паяется с платинитом и другими стёклами этой группы. (Тем не менее, при пайке с другими стёклами следует проверять наличие напряжений в спае). Это стекло «короче» чем аналогичное стекло ламп фирмы «Филлипс», не содержит свинца, затрудняющего обработку без кислорода, химически устойчивое. Оно может ограниченно паяться со свинцовым стеклом конуса кинескопа (последнее имеет меньший К. Т. Р. и рвёт колбу лампы при сквозном впае бусинки из такого стекла).

Если необходимо использовать ламповое стекло вместе с люминофором, то трубку необходимо отжечь в печи, установленной во дворе (не под тягой!) для полного удаления ртути при температуре около 500 градусов Цельсия. При этой температуре ртуть испаряется, разлагаются окислы ртути и сорбированная люминофором ртуть переходит в свободное состояние и также улетучивается. Видимую глазом в лампе ртуть следует собирать для повторного использования.

Удалять люминофор с поверхности трубки можно или смывая его водой при помощи тряпки, либо стравливая кислотой. Ртуть при этом собирается в виде капель на дне сосуда с промывочной водой и её, после сбора и перегонки в вакууме, можно использовать для наполнения ламп. Люминофор можно также стереть чистой и сухой тряпкой. Отогнав из него ртуть в вакууме при продувке воздухом, можно повторно использовать его для различных целей. Если подразумевается повторное использование люминофора, то следует удалять и не использовать части люминофорного покрытия, загрязнённые продуктами разрушения электродов.

Отгонка ртути производится следующим образом: в трубку из стекла диаметром 10–15 мм и длинной 10–15 см вставляется плотная пробочка из прокалённого асбеста и рядом с ней делается перетяжка, для последующего отпаивания. Отступив от нё на несколько сантиметров, делаем ещё одну перетяжку, Это будет ампула для сбора ртути. Затем делаем такой же по диаметру, как перетяжка, капилляр длиной в 10 см, оканчивающийся оливкой для присоединения к вакуумному насосу. В трубку на пробочку из прокалённого асбеста насыпается столбиком длинной около десяти сантиметров сухой и, если надо, просеянный люминофор и поджимается другой пробочкой.