유리의 종류와 성분, 융점, 비중, 열전도율 등 유리의 물성을 알아보자

유리의 종류와 성분, 융점, 비중, 열전도율 등 유리의 물성을 알아보자

판유리는 일반적인 것이라면 연화온도가 약 730℃ 전후,

녹는점을 전 성분을 완전히 용융시키는 온도라고 정의한다면

약 1200℃~1400℃ 전후라고 할 수 있습니다

(일반적인 판유리 제조시 용융온도는 1400℃ 전후가 됩니다).

 

비중은 대략 2.5 안팎이고 물에는 잠깁니다.

다만 유리의 종류에 크게 좌우되며 2.2 안팎에서 6.3 안팎까지

다양한 비중을 가진 유리가 존재합니다.

 

열전도율은 약 1W/m·K입니다. 선팽창율은 8.5~8x10-6/℃가 상온~300℃ 부근까지의 값입니다.

유리도 금속과 마찬가지로 열처리에 의해 성질을 바꾸기 때문에 

이 유무나 열처리(담금질 등)의 종류도 고려할 필요가 있습니다.

유리의 경도는 보통의 것이라면 모스 경도 6 전후가 됩니다.

잘 깨지지만(잘 깨지지 않는 것도 개발되어 있습니다만) 

딱딱한 재료이므로 경취 재료로 분류됩니다.

 

금속 재료보다 유리 쪽이 딱딱한 소재입니다.

기계적 성질로는 압축강도는 대체로 900N/mm2 전후, 인장강도는 50N/mm2 전후입니다.

 

많은 공업분야, 산업에서 사용되는 유리에는 다양한 것들이 개발되고 있고, 

현재는 기존의 유리로는 생각할 수 없었던 물성을 가진 것들도 시장에 나오고 있습니다.

 

유리는 첨가하는 재료, 조성 성분과 제조법, 

나중에 열처리에 따라 물성에는 상당히 차이가 나는 소재 중 하나입니다.

 

성분에 따른 유리 분류

일반적인 유리는 주로 그 성분에서 분류되기 때문에 아래 표에 그 특징을 열거합니다.

 

석영 유리(고규산 유리)

이화학용 기기에서 광학 부품까지 사용되는 유리로 규산을 주성분으로 한 유리입니다.

높은 내열성과 낮은 열팽창률, 고융점 등을 특징으로 합니다.

소다 유리(소다 석회 유리, 플로트 유리)

여러 가지 호칭이 있습니다만, 유리창이나 병, 유리 제품, 

커버 유리 등의 유리 부품의 대부분에 사용되는 범용 유리 중 하나로, 청판 유리도 이 부류입니다.

 

SiO2 외에 산화나트륨, 산화칼슘을 주성분으로 합니다.

광학 유리의 일종인 크라운 유리도 이 유리가 바탕이 되어 있습니다.

칼리석회유리,보헤미야유리)

내약품성이 뛰어난 유리로, 그것을 활용한 이화학용 기기나 

프리즘, 스테인드 글라스 등에도 사용됩니다.

 

칼리연유리,크리스탈유리

내열성이나 내산성은 떨어지지만 높은 굴절률을 가지기 때문에 광학 부품에 많이 사용됩니다.

또한 표면을 자르면 무늬를 붙여서 잘 빛나기 때문에 모조 보석으로도 사용됩니다.

광학유리의 일종인 플린트 유리는 납 유리를 바탕으로 하고 있습니다.

붕규산 유리

내열성이 뛰어나고 열팽창율도 적은 유리로 숏사의 BK7도 이 부류입니다.

붕산, 알칼리, 규산을 주성분으로 합니다.

 

광학 부품이나 이화학 기기용, 온도계, 내열 유리 제품 등 폭넓게 사용됩니다.

 

물유리

규산소다로 대표되는 규산과 1종의 알칼리를 주성분으로 하는 액체.방수제나 방화제, 접착제에 사용됩니다.

특수 유리의 종류

위와 별도로 특수한 유리도 존재합니다.

예를 들어 안전유리로 분류되는 강화유리나 맞춤유리입니다.

 

강화유리는 유리가열 후 급속 냉각하는 열처리를 함으로써 

유리 표면에 강한 압축응력층을 만들어 파괴강도를 높인 것으로 

일반 유리의 5배 내외의 충격강도를 갖습니다.

 

또한 파괴될 때는 모래알 상태로 부서지기 때문에 안전한 성질도 가지고 있습니다.

 

또한 합유리는 2장의 판유리 사이에 수지를 끼워 넣은 것으로, 

자동차 앞유리나 쇼윈도, 방탄유리 등에 사용되는 것도 있습니다.

이 밖에 합유리와 비슷하지만, 2장의 판유리 사이에 밀폐된 공간층을 마련한 복층유리도 있습니다.

 

이것은 사이에 공기의 층을 마련하는 것으로, 

소리를 차단하거나 열의 전달을 작게 하거나 하는 목적으로 사용됩니다.

특수 유리에는 특정 빛을 흡수하거나 반사시키는 유리도 존재합니다.

 

대부분은 유리 표면에 코팅된 박막으로 이런 기능성이 부여되는데 

유리 자체에도 이런 기능성을 붙인 유리가 있습니다.

 

자외선투과유리, 자외선흡수유리

자외선에는 살균 효과나 특정 식물의 생육 조건에 영향을 미치거나 

물질에 따라서는 대상을 경화시키는 것이 가능하기 때문에 경우에 따라서는 자외선을 통과시킬 필요가 있습니다.

자외선이란 파장이 짧은 빛을 말하며, 통상의 유리라면, 

어느 일정한 파장 이하의 빛은 투과하기 어려워집니다.

 

그래서 사용되는 것이 이런 유리인데 성분 중의 철분을 적게 하는 등의 조정에 의해서 만들어집니다.

또 자외선의 흡수는 반대로 철분을 많이 하는 등 만들어지지만, 

보다 정밀도·효과가 높은 것이 필요한 케이스에서는, 

자외선 흡수 효과가 높은 박막을 유리 표면에 붙이는 것이 일반적입니다.

 

열선흡수유리, 열선반사유리

유리창은 채광과 동시에 외기와 직접 닿는 부분으로 단열효과를 가진 유리가 

요구되기도 합니다.

 

유리 성분 속에 철, 크롬, 니켈 등을 넣으면 열선에 해당하는 파장이 긴 

태양광을 흡수할 수 있습니다.

또한 유리 표면에 코팅함으로써 흡수가 아니라 반사시키는 것도 가능합니다.

차열과 단열은 별개의 것으로 여겨지고 있어 

겨울철에는 난방으로 데우거나 태양광으로 따뜻해진 방의 기온이 떨어지지 않는 단열이 요구되며, 

반면 여름철에는 강한 햇빛에 의한 실온의 상승을 막는 차열이 요구됩니다.

 

이러한 기능은 창문용 필름 등의 개발도 진행되고 있어, 

제품에 따라서는 단열과 차열의 쌍방을 겸비한 것도 시장에 나오고 있습니다.

기본적으로 빛을 컨트롤하기 위한 기능으로는 어떤 파장의 빛을 반사, 

흡수, 투과, 산란시키는 것 등에 의해 이루어집니다.

 

기재가 되는 유리 그 자체로는 이러한 컨트롤을 정밀하게 실시하는 것이 어렵기 때문에, 

현재는, 박막이나 필름등을 유리에 붙이는 것으로 이러한 기능이 부여되고 있습니다.

 

 

 

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