Основные типы стекол. Стекло - что такое и как производится? Свойства стекла
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ: остекление окон, витражей, балконных дверей, световых фонарей, теплиц, оранжерей и других светопрозрачных ограждающих конструкций жилых зданий и промышленных сооружений.Качественные листы оконного стекла прозрачны и бесцветны - никаких радужных и матовых пятен, несмываемых налетов, и других следов выщелачивания на поверхности! Допускаются зеленоватый и голубоватый оттенки, но при условии, что они не снижают коэффициента светопропускания (соотношения двух световых потоков - прошедшего через лист стекла к падающему на этот же лист). Прочность стекла зависит от нескольких составляющих: способа выработки и обработки поверхностей и торцов, однородности, степени отжига или закалки, состояния поверхности листа и его размеров. Выбирая стекло, помните, что появившиеся в процессе изготовления на поверхностях листа и в его объеме микротрещины и неоднородности снижают прочность примерно в 100 раз. Внимательно осмотрите кромки, они должны быть ровными, а углы целыми. Даже небольшие сколы и зазубрины по кромкам станут концентраторами напряжения, такое стекло - не жилец. Наличие маленьких дефектов (пузырей, инородных включений, царапин и так далее) возможно, но регламентируются специальными стандартами. Для обычного оконного остекления чаще применяют листы толщиной 2,5-4 мм. Для больших же окон и витражей они не годятся, не выносят ветровой нагрузки. В таких случаях следует устанавливать более толстое стекло - 6 или даже 10 мм. Причем чем выше расположено большое окно, тем толще должно быть стекло и тем меньше площадь его листа. И еще одна важная вещь. Хотя свойства стекла мало зависят от направления его резки, все же желательно размечать длинную сторону оконного стекла параллельно длинной стороне раскраиваемого листа. Оформляя заказ, имейте это в виду. Кстати, нарезка стекла удорожает его стоимость примерно на 30 процентов
*
Цветное стекло
.
Цветное стекло - прайс лист
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ: остекления световых проемов
помещений различного назначения, художественное
оформления фасадов и интерьеров, внутренняя облицовка, а
также для изготовления оконных, дверных или декоративных
витражей. В строительстве применяется цветное стекло
окрашенное в массе, его делают так же, как бутылочное.
Изготовленное накладным способом (когда лист состоит из
двух слоев, плотно соединенных при формовании -
основного бесцветного и тонкого цветного) - слишком
дорогое, чтобы из него строить что-либо больше
телевизионной тумбы. Согласно стандарту, на цветном
стекле не допускаются пузырьки размером более 0,8 мм,
сосредоточенные в одном месте (так называемая мошка).
Считается нормальным, если на листе встретится одна
растянутая полоса длиной менее 13 мм или одна-две
царапины до 10 мм. Если полосы и царапины длиннее или их
больше - это брак. Качество внешнего вида цветного
стекла определяют, рассматривая его при естественном
освещении, причем лист должен отстоять от наблюдателя на
расстоянии в один метр. Цветные стекла иногда называют
также абсорбирующими, так как они поглощают (абсорбируют)
больше солнечной тепловой энергии, чем обычные
прозрачные.
* Армированное стекло Армированное стекло - прайс лист
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ: остекление окон, световых фонарей, перегородок в производственных, общественных и жилых зданиях, для устройства балконных ограждений. Армирование стекла производят так: в середину листа параллельно его поверхности в процессе изготовления помещают металлическую сетку с квадратными ячейками. Сетку применяют сварную из стальной проволоки, а для стекла высшей категории качества - еще и с защитным алюминиевым покрытием. Сторона квадратной ячейки составляет 12,5 или 25 мм. Сетка должна быть расположена по всей площади листа на расстоянии не менее 1,5 мм от поверхности стекла. В результате получается светопропускающий материал, обладающий повышенной безопасностью и огнестойкостью. Здесь надо внести ясность. Армирование не увеличивает механическую прочность стекла и даже снижает его примерно в 1,5 раза. От воров оно тоже не спасет. Зато наличие сетки не позволит осколкам разлетаться и выпадать из переплетов, если, например, в него влетит мяч или камень. Качественное армированное стекло должно отламываться по линии надреза, не растрескиваясь. Если в нем много пузырей - это брак. Одна из поверхностей армостекла может быть узорчатой или рифленой. Есть и цветное армированное стекло, изготовляется оно из стекломассы, окрашенной окислами металлов. Наиболее распространены цвета - золотисто-желтый, зеленый, лилово-розовый, голубой. Работать с армированным стеклом в домашних условиях довольно сложно (трудно отколоть маленькие кусочки), но можно. Нарезают его обычным способом, потом отделяют куски друг от друга, а выступающие по краям кончики проволоки откусывают плоскогубцами. Проволока тонкая и отламывается легко. Крепить армированное стекло лучше всего в переплетах сплошными штапиками со всех четырех сторон листа через резиновые прокладки или на замазке (мастике).
* Узорчатое стекло
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ: остекление оконных и дверных проемов, устройство перегородок в жилых, общественных и промышленных зданиях. Не рекомендуется применять узорчатое стекло в помещениях с большим количеством пыли, копоти и т.п. Узорчатое листовое стекло имеет на одной или обеих поверхностях четкий рельефный повторяющийся рисунок и бывает как бесцветным, так и цветным. Цветное получают из окрашенного в массе стекла или нанесением на одну из поверхностей бесцветных окиснометаллических покрытий. Это декоративный материал. Наружные и внутренние витражи, ширмы, перегородки из него в фойе, вестибюлях, залах кафе получаются великолепные. А вот выгораживать узорчатым стеклом помещения для конфиденциальных разговоров не стоит. Узорчатое, как и обычное или цветное стекло - не преграда для любителей подслушивать. Цвет и рисунок поверхности стекла должен соответствовать утвержденным эталонам. Глубина рельефных линий - от 0,5 до 1,5 мм. Узорчатое стекло должно пропускать и рассеивать свет. Коэффициент светопропускания бесцветного варианта при освещении рассеянным светом, если узоры нанесены только на одной стороне - не менее 0,75, если узоры на двух сторонах - 0,7. Светопропускание цветных узорчатых стекол определяется составом, цветом стекла и покрытий и составляет 30-65%.
* Солнезащитное стекло
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ: остекление окон, а также солнцезащитных устройств - козырьков, вертикальных экранов и т.д. Наиболее уместно применение в зданиях с активным использованием кондиционеров. Солнцезащитные стекла либо отражают либо поглощают излучение. Теплопоглощающие получают введением в стекломассу специальных добавок, окрашивающих ее в зеленовато-голубоватые или серые тона. Такие стекла пропускают 65-75 процентов света, а инфракрасных лучей - всего 30-35 процентов, причем их способность пропускать и поглощать лучи (при едином химическом составе) зависит от толщины листа. При высоком коэффициенте поглощения света темные теплопоглощающие стекла могут сильно нагреваться (на 50-70 градусов выше окружающей среды), поэтому их не рекомендуется использовать в наружном остеклении. Их также нежелательно подвергать неравномерному нагреву или охлаждению. Второй вид стекол, которые призваны защищать от солнца, - с прозрачными для видимых лучей спектра тонкими окиснометаллическими, керамическими или полимерными покрытиями. Покрытия эти наносят на одну из поверхностей обычного бесцветного стекла. Такие стекла тоже поглощают часть инфракрасного солнечного излучения, но нагреваются значительно меньше, а их светотехнические характеристики мало зависят от толщины листа. Благодаря солнцезащитным стеклам летом в помещении не так жарко, контрастность и яркость освещаемых предметов меньше. В результате снижается утомляемость глаз, люди меньше устают. Однако от прямых солнечных лучей такие стекла не защищают (яркость солнечного диска остается слишком высокой), так что от жалюзи или штор отказываться не надо. Приобретая солнцезащитное стекло, учтите: искажение цветов просматриваемых через него предметов должно быть минимальным.
* Теплосберегающие стекла
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ: используются в основном при производстве стеклопакетов. Утечка тепла через оконные проемы в помещениях составляет в среднем 40 процентов, и здесь виной не только плохое утепление рам. Дело в том, что стекло поглощает тепло комнаты, а затем переизлучает его не только обратно в помещение, но и наружу. Наиболее практичный способ уменьшить излучение во внешнюю среду - не дать теплу проникнуть внутрь стекла, задержать его на поверхности. Для этого достаточно нанести на нее специальное оптическое покрытие, способное как бы отражать обратно в помещение тепловую энергию. Выпускаются стекла как с твердыми покрытиями - К-стекло, и с так называемыми мягкими - i-стекло. В отличие от мягкого покрытия твердые имеют неотъемлемую слабую поверхностную дымку, особенно заметную при ярком освещении. Окно с таким стеклом выглядит как вымытое грязной водой. Такие стекла наиболее часто применяются в современных ПВХ-окнах, ощутимо экономя энергию. Например, при наружной температуре -26 градусов и температуре в помещении +20, температура на поверхности стекла внутри помещения будет +5,1 - у обычного стеклопакета, +11 - у стеклопакета с К-стеклом, +14 - с i-стеклом.
* Закаленные стекла Закаленное стекло - прайс лист
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ: остекление окон и перегородок,
дверей, ограждений балконов, лестничних маршей и т.д., а
также при производстве изолирующих стеклопакетов или
ламинированных стекол. Закаленные стекла изготавливают
из листов неполированного, полированного или узорчатого
стекла на специальных закалочных установках. При
необходимости в стекле предварительно делают требуемые
вырезы, отверстия, обрабатывают кромки, потому что
готовые закаленные стекла нельзя резать, сверлить и
подвергать другим видам механической обработки. Закалка
стекла в некотором роде похожа на закалку стали. Сначала
его разогревают выше температуры размягчения, а затем
быстро охлаждают в струях воздуха. При охлаждении
первыми затвердевают поверхностные слои стекла. В них
при остывании внутренних слоев возникают остаточные
напряжения сжатия. Эти-то напряжения и обеспечивают
механическую прочность и термостойкость стекла.
Прочность закаленного стекла на изгиб и удар в 5-6 раз
больше прочности обычного стекла, при этом и термическая
стойкость его существенно выше. Разбитое закаленное
стекло распадается на мелкие острые осколки. Причем это
регламентированно требованиям стандартов качества - при
контрольном разрушении острым молоточком массой 75
граммов закаленные стекла должны иметь не менее 40
осколков в квадрате размерами 50х50 мм или 160 осколков
в квадрате 100х100 мм.
Наиболее уязвимым местом закаленного стекла являются его
кромки. При монтаже конструкций необходимо оберегать его
торцы от ударов, царапин и других повреждений.
Светопропускание прозрачного закаленного стекла
составляет не менее 84 процентов
* Многослойные стекла
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ: целесообразно использовать в качестве стекол, защищающих от взлома, от пуль, от огня и шума, для защиты человека от различных травм, а также для изготовления изолирующих стеклопакетов. Многослойным или ламинированным называется стекло, состоящее из двух или более слоев, склеенных вместе с помощью пленки или ламинирующей жидкости. Слои могут быть: выполненные из стекла одного или различных типов, прямые или гнутые в соответствии с заданной формой (форму им придают до склейки). Процесс ламинирования сложный, выполняется с помощью автоматизированной линии в несколько стадий. Последний этап проводится в автоклаве под воздействием тепла и давления. Ламинирование не увеличивает механическую прочность стекла, но делает его безопасным - при разрушении осколки не разлетаются во все стороны, а остаются висеть на эластичной пленке. Кроме того, такие стекла (целые, разумеется) хорошо защищают и от ультрафиолетового излучения. Ламинированные стекла продают как в виде больших пластин, из которых нарезают полотна требуемого размера, так и в виде готовых изделий определенных форм и размеров.
Сегодня для изготовления качественных окон используются разные виды стекла. Это позволяет производителям быть более гибкими при выполнении заказов и чутко реагировать на запросы потребителей. Благодаря такому подходу компании имеют возможность не только изготовить именно тот продукт, который необходим клиенту, но и не завышать на него цену. Имеющийся в распоряжении производителей ассортимент стекол позволяет решать им разноплановые задачи – повышать энергоэффективность окон, задерживать и отражать световые волны разного спектра, обеспечивать безопасность и эстетическую привлекательность.
Чем отличаются друг от друга разные вида стекла
Основа всех стекол – силикатная масса, которая приобретает высокую светопропускную способность в ходе производственного цикла. В деталях об этом можно прочитать в интересном и на ОкнаТрейд. То есть за небольшими исключениями изначально обычные стекла обладают приблизительно одинаковыми характеристиками, а вот различные индивидуальные особенности обеспечиваются за счет использования при их изготовлении:- специальных минеральных добавок;
- металлизированных низкоэмиссионных покрытий;
- полимерных пленок;
- стальной сетки.
Этот самый распространенный на сегодняшний день вид стекла представляет собой листы толщиной от 0,4 до 25 мм, которые формируются на расплаве олова. Эта технология позволяет обеспечить стеклу гладкую поверхность и снизить его стоимость, поскольку у производителей исчезла необходимость полировать и шлифовать поверхность листов. Флоат-стекло может быть как прозрачным, так и тонированным в массе. Во втором случае в силикатную массу добавляют специальные минеральные добавки, которые придают листам синий, зеленый, красный или бронзовый цвет. Для изготовления стеклопакетов активно применяются оба вида, но самый распространенный – прозрачное стекло флоат-стекло толщиной 4 мм.
Улучшить характеристики флоат-стекла можно за счет оклеивания окон полимерными пленками, которые помогают повысить уровень тепло- и звукоизоляции.
Энергоэффективное стекло
Для изготовления теплых окон сегодня все чаще используют стекла со специальным селективным покрытием. Нанесенный на поверхность металлизированный слой пропускает видимые лучи солнечного света и задерживает тепловые. Благодаря такому разделению удалось без снижения обеспечить окнам высокую энергоэффективность. На текущий момент доступны:- i-стекла – имеют мягкое покрытие;
- k-стекла – имеют жесткое покрытие.
Подробное сравнение характеристик этих двух модификаций, приведено в специальной статье на ОкнаТрейд. Энергоэффеткивные стекла позволяют не только лучше сохранять зимой тепло, но и удерживать летом прохладу - то есть полноценно функционируют в 2 направлениях.
Энергоэффективные стеклопакеты имеют приблизительно такой же коэффициент сопротивления теплопередаче, как и обычные двухкамерные модели. Дополнительная выгода от их использования заключается в том, что они позволяют ощутимо снизить массу окон и не дают внутренним помещениям быстро прогреваться летом.
Стекла триплекс
Поскольку обычное флоат-стекло легко разбивается даже в результате несильного воздействия, при производстве окон возникла необходимость в ударопрочном материале с хорошей светопропускной способностью и высоким уровнем безопасности. Так появился триплекс. Его удалось получить путем комбинирования обычного стекла и полимерной пленки, которая располагается между двух листов. Такое сочетание позволило одновременно повысить и прочность, и уровень безопасности. Если даже стекло триплекс удается разбить, благодаря пленке осколки не разлетятся по всей комнате. При этом количество слоев в триплексе может быть больше трех, что предоставляет возможность дополнительно увеличить ударопрочность изделий. Сегодня технологии позволяют изготовить триплекс с четырьмя слоями полимерной пленки, суммарная толщина которого составляет 32 мм.
Армированные стекла
Для усиления стекол может применяться металлическая сетка, которая в процессе отливки листов укладывается в тело силикатной массы. При производстве может применяться 3 вида стальной проволоки:- хромированная;
- никелированная;
- отожженная.
Если обычное флоат-стекло подвергнуть термической обработке при температуре 650-680 °C и одновременно обеспечить быстрое двухстороннее охлаждение, оно станет закаленным. Это значит, что такие листы будет намного сложнее разбить. Также у него увеличивается термическая стойкость и повышается безопасность – осколки закаленного стекла имеют тупые грани, благодаря чему ими практически невозможно пораниться. Более всего уязвимы такие изделия при ударах в торец, и это должно учитываться при проектировании стеклянных конструкций.
Самоочищающиеся стекла
Для установленных в труднодоступных местах окон, которые проблематично вымыть с внешней стороны, все чаще и чаще используют инновационный продукт – самоочищающиеся стекла. Эти изделия имеют специальное покрытие, благодаря чему под воздействием солнечного света самостоятельно разлагают органическую грязь на своей поверхности. Оставшиеся после химической реакции вещества смываются дождевой водой, которая равномерно стекает по всей площади стеклопакета и не оставляет следов и разводов.Отражающие стекла с рефлекторным покрытием
Эти стекла чем-то похожи на энергоэффективные, но предназначены для других целей – отражения или сегрегации солнечных лучей. Защитное металлизированное покрытие также бывает мягким или жестким и отличается степенью устойчивости к внешним воздействиям. Некоторые виды рефлекторных стекол способны защитить от перегрева с сохранением высокой светопропускной способности окон.Солнцезащитные рефлекторные стекла имеют зеркальную поверхность, благодаря чему их в ряде случаев можно использовать для обеспечения конфиденциальности.
Тонированные стекла
Тонировка позволяет затемнить помещения, обезопасить их от перегрева и в некоторых случаях снизить теплопотери. Этот вид стекол представлен 4 модификациями:- тонированные в массе;
- с пиролизным покрытием:
- оклеенными ;
- с покрытием из оксидов металлов, нанесенным в вакуумной камере.
От вида тонировки зависят характеристики этих изделий и способ ухода за нами. Самыми устойчивыми к механическим повреждениям считаются тонированные в массе стекла, но они сами быстро нагреваются на солнце и начинают передавать тепло во внутренние помещения. Вследствие этого рекомендуется отдавать предпочтение стеклам с пиролизным или вакуумным покрытием.
Стекло - это материал, по некоторым свойствам не имеющий аналогов. До сих пор для его производства используются натуральные ингредиенты, повторная переработка испорченного изделия может происходить неоднократно без потери качества и почти без отходов.
Определение
Стекло может находиться в нескольких агрегатных состояниях на разных этапах производства. И все же, стекло - что такое и из чего его делают?
Согласно научному определению, стеклом является всякое аморфное тело, полученное методом расплава, которое при увеличении вязкости приобретает свойства твердого тела. При этом процесс перехода из одного состояния в другое является обратимым.
История материала
В повседневной жизни мы ежедневно используем стекло. Что такое и из чего его делают - это редко задаваемые в современности вопросы, настолько нам привычен материал. Ученые считают, что стекло впервые было получено случайно, проследить зарождение технологии невозможно. Первые изделия датируются примерно 2540 годом до нашей эры. В древней рецептуре присутствовали три компонента - сода, песок и глинозем. В дальнейшем научились улучшать свойства материала, добавляя к основным ингредиентам мел, доломит и другие составляющие. Весь состав, из которого варится стекло, называется шихта.
Цветное стекло начали получать, используя природные пигменты - окиси хрома, оксид никеля, кобальтовые добавки. Первое формованное изделие было получено в 1-м веке нашей эры римскими мастерами. Они же изобрели листовое стекло. Технология производства стекла в листах состояла в выдувании огромного, в человеческий рост цилиндрического пузыря из горячей массы. Пока она не остыла, ее разрезали вдоль длинной части и раскладывали на поддонах для выравнивания. Такая техника была распространена повсеместно до начала 20-го века. В России стекольное производство было открыто в 17-м веке и располагалось в селе Духанине, мастерами в то время были только иностранцы.
Состав
Для множества целей используется стекло. Что такое стекло, мы уяснили, а что представляют собой его основные ингредиенты? Состав исходных ингредиентов за весь период практики изготовления материала практически не изменился. Три основных компонента составляют основу (шихту) - это кремнезем или кварцевый песок, сода (оксид натрия) и оксид кальция, известный под названием известь. Составляющие соединяются в определенных пропорциях и плавятся в печи при температуре от 300 до 2500 °С. В состав шихты, в зависимости от желаемых свойств, добавляются поташ, борный ангидрид, битое стекло предыдущих варок или сырье вторичной переработки.
Технология
Для усиления или ослабления свойств соединений в процесс плавки добавляют усилители, глушители, красители, обесцвечиватели и т. д. После варки массу быстро охлаждают, что позволяет избежать образования кристаллов. Из всех составляющих самый большой процент в рецептуре занимает песок - от 60 до 80%. Песок выступает остовом, вокруг которого формируется стекловидный материал. Технология производства стекла остается неизменной в течение столетий.
Известь является еще одним компонентом, без которого не производится стекло. Что такое оксид кальция в составе ингредиентов? Эта составляющая придает материалу химическую устойчивость и усиливает блеск. Стекло можно выплавить лишь из песка и соды, но без извести оно растворится в воде. Третьим игроком в составе шихты является оксид металла - натрия или калия (до 17%). В смесь вводится в виде кальцинированной соды или поташа. Эти составляющие уменьшают температуру плавления, позволяя отдельным песчинкам полностью расплавиться и соединиться в монолит.
Виды
В зависимости от используемых компонентов в составе шихты, разделяют виды стекла:
- Кварцевое. Изготавливается из одного компонента - кремнезема. Обладает высокими качествами: устойчиво к высокой температуре (до 1000 °С) и термоудару, пропускает видимый и ультрафиолетовый спектр излучения. Производство связано с высокими энергетическими затратами, поскольку кремнезем (силикатное стекло) - тугоплавкое сырье и плохо поддается формовке. Основные сферы применения - химическая и лабораторная посуда, части оптических систем, ртутные лампы и пр.
- Натриево-силикатное. Изготавливается из двух компонентов, состав стекла - силикатный песок и сода (1:3). По своим свойствам имеет широкое применение в промышленности в качестве компонента какого-либо процесса, но не применяется в других сферах, изделия из него не изготавливаются. Основной недостаток - растворяется в воде.
- Известковое. Самый распространенный вид материала, из которого производится большинство изделий - листовое стекло, стеклотара, зеркальное полотно, посуда и многое другое.
- Свинцовое. В классический состав стекла (шихты) пропорционально добавляется оксид свинца. Свинцовое стекло отличается повышенными диэлектрическими свойствами, что позволяет использовать его в качестве лучшего изолирующего состава в телевизионных трубках, осциллографах, конденсаторах и пр. Наличие свинца в стеклянной массе придает материалу дополнительный блеск, сверкание, что часто используется при изготовлении художественных изделий, посуды и т. д. Хрусталь - один из видов свинцового стекла.
- Боросиликатное. Добавка оксида бора в состав материала увеличивает его устойчивость к термическому удару до 5 раз, существенно улучшаются химические свойства. Боросиликатное стекло используется для изготовления труб и лабораторно-химической посуды, изделий для бытовых нужд. Масштабным примером использования служит зеркало, созданное на основе боросиликатного стекла для крупнейшего в мире телескопа.
- Прочие виды стекла - алюмосиликатные, боратные, цветные и др.
Виды оконных стекол
Оконное стекло самый востребованный вид материала. Оно пропускает солнечный свет, осуществляет теплоизоляцию зимой и летом, препятствует проникновению шума, эстетически оформляет оконный проем и выполняет еще множество функций. На сегодняшний день существует широкий выбор видов стекла, каждый из которых отвечает определенным требованиям:
- Энергосберегающее. Вид стекла, тонированного в массе или покрытого специальной пленкой, которая обеспечивает проникновение в помещение коротковолнового солнечного излучения, а длинноволновое излучение отопительных приборов из помещения не выпускается. Второе название - селективное стекло. На сегодняшний день разработано несколько типов покрытий. Наиболее перспективными являются - К-стекло (нанесение окислов металлов на поверхность) и i-стекло (вакуумное многослойное напыление серебра - диэлектрика).
- Солнцезащитное. Снижает пропускание солнечного света в помещение. Разделяют на два вида - отражающее и поглощающее. Эффект достигается либо тонировкой стекла в массе при варке, либо нанесением специальной пленки на поверхность.
- Декоративное. Оконное стекло с дополнительными эстетическими характеристиками - узорчатое, цветное и т. д.
Безопасные стекла
Одним из отрицательных качеств стекла является его хрупкость, существуют технологии упрочнения материала. Самые распространенные виды:
- Армированное. Листовое стекло, при формовке которого в массу внедряется металлическая сетка. Сфера применения - производственные помещения, уличные осветительные приборы, облицовка лифтовых шахт и т. п.
- Ламинированное или триплекс . Два или больше стекол скрепляются между собой специальной пленкой или жидкостью. Этот вид материала существенно снижает уровень шума в помещениях. Также при использовании дополнительных цветофильтров при ламинации способно выполнять солнцезащитные функции. Триплекс обладает повышенной механической устойчивостью, при разбивании полотна осколки остаются прикрепленными к пленке, что делает его максимально безопасным для применения при фасадном, балконном, оконном, дверном остеклении.
- Огнестойкое . Чаще всего производится по технологии ламинации специальными пленками, которые при температуре свыше 120 °С меняют свои физические свойства и, расширяясь, становятся матовыми, придавая стеклу жесткость.
- Защитное . Представляет собой многослойный материал, состоящий из нескольких видов стекла, скрепленного полимерной пленкой. Например, силикатное стекло скрепляется с поликарбонатом и органическим стеклом. Такой светопрозрачный блок устойчив к механическим, химическим, ударным повреждениям. К защитным видам стекла относятся пулестойкое, ударостойкое, устойчивое к пробиванию и другие типы. Технические требования к материалу и классификация защитных стекол регулируются ГОСТом Р 51136.
- Закаленное. Обладает высокими прочностными характеристиками. Эффект обеспечивает технология производства стекла - в специальной тоннельной печи листы краткосрочно подвергаются воздействию высокой температуры и быстро охлаждаются. При разбивании закаленное стекло рассыпается на мелкие осколки, не несущие угрозы жизни и здоровью. Недостатком является невозможность механической обработки закаленного полотна, при малейшем воздействии оно разрушается. Большинство изделий из закаленного стекла сначала формуются, режутся или обрабатываются иным способом и только после этого проходят закалку.
Автостекло
Стекла для автомобилей обладают повышенными прочностными характеристиками, отвечающими требованиям безопасности. На сегодняшний день при производстве используются две технологии - ламинация (триплекс) и закаливание (сталинит):
- Закаленное получают термической обработкой обычного силикатного стекла, разогревая его в печи до температуры +600 °С с последующим быстрым охлаждением. Оно приобретает механическую и термическую прочность, но при сильных ударах разрушается, распадаясь на мелкие безопасные осколки, у которых отсутствуют режущие и колющие кромки. Российская маркировка - буква «З», европейская - «Т» или Tempered.
- Ламинированное - это два тонких листовых стекла, скрепленных полимерной пленкой под действием температуры и вакуума. Свойства стекла таковы, что оно остается целостным при сильных воздействиях, не распадается на осколки, если лопнуло. Части остаются скрепленными пленкой. У триплекса есть дополнительные возможности - тонировка цветофильтрами в процессе ламинации, дополнительная шумоизоляция салона, низкая теплопроводность и пр.
Современные разработки
Двадцатый век можно назвать временем широкого применения стекла. После разработки технологии механических способов получения материала его стали применять в самых разных областях - в качестве тончайшего волокна в сферах телекоммуникаций, с не меньшим успехом используется большими многотонными блоками в строительных технологиях.
Свойства стекла многообразны, их до сих пор продолжают изучать в научных институтах, а умельцы находят новые способы применения и изобретают новые виды. В 1940 году стеклоделы представили миру пеностекло. Его качествами является:
- Легкость - не тонет в воде, имеет ячеистую структуру, удельный вес немного превышает вес пробки.
- Влагоустойчивость, долговечность.
- Экологичность (в классический рецепт шихты добавлен кокс).
- Пожаробезопасен (не горит) и заглушает огонь.
- Материал можно распиливать на куски без ущерба для качества.
Сферой применения стали изоляционные материалы для опасных производств, холодильных камер и пр.
Для солнечных батарей используют стекло с проводящим покрытием из тонкого слоя оксида металлов. Панели с покрытием работают при температурах около 350 °С. Кроме того, такое стекло монтируют в кабины самолетов, чтобы избежать наледи и сохранить тепло внутри кабины.
Важным достижением современности стала возможность производства стеклокерамики. Материал изготавливается по технологии обычного стекла, но на последнем этапе охлаждения процесс замедляется, и происходит кристаллизация в массе материала. Катализаторами служат специальные добавки, которые никак не влияют на внешнее состояние стекла, но образуют мелкие кристаллы. Материал без деформации выдерживает высокие температуры и более устойчив ко всем видам повреждений. Используется в ракетостроении, бытовой технике, лабораториях, частях двигателя и во многих других областях.
С давних пор для осветления и придания жилому помещению уюта делали окна. Атак как стекло было большой редкостью, то вместо него использовались другие материалы. К счастью, в настоящее время стекло не редкость: его используют везде и для разных целей. Причем купить можно не только обыкновенное оконнное стекло, но и цветное для изготовления витражей.
Все твердые тела делят на кристаллические и аморфные. Последние обладают свойством плавиться при достаточно высокой температуре. В отличие от кристаллических тел они имеют структуру лишь с небольшими участками упорядоченно соединенных ионов, причем эти участки соединены между собой так, что образуют асимметрию.
В науке (химия, физика) стеклом принято называть все аморфные тела, которые образуются в результате переохлаждения расплава. Эти тела вследствие постепенного увеличения степени вязкости оказываются наделенными всеми признаками твердых тел. Они также обладают свойством обратного перехода из твердого в жидкое состояние.
Стеклом в обыденной жизни называют прозрачный хрупкий материал. В зависимости от того или иного компонента, входящего в состав исходной стекломассы, в промышленности различают следующие виды стекла: силикатные, боратные, боросиликатные, алюмосиликатные, бороалюмосиликатные, фосфатные и другие.
Как и любое другое физическое тело, стекло обладает рядом свойств.
Физические и механические свойства стекла
Плотность стекол зависит от компонентов, входящих в их состав. Так, стекломасса, в больших количествах включающая оксид свинца, более плотная по сравнению со стеклом, состоящим помимо прочих материалов и из оксидов лития, бериллия или бора. Как правило, средняя плотность стекол (оконное, тарное, сортовое, термостойкое) колеблется от 2,24×10 в кубе - 2,9×10 в кубе кг/м3. Плотность хрусталя несколько больше: от 3,5 х 10 в кубе - 3,7 х 10 в кубе кг/м3.
Прочность . Под прочностью на сжатие в физике и химии принято понимать способность того или иного материала сопротивляться внутренним напряжениям при воздействии извне каких-либо нагрузок. Предел прочности стекла составляет от 500 до 2000 МПа (хрусталя - 700-800 МПа). Сравним эту величину с величиной прочности чугуна и стали: соответственно 600-1200 и 2000 МПа.
При этом степень прочности того или иного вида стекла зависит от химического вещества, входящего в его состав.
Более прочны стекла, включающие в свой состав оксиды кальция или бора. Низкой прочностью отличаются стекла с оксидами свинца и алюминия.
Предел прочности стекла на растяжение составляет всего 35-100 МПа. Степень прочности стекла на растяжение в большей степени зависит от наличия различных дефектов, образующихся на его поверхности. Различные повреждения (трещины, глубокие царапины) значительно снижают величину прочности материала. Для искусственного увеличения показателя прочности поверхность некоторых стеклоизделий покрывают кремнийорганической пленкой.
Хрупкость - механическое свойство тел разрушаться под действием внешних сил. Величина хрупкости стекла в основном зависит не от химического состава образующих его компонентов, а в большей степени от однородности стекломассы (входящие в его состав компоненты должны быть беспримесными, чистыми) и толщины стенок стеклоизделия.
Твердостью обозначают механическое свойство одного материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого. Определить степень твердости того или иного материла можно с помощью специальной таблицы-шкалы, отражающей свойства некоторых минералов, которые расположены по возрастающей, начиная с менее твердого, талька, твердость которого взята за единицу, и заканчивая самым твердым - алмазом с твердостью в 10 условно принятых единиц.
Часто твердость стекла «измеряют» с помощью шлифования, используя так называемый метод определения абразивной твердости. В таком случае ее величина устанавливается в зависимости от скорости отслаивания единицы поверхности стеклоизделия при определенных условиях проведения шлифовки.
Степень твердости того или иного вида стекла в основном зависит от химического состава входящих в него компонентов. Так, использование при создании стекломассы оксида свинца значительно снижает твердость стекла. И, напротив, силикатные стекла достаточно плохо поддаются механической обработке.
Теплоемкостью называют свойство тел принимать и сохранять определенное количество теплоты при каком-либо процессе без изменения состояния.
Теплоемкость стекла прямо зависит от химического состава компонентов, входящих в состав исходной стекломассы. Его удельная теплота при средней температуре равна 0,33-1,05 Дж/(кгхК). Причем чем выше в стекломассе содержание оксидов свинца и бария, тем ниже показатель теплопроводности. Но вот легкие оксиды, такие, например, как оксид лития, способны повысить теплопроводность стекла.
При изготовлении стеклоизделий следует помнить о том, что аморфные тела, обладающие низкой теплоемкостью, остывают значительно медленнее, чем тела с высоким показателем теплоемкости. У таких тел наблюдается также увеличение количества теплоемкости с повышением внешней температуры. Причем в жидком состоянии этот показатель растет несколько быстрее. Это характерно и для стекол различных типов.
Теплопроводность . Таким термином в науке обозначают свойство тел пропускать через себя теплоту от одной поверхности до другой, при условии, что у последних разная температура.
Известно, что стекло плохо проводит тепло (кстати, это свойство широко используется в строительстве зданий). Уровень его теплопроводности в среднем составляет 0,95-0,98 Вт/(м х К). Причем наболее высокий показатель теплопроводности отмечен у кварцевого стекла. С уменьшением доли оксида кремния в общей массе стекла или при замене его на любое другое вещество уровень теплопроводности понижается.
Температура начала размягчения - это такая температура, при которой тело (аморфное) начинает размягчаться и плавиться. Самое твердое -- кварцевое - стекло начинает деформироваться только при температуре 1200-1500 °С. Другие типы стекол размягчаются уже при температуре 550-650 0С. Эти показатели важно учитывать при различных работах со стеклом: в процессе выдувания изделий, при обработке краев этих изделий, а также при термической полировке их поверхностей.
Величина температуры начала плавления того или иного сорта и вида стекла определяется химическим составом компонентов. Так, тугоплавкие оксиды кремния или алюминия повышают температурный уровень начала размягчения, а легкоплавкие (оксиды натрия и калия), напротив, понижают.
Тепловое расширение . Этим термином принято обозначать явление расширения размеров того или иного тела под воздействием высоких температур. Эту величину очень важно учитывать при изготовлении стеклоизделий с различными накладками по поверхности. Материалы для отделок следует подбирать так, чтобы величина их теплового расширения соответствовала тому же показателю стекломассы основного изделия.
Коэффициент теплового расширения стекол прямо зависит от химического состава исходной массы. Чем больше в стекломассе щелочных оксидов, тем выше показатель температурного расширения, и, наоборот, присутствие в стекле оксидов кремния, алюминия и бора снижает эту величину.
Термостойкостью определяется способность стекла не поддаваться коррозии и разрушению в результате резкой смены внешней температуры. Этот коэффициент зависит не только от химического состава массы, но и от размера изделия, а также от величины теплоотдачи на его поверхности.
Оптические свойства стекла
Преломление света - так в науке называют изменение направления светового луча при его прохождении через границу двух прозрачных сред. Величина, показывающая преломлние света стекла, всегда больше единицы.
Отражение света - это возвращение светового луча при его падении на поверхность двух сред, имеющих различные показатели преломления.
Дисперсия света - разложение светового луча в спектр при его преломлении. Величина дисперсии света стекла прямо зависит от химического состава материала. Наличие в стекломассе тяжелых оксидов увеличивает показатель дисперсии. Именно этим свойством и объясняется явление так называемой игры света в хрустальных изделиях.
Поглощением света определяют способность той или иной среды уменьшать интенсивность прохождения светового луча. Показатель поглощения света стекол невысок. Он увеличивается лишь при изготовлении стекла с применением различных красителей, а также особых способов обработки готовых изделий.
Рассеяние света - это отклонение световых лучей в различных направлениях. Показатель рассеяния света зависит от качества поверхности стекла. Так, проходя сквозь шероховатую поверхность, луч частично рассеивается, и потому такое стекло выглядит полупрозрачным. Это свойство, как правило, используют при изготовлении стеклянных абажуров для ламп и плафонов для светильников.
Химические свойства стекла
Среди химических свойств необходимо особо выделить химическую стойкость стекла и изделий из него.
Химической стойкостью в науке называют способность того или иного тела не поддаваться воздействию воды, растворов солей, газов и влаги атмосферы. Показатели химической стойкости зависят от качества стекломассы и воздействующего агента. Так, стекло, не подвергающееся коррозии при действии воды, может деформироваться при воздействии щелочных и солевых растворов.
