Разновидности стекла и стеклянных изделий в строительстве. Стекло: что такое, виды, технология производства, свойства, назначение

Виды стекла

Вид стекла:Оконное, Посудное, Зеркальное, Парфюмерное,Бутылочное, Полухрусталь, Химико-лабораторное, Термостойкое типа, Опаловое, Термометрическое, Электровакуумное, Стеклянное волокно.

При детальном исследовании стекла изучаются, в зависимости от технических условий, следующие его физико- химические свойства: вязкость, поверхностное натяжение, внутренние напряжения, температура размягчения, удельный вес, предел прочности на сжатие, разрыв и изгиб, твёрдость, модуль упругости, газопроницаемость, термическое расширение, теплоёмкость, теплопроводность, электропроводность, диэлектрические потери, показатель преломления, спектральные характеристики в видимой и невидимой части спектра, химическая стойкость, кристаллизационная способность и другие. Прочность на разрыв зависит от толщины стекла и от термической его обработки. Наибольшей теплопроводностью отличается прозрачное кварцевое стекло.

Характеристика основных видов стекла

СТЕКЛО ОПТИЧЕСКОЕ -- прозрачное стекло любого химического состава, обладающее высокой степенью однородности. Содержат 46,4% РЬО, 47,0% Si0 и другие оксиды; кроны -- 72% SiO, щелочные и другие оксиды.

Оптическое стекло применяется для изготовления линз, призм, кювет и др. Стекло для оптических приборов изготовлялось уже в 18 веке, однако возникновения собственно производства оптического стекла относится к началу 19 века, когда швейцарским учёным П. Гинаном был изобретён способ механического размешивания стекломассы во время варки и охлаждения -- круговым движением глиняного стержня, вертикально погруженного в стекло. Этот приём, сохранившийся до настоящего времени, позволил получить стекло высокой степени однородности.

Производство оптического стекла получило дальнейшее развитие благодаря совместным работам немецких учёных Э. Аббе и Ф. О. Шотта, в результате которых в 1886 возник известный стекольный завод товарищества Шотт в Иене (Германия), впервые выпустивший огромное многообразие современных оптическиъх стекол.

До 1914 производство оптического стекла существовало только в Англии, Франции и Германии. В России начало производства оптического стекла относится к 1916. Оно достигло большого развития только после Великой Октябрьской социалистической революции благодаря работам советских учёных Д.С. Рождественского, И.В. Гребенщикова, Г.Ю. Жуковского, Н.Н. Качалова и др. Основное требование, предъявляемое к оптическому стеклу-- это высокая степень однородности. Отсутствие однородности вызывает отклонение лучей света от их правильного пути, что делает стекло негодным для его прямого назначения.

Однородность оптического стекла нарушается причинами химического и физического порядка. Химическая неоднородность обусловлена местными изменениями химического состава и устраняется размешиванием оптического стекла в процессе варки. Физическая неоднородность вызывается напряжениями, возникающими в процессе охлаждения оптического стекла, и устраняется тщательным отжигом. Оптическое стекло должно иметь определённые оптические свойства-- точные величины показателей преломления для лучей различных длин волн. Большой ассортимент оптического стекла с различными показателями преломления и средней дисперсией имеет огромное значение при расчёте и конструировании оптических систем для снижения их дефектов, в частности для уничтожения вредного влияния вторичного спектра и исправления качества изображения.

Оптические свойства стекла зависят от его химического состава. Разнообразным сочетанием окислов удаётся получить стекло с требуемыми значениями оптических постоянных. Некоторые сорта оптического стекла, например, не содержат кремнезёма (основного составляющего любого стекла), другие содержат обычно применяемые окислители, но в чрезвычайно больших количествах.

Прозрачность оптического стекла должна быть высокой, порядка 90--97% на 100 мм пути луча в стекле. Оптическое стекло должно быть химически устойчивым по отношению к действию влажной атмосферы и к действию слабых кислот, характеризующему «пятнимость» их, т. е. чувствительность к прикосновению рук.

Для производства оптического стекла применяются такие же сырьевые материалы, как и для других типов стекол. Однако требования к чистоте сырья весьма высоки. Особенно вредными примесями являются соединения железа и хрома, окрашивающие стекло и увеличивающие его светопоглощепие. Варка оптического стекла производится в одно-, двухгоршковых печах.

Важнейшая операция в производстве оптического стекла-- размешивание стекла в процессе варки и особенно в процессе охлаждения. Для разделки оптического стекла применяются три способа:

• 1) охлаждение стекла вместе с горшком с последующей разбивкой на куски и формовкой этих кусков в нагретом состоянии;
• 2) отливка стекломассы в железную форму;
• 3) прокатка в лист отлитой на стол стекломассы.

Оптические стекла выпускаются стекловаренными заводами в виде прямоугольных кусков различных размеров «плитки» и в виде заготовок -- «прессовки» (линзы, призмы). К оптическим стеклам можно отнести также и специально окрашенные цветные стекла, применяемые для изготовления точных светофильтров, которые в виде плоско-параллельных пластин часто применяются в оптических приборах и служат для изменения спектрального состава проходящего через них света. Эти цветные стекла изготовляются на заводах оптического стекла теми же приёмами, что и оптическое стекло.

СТЕКЛО СТРОИТЕЛЬНОЕ -- изделия из стекла, применяемые в строительстве. Строительное стекло служит для стекления световых проёмов, устройства прозрачных и полупрозрачных перегородок, облицовки и отделки стен, лестниц и других частей зданий. К строительным стеклам, относят также тепло- и звукоизоляционные материалы из стекла (пеностекло и стеклянная вата), стеклянные трубы для скрытой электропроводки, водопровода, канализации и других целей, архитектурные детали, элементы стекложелезобетонных перекрытий и т.д.

Большая часть ассортимента строительного стекала служит для остекления световых проёмов: листовое оконное стекло, зеркальное, рифлёное, армированное, узорчатое, двухслойное, пустотелые блоки и др. Тот же ассортимент стекла может быть использован и для устройства прозрачных и полупрозрачных перегородок.

Листовое оконное стекло, наиболее широко применяемое в строительстве, вырабатывается из расплавленной стекломассы, главным образом вертикальным или горизонтальным непрерывным вытягиванием ленты, от которой по мере её охлаждения и затвердевания отрезаются от одного конца листы требуемых размеров. Существенным недостатком листового оконного стекла является наличие некоторой волнистости, искажающей предметы, просматриваемые через него (в особенности под острым углом).

Зеркальное стекло обрабатывается шлифованием и полировкой с обеих сторон, благодаря чему оно обладает минимальными оптическим искажениями.

Современный наиболее распространённый способ производства зеркального стекла состоит в горизонтальной непрерывной прокатке стекломассы между двумя валами, отжиге отформованной ленты в туннельной печи, шлифовке и полировке на механизированных и автоматизированных конвейерных установках Зеркальное стекло изготовляется толщиной от 4 мм и выше (в особых случаях -- до 40 мм), для варки его применяют высококачественные материалы, поэтому оно обладает и более высоким светопропусканием, чем обычное оконное стекло; применяется главным образом для остекления окон и дверей в общественных зданиях, витрин и для изготовления зеркал; механические свойства мало отличаются от механических свойств оконного стекла. Прокатное узорчатое стекло имеет узорчатую поверхность, получаемую путём прокатки между двумя валками, один из которых рифлёный; вырабатывается как бесцветное, так и цветное; применяется в тех случаях, когда требуется получить рассеянный свет. Узорчатое стекло с матовыми или «морозным» рисунком применяется для внутренних перегородок, дверных филёнок и остекления лестничных клеток; изготовляется путём обработки поверхности оконного или зеркального стекла.

Матовый рисунок получается обработкой поверхности струей песка под шаблон. Рисунок, напоминающий морозный узор на стекле, получают нанесением на поверхность слоя животного клея, который в процессе сушки отрывается вместе с верхними слоями стекла. Армированное стекло содержит в толще своей проволочную сетку; оно более прочно, чем обычное; при разбивании ударами или растрескивании во время пожара осколки его рассыпаются, будучи связанными арматурой; поэтому армированное стекло применяют для остекления фонарей промышленных и общественных зданий, кабин подъёмников, лестничных клеток, проёмов противопожарных стен.

Вырабатывается методом непрерывного проката между валками с закаткой проволочной сетки, сматываемой с отдельного барабана. Волнистое армированное стекло, по форме напоминающее волнистые асбестоцементные листы, применяется для устройства перегородок, фонарей, перекрытия стеклянных галлерей и пассажей.

Сдвоенные (пакетные) стекла с воздушной или светорасссивающей прослойкой (например, из стеклянного волокна) обладают хорошими теплоизоляционными свойствами; изготовляются путём склейки 2 оконных стекол с прокладной рамкой. Толщина сдвоенных стекол с воздушной прослойкой 12--15 мм. Пустотелые стеклянные блоки изготовляются путём прессования и последующей сварки двух стеклянных полукоробок; применяются для заполнения световых проёмов, главным образом в промышленных зданиях; обеспечивают хорошую освещённость рабочих мест и обладают высокими теплоизоляционными свойствами.

Укладка блоков в проёмы производится на строительном растворе в виде панелей, перевязанных металлическими переплётами. Облицовочное стекло (марблит) представляет собой непрозрачное цветное листовое стекло. Изготовляется путём периодической прокатки стекломассы на литейном столе с последующим отжигом в туннельных печах. Применяется для отделки фасадов и интерьеров жилых и общественных зданий. К облицовочному стеклу относится также цветное металлизированное стекло.

СТЕКЛО КВАРЦЕВОЕ -- содержит не менее 99% SiO- (кварца). Кварцевое стекло выплавляют при температуре более 1700° С из самых чистых разновидностей кристаллического кварца, горного хрусталя, жильного кварца или чистых кварцевых песков. Кварцевое стекло пропускает ультрафиолетовые лучи, имеет очень высокую температуру плавления, благодаря небольшому коэффициенту расширения выдерживает резкое изменение температур, стойкое по отношению к воде и кислотам. Кварцевое стекло применяют для изготовления лабораторной посуды, тиглей, оптических приборов, изоляционных материалов, ртутных ламп («горное солнце»), применяемых в медицине и др.

СТЕКЛО ОРГАНИЧЕСКОЕ (плексиглас) -- прозрачная бесцветная пластическая масса, образующаяся при полимеризации метилового эфира метакриловой кислоты. Легко поддается механической обработке. Применяется как листовое стекло в авиа- и машиностроении, для изготовления бытовых изделий, средств защиты в лабораториях и др.

СТЕКЛО РАСТВОРИМОЕ -- смесь силикатов натрия и калия (или только натрия), водные растворы которых называются жидким стеклом. Растворимое стекло применяют для изготовления кислотоупорных цементов и бетонов, для пропитки тканей, изготовления огнезащитных красок, силика-геля, для укрепления слабых грунтов, канцелярского клея и др.

СТЕКЛО ХИМИКО-ЛАБОРАТОРНОЕ -- стекло, обладающее высокой химической и термической стойкостью. Для повышения этих свойств в состав стекла вводят оксиды цинка и бора.

СТЕКЛОВОЛОКНО -- искусственное волокно строго цилиндрической формы с гладкой поверхностью, получаемое вытягиванием или расчленением расплавленного стекла. Широко применяется в химической промышленности для фильтрации горячих кислых и щелочных растворов, очистки горячего воздуха и газов, изготовления сальниковых набивок в кислотных насосах, армирования стеклопластиков и др.

Каждый конкретный тип стекла должен выполнять вполне определенную функцию. Можно выделить пять основных функций стекла: теплоизоляция зимой; защита от перегрева помещений летом; звукоизоляция; обеспечение безопасности, эстетическая.
Для реализации этих функций разработаны различные типы стекол, рассмотрим их подробнее.

Энергосберегающие стекла
Теплоизоляция в зимний период является наиболее важной функцией стекол для большинства регионов России. Как уже говорилось выше, потери тепла через стекло складываются из теплопроводности, конвекции и теплового излучения. Для уменьшения потерь тепла от теплопроводности и конвекции применяют двойное остекление (стеклопакеты, см. ниже), но это дает лишь незначительный эффект, т.к. основные теплопотери происходят за счет теплового излучения. Для борьбы с этим разработаны так называемые энергосберегающие стекла.

Придание энергосберегающих свойств стеклу связано с нанесением на его поверхность низкоэмиссионных оптических покрытий, а само стекло с таким покрытием получило название низкоэмиссионного. Эти покрытия обеспечивают прохождение в помещение коротковолнового солнечного излучения, но препятствуют выходу из помещения длинноволнового теплового излучения, например от отопительного прибора (поэтому стекла с низкоэмиссионными покрытиями также называют селективными стеклами).

Характеристикой энергосбережения является излучательная способность стекла. Под излучательной способностью стекла (эмиссией) понимают способность стеклянной поверхности отражать длинноволновое, не видимое человеческим глазом тепловое излучение, длина волны которого меньше 16000 Нм. Эмисситент поверхности (Е) определяет излучательную способность стекла (у обычного стекла Е составляет "0.83, а у селективных меньше 0,04) и, следовательно, возможность как бы "отражать" обратно в помещение тепловое излучение.

Причина возникновения излучения кроется в движении свободных электронов атомов, находящихся на поверхности стекла, и плотности движущихся электронов. Далеко не все металлы, хорошо проводящие электрический ток, обладают свойством отражать длинноволновое тепловое излучение.

Следовательно, чем ниже эмисситент, тем меньше потери тепла. При этом стекло с оптическим покрытием, имеющим значение эмисситента Е= 0,004, отражает обратно в помещение свыше 90% тепловой энергии, уходящей через окно.

В настоящее время для этих целей используется два типа покрытий: так называемое К-стекло (Low-E) - "твердое" покрытие - и i-стекло (Double Low-E) - "мягкое" покрытие.

Первым шагом в выпуске энергосберегающего стекла явилось производство К-стекла. Для придания флоат-стеклу теплосберегающих свойств непосредственно при изготовлении на его поверхности методом химической реакции при высокой температуре (метод пиролиза) создается тонкий слой из окислов металлов InSnO2, который является прозрачным и в то же время обладает электропроводностью. Известно, что электропроводность напрямую связана с излучательной способностью Е- поверхности. Величина излучательной способности простого стекла составляет 0,84, а К-стекла обычно около 0,2.

Следующим значительным шагом в производстве теплосберегающих стекол стал выпуск т.н. i-стекла, которое по своим теплосберегающим свойствам в 1,5 раза превосходит К-стекло. Различие между К-стеклом и i-стеклом заключается в коэффициенте излучательной способности, а также технологии его получения.

I-стекло производится вакуумным напылением и представляет собой тройственную (или более) структуру из чередующихся слоев серебра диэлектрика (BiO, AlN, TiO2 и т.п.). Технология нанесения требует использования высоковакуумного оборудования с системой магнетронного распыления.

Основным недостатком i-стекол является их пониженная, по сравнению с К-стеклом, абразивная стойкость, что представляет некоторое неудобство при их транспортировке, но, учитывая, что такое покрытие находится внутри стеклопакета, это не сказывается на его эксплуатационных свойствах.

Необходимо также обратить внимание, что при работе с К-стеклом и i-стеклом требуется зачистка (т.е. снятие) покрытия в месте контакта дистанционной рамки (см. ниже раздел "Стеклопакеты") и стекла. Это необходимо для предотвращения коррозии покрытия вдоль поверхности в процессе эксплуатации, а также для увеличения адгезии бутила к стеклу.

Основная область применения стекол - использование их в составе стеклопакетов, теплосберегающие свойства которых во многом определяются параметрами покрытия на стекле.

Солнцезащитные стекла
Под солнцезащитным стеклом понимается стекло, которое обладает способностью снижать пропускание световой и/или солнечной тепловой энергии. Солнцезащитными являются, например, окрашенные по всей массе стекла, а также некоторые виды стекол с покрытиями.

Окрашенное в массе стекло изготавливается путем добавления оксидов металлов в расплавленное стекло. Эти оксиды определяют не только конечный цвет продукта (бронзовый, серый, зеленый или синий), но и определяют его световые и энергетические свойства.
Тонированные стекла частично поглощают тепловые лучи, оставаясь достаточно прозрачными для видимого света. Снижение проникновения солнечного тепла связано с тем, что часть тепла, которое попадает на стекло, поглощается самим стеклом.

Поглощенное тепло в дальнейшем выделяется в ту сторону, температура воздуха которой ниже. Количество тепла, которое проникает через стекла, зависит от его цвета и толщины.

По механизму действия солнцезащитные стекла можно разделить на 2 группы: преимущественно отражающие излучение и преимущественно поглощающие излучение.

Солнцеотражающие стекла первой группы представляют собой листы бесцветного или окрашенного стекла, одна сторона которых покрыта тонким прозрачным слоем оксидов металлов (наносимым в процессе производства), который препятствует проникновению излучения через стекло. Следует отметить, что отражающие слои одновременно поглощают какую-то часть излучения. Устанавливать подобные стекла можно как покрытием во внутрь помещения, так и наружу. Расположение покрытия очень важно, т.к. именно это определяет и оттенок стекла, и его технические характеристики.

При изготовлении поглощающих стекол на расплавленную стекольную массу наносятся либо кристаллы металлов, либо окислы металлов, которые обладают способностью поглощать часть солнечного излучения. Параллельно с этим стекла нагреваются и отдают большую часть полученного ими тепла в наружное пространство. Часть тепла, однако, передается внутрь помещения, что является, конечно, нежелательным явлением, поскольку увеличивает потребность в энергии для охлаждение помещения.

Конструкции, сочетающие в себе отражающие покрытия и покрытия с низкой излучательной способностью, являются новым изделием, появившимся в продаже.

Полностью отражающие поверхности прозрачных стекол получают путем последовательного нанесения нескольких слоев покрытия на поверхность стекла. Как правило, количество покрывающих слоев равняется пяти, из которых четыре являются слоями окислов металлов, а пятый работающий слой состоит из серебра. Серебро обладает способностью пропускать видимый свет так же, как и обычное стекло. В случае, когда длина волны больше 0,76 мкм, серебро почти полностью отражает все излучение. Кроме того, такие стекла обладают и хорошей теплоизолирующей способностью.

Ламинированное стекло
Ламинированное стекло (триплекс) - это архитектурное стекло, состоящее из двух или более стекол, ламинированных вместе с помощью ламинирующей пленки или специальной ламинирующей жидкости.

Ламинирование не увеличивает механическую прочность стекла, однако при разрушении ламинированное стекло не рассыпается благодаря ламинированной пленке, т.е. осколки остаются прикрепленными к ней. Ламинированное стекло обеспечивает также лучшую звукоизоляцию помещений, т.к. многослойное стекло способно эффективно снижать воздействие нежелательных шумов.
Разными видами ламинирующих пленок можно обеспечить практически любое тонирование стекла. Ламинированные стекла применяются при остеклении фасадов, балконов, окон.

Армированные стекла
Армированное стекло - листовое стекло с металлической сеткой, безопасное и пожаростойкое, служащее эффективной преградой от дыма и горячих газов. При пожаре оно может треснуть, однако арматура удерживает его на месте, предотвращая тем самым распространение огня. Осколки стекла не выпадают даже при образовании нескольких разломов, удерживаемые арматурой. Армированное стекло может быть применено при остеклении заводских цехов, окон, фонарей, шахт лифтов и фасадов.

Закаленные стекла
Закаленное стекло - это стекло, у которого путем химической или термической обработки повышается прочность к ударам и перепадам температуры, по сравнению с обычным стеклом. При разрушении закаленное стекло распадается на маленькие безопасные осколки. Следует обратить внимание на тот факт, что закаленное стекло не подлежит механической обработке, поэтому и выполняться она должна до процесса закаливания.

Закаливанию можно подвергать практически все виды стекла, за исключением армированного и некоторых видов декоративного стекла. Закаленные стекла могут применяться при производстве стеклопакетов или ламинированных стекол.

Для фасадов используется также закаленное стекло, на которое нанесена особая краска типа керамической фриты. Обработанный таким образом лист используется в качестве непрозрачной закрывающей панели для фасадных парапетов, причем его можно вставить в стеклопакет или использовать самостоятельно. Ряд фирм предлагает также услуги по нанесению на стекло различных узоров по методу шелкографии (под заказ).

Защитные стекла
Классификация защитных стекол и требования к ним содержатся в ГОСТ Р 51136.
Стекло защитное многослойное - это склеенные полимерными материалами в различном сочетании пластины силикатного стекла с органическим стеклом, поликарбонатом или упрочняющими пленками. Стекло представляет собой многослойный блок, обладающий защитными свойствами.

Ударостойкое стекло - это защитное стекло, выдерживающее многократный удар свободно падающего тела с нормируемыми показателями.

Устойчивое к пробиванию стекло - это защитное стекло, выдерживающее определенное количество ударов обухом и лезвием топора, наносимых с нормируемыми показателями.

Пулестойкое стекло - защитное стекло, выдерживающее воздействие огнестрельного оружия и препятствующее сквозному проникновению поражающего элемента.

ЗАЩИТНЫЕ СТЕКЛА (ГОСТ Р 51136)

Ударостойкое стекло

Ударостойкое стекло, в зависимости от его характеристик, подразделяют на классы защиты А1, А2 или А3.

Классификация ударостойкого стекла

Ударостойкое стекло, в зависимости от температуры применения, может быть двух видов:

• используемое при температуре выше 0 °С;
• используемое при температуре ниже 0 °С и прошедшее испытания на морозостойкость.

Устойчивое к пробиванию стекло

Устойчивое к пробиванию стекло подразделяют на классы защиты Б1, Б2 и Б3.

Классификация стекла, устойчивого к пробиванию

Класс защиты стекла	Удары бойком молотка, обухом топора		Удары лезвием топора		Суммарное число ударов
		Энергия удара, Дж 15	Встречная скорость удара, м/с 0,3	Энергия удара, Дж 15
Б1	12,5	350	11,0	300	От 30 до 50
Б2	12,5	350	11,0	300	От 51 до 70
Б3	12,5	350	11,0	300	Св. 71

Пулестойкое стекло

Пулестойкое стекло, в зависимости от его стойкости при обстреле из определенного вида оружия, определенными боеприпасами, подразделяют на классы защиты В1, В2, В3, В4 и т.д.

Пулестойкое стекло может быть двух видов: безосколочное и осколочное.

Безосколочное, то есть при воздействии огнестрельного оружия на тыльной стороне стекла не образуются осколки или образовавшиеся осколки не опасны для здоровья человека, находящегося в непосредственной близости от защитного стекла.
Осколочное, то есть при воздействии оружия на тыльной стороне стекла образуются осколки.

Классификация стекла в зависимости от средства поражения и характеристики поражающего элемента (пули)

Класс защиты	Средство поражения	Наименование ииндекс патрона	Характеристика пули				Дистанция обстрела, м
			Тип сердеч- ника	Масса, г	Скорость, м/с 10	Калибр, мм
В1	Пистолет Макарова (ПМ)	Патрон 57-Н-181	Стальной	5,9	315	9	5
В2	Пистолет Токарева (ТТ)	Патроны 57-Н-132С, 57-Н-134С	То же	5,5	420	7,62	5
В3а	Автомат АК-74	Патрон с пулей 7Н6	Стальной нетермо-упрочненный	3,4	880	5,45	5-10
В3	Автомат АК-74	Патрон 57-Н-231 с пулей ПС-43	То же	3,4	715	7,62	5-10
	Автомат АК-74	Патрон с пулей 7Н10	Стальной термо-упрочненный	3,5	880	5,45	5-10
В4	Автомат АКМ	Патрон 57-Н-231	То же	7,9	715	7,62	5-10
В5а	Автомат АКМ	Патрон с броне-бойнозажигатель-ной пулей (Б3)	Стальной	7,4	745	7,62	5-10
В5	Винтовка СВД	патрон СТ-2М	Стальной термо-упрочненный	9,6	825	7,62	5-10
В6	Винтовка СВД	Патрон с пулей Б3-32	Стальной	10,4	820	7,62	5-10

Пожаробезопасное стекло
Во многих случаях остекление строительных конструкций должно быть пожаробезопасным, чтобы соответствовать строительным нормам, требующим ограничивать распространение огня при пожаре и обеспечивать безопасную эвакуацию людей из здания. Помимо применяемого для данных целей армированного стекла (рассмотренного выше), ведущими производителями стекол разработаны также специальные виды пожаробезопасных стекол. Например, многослойное ламинированное стекло с прозрачными, расширяющимися при воздействии высокой температуры, промежуточными слоями. В случае пожара, при температуре около 120 0С эти слои изменяют свои физические характеристики и стекло превращается в жесткую и непрозрачную защитную конструкцию, позволяющую остеклению сохранять:

• целостность, т.е. гарантировать отсутствие сквозных трещин или отверстий, через которые на защищаемое пространство проникают продукты горения или пламя;
• теплоизолирующую способность, препятствующую передаче тепла на защищаемое пространство излучением.

Электрообогреваемое стекло
Электрообогреваемое стекло изготавливается на основе низкоэмиссионного стекла с подключением к нему электрического тока. Это стекло функционирует как теплозеркало, которое пропускает свет, но отражает тепло. Таким образом, при подключении к источнику напряжения поверхность стекла нагревается, что может быть использовано в самых различных целях: снижение циркуляции холодного воздуха в помещениях, увеличение общей температуры (источник тела), снеготаяние и т.д. В зависимости от применения, диапазон электростекла - от 50 до 600 Вт/м2.

Самоочищающееся стекло
Самоочищающееся стекло - это обычное стекло со специальным покрытием внешней поверхности стекла, обладающим двойным действием. При попадании на стекло дневного света его покрытие реагирует на свет двумя способами. Во-первых, оно разрушает любые органические отложения грязи и, во-вторых, дождевая вода, стекая вниз по стеклу, смывает разрушенную органическую грязь.

Узорчатые стекла
Узорчатое стекло - это листовое стекло, одна поверхность которого имеет декоративную обработку. Оно может быть разных цветов, рисунков, различной толщины (4-6 мми иметь различную светопропускаемость. Узорчатое стекло можно закалять и ламинировать.
Большинство узорчатых стекол может использоваться в энергосберегающих или звукопоглощающих стеклопакетах.

Декорирование стекла
Для декорирования стекол применяются самые различные технологии: прозрачное и матовое травление, декорирование и роспись прозрачными и глухими термоотверждающимися красками, пескоструйная обработка, витражи и витражные имитации, фацетирование и малирование и другие.

Технология малирования представляет собой термическую обработку уже готового листового стекла, что позволяет придавать ему (разогрев до определенной температуры размягчения) требуемую форму, а затем, путем медленного остывания, сохранить ее в готовом изделии. Такая технология используется как для изготовления стеклянных вставок, так и в более сложных вариантах, для полукруглых дверей сантехнического оборудования (душевых кабин, ванн) и саун.

Пескоструйная обработка - это традиционная технология декорирования стекол, основанная на механической обработке поверхности стекла воздушной струей с частичками абразива. Получаемый при этом матовый рисунок может иметь различную зернистость и глубину обработки.

Химическое травление и матирование. Этот процесс основан на свойствах паров плавиковой кислоты взаимодействовать со стеклом, образуя нерастворимые соли. В зависимости от режима обработки, травление позволяет получить на незащищенных кислотостойкой мастикой местах как равномерно матовый, так и прозрачный, с различной глубиной обработки, рисунок. Данный процесс очень трудоемок и длителен, поэтому, как правило, используется только для декорирования дорогостоящих высокохудожественных изделий.
Фацетирование - это специальная обработка кромки стекла. Фацетированные вставки, как правило, применяются в дорогостоящих деревянных дверях, наиболее ценной считается обработка так называемого фигурного фацета красивых криволинейных поверхностей с высокой точностью.

Технология витража основана на наборе рисунка из кусков окрашенного в массе стекла. Стекло, применяемое для витражей, бывает рифленое, достаточно грубой формы; специальное листовое цветное и гладкое тонированное, обработанное фацетированием. Стекло соединяется в единое целое полосой из мягкого металла, имеющего специальное сечение.

Существуют и другие методы декорирования поверхности стекла. При необходимости получения цветного рисунка на стекле применяют, как правило, метод шелкографии, при котором используются специальные термоотверждаемые краски. В качестве недорогих методов декорирования используют роспись стекла, при которой не требуется последующая термическая обработка, а также декорирование прозрачными и непрозрачными пленками, имитирующими различные методы дорогой традиционной обработки (например витражи и матированное стекло).

Декоративные краски для стекла позволяют создавать различные текстуры поверхностей: эффекты "травленого" стекла, пескоструйной обработки, металлической текстуры и др. Применение негативных либо позитивных трафаретов позволяет получать на поверхности стекла рисунки или их комбинации.

Нанесение водорастворимых красок на стекло - несложный технологический процесс, позволяющий использовать их в мелкосерийном производстве. Краски можно наносить как на горизонтальные, так и на вертикальные поверхности.
Такие покрытия устойчивы к химическим и механическим воздействиям, влагостойки; пригодны для эксплуатации в условиях открытой атмосферы промышленной зоны умеренного климата; при дальнейшей обработке стекла (фацет, резка, гравировка) покрытие не нарушается.

Данные лакокрасочные покрытия используются при окраске стеклянных дверей и офисных перегородок, мебельных систем и т.п.

Просмотреть:

Скачать

Стекло - аморфное вещество, не обладающее свойствами кристаллического вещества в твёрдом виде. Это неорганический продукт плавления, охлажденный до твёрдого состояния без кристаллизации. Стекло это застывшая жидкость. Его плотность составляет 2500 кг/м³, а теплопроводность достигает 0,84 Вт/м*К. Прочность стекла на растяжение лежит в интервале от 30 до 100 МПа. Коэффициент Пуассона принимается равным 0,25. Современные стёкла различаются сразу по нескольким признакам - составу, способу изготовления, внешнему виду и дополнительным свойствам.

По химическому составу стекло различается на натрий-кальций-силикатное (soda-lime glass) и боросиликатное (borosilicate glass). Основными компонентами первого являются двуокись кремния, оксиды натрия и кальция, а второе содержит бор.

По способу изготовления стекло может быть листовым (sheet glass), тянутым (drown glass), прокатным (rolled glass), плоским полированным (polished plate), многослойным (laminated glass), закалённым (toughed glass), а также термополированным - флоат-стеклом (float glass). Энергосберегающее (низкоэмиссионное) стекло по способу изготовления может быть с жёстким покрытием (hard coat glass) - так называемое К-стекло или с мягким покрытием (soft coated glass) - так называемое Е-стекло.

По внешнему виду стекло разделяется на чистое (clear glass), супер-чистое (extra-clear glass), тонированное в массе (tinted glass), узорчатое прокатное (figured rolled glass), рефлективное (reflective glass), зеркальное (mirror), витражное (stained glass), армированное (wired glass) и гнутое (curved glass), также называемое моллированным.

По дополнительным свойствам стекло делится на огнестойкое (flameproof glass), термостойкое (heat-resisting glass), нейтральное (neutral glass), солнцезащитное (solar control glass), безопасное (safety glass) и низкоэмиссионное (low E glass). Огнестойкое стекло не разрушается в течение некоторого времени при нагревании или контакте с пламенем, а термостойкое вследствие низкого коэффициента термического расширения способно выдержать сильный термический удар. Ввиду незначительности указанных различий эти два типа стёкол часто объединяют при классификации.

Стёкла, различные по одному или нескольким признакам согласно только что приведённой классификации, могут относиться к одному и тому же или разным видам по целевому назначению (по способу их применения). Строгого разделения в этом плане нет. Сравнительные характеристики разных видов стекла будут подробно рассмотрены далее. При этом разделение стёкол на марки является строгим. Марки стекла - условные обозначения стекла, зависящие от его характеристик и области применения. Существует восемь марок стекла (М0-М7), устанавливаемых в зависимости от его качества по ГОСТ 111-2001 "Стекло листовое. Технические условия". Чем меньше порядковый номер марки, тем лучше качество стекла по оптическим искажениям и допускаемым порокам внешнего вида. Несмотря на существование марки М0, очень широко распространённые стёкла марки М1 также считаются изделиями высшего качества. Качество стёкол марок М2 и М3 считается средним. Согласно ГОСТ 111-2001 для стекла марки М1 допускается до четырех пороков на 1 м², а расстояние между ними должно быть не менее 300 мм. Заметные вкрапления характерны для стёкол марки М2. Если при просмотре сквозь стекло под углом 45° картинка допускает радужные разводы и "плывёт", то это - стекло марки М3.

Сравнительные характеристики разных видов стекла

Борское стекло - в прямом смысле это стекло, произведённое комбинатом в г. Бор Нижегородской области. Поскольку большие объёмы производства и высокое качество сделали стёкла Борского комбината очень распространёнными и известными в нашей стране, то в переносном смысле "борским стеклом" называется качественное листовое стекло марки М1. Сегодня название "борское стекло" стало нарицательным.

Листовое стекло (sheet glass) - плоское стекло, обработанная поверхность которого не допускает оптических искажений. Микронеровности на поверхности полированного стекла не превышают 0,01 мкм, светопрозрачность составляет 87%. Стекло, полированное термическим способом, изготавливают в соответствии с ГОСТ 7132-78. Оно производится в виде плоских листов длиной от 600 до 1600 мм, шириной от 400 до 1300 мм и толщиной 3, 4, 5 и 6 мм; размеры сторон должны быть кратными 50 мм. Отклонения размеров не должны превышать ±2 мм для листов площадью до 1 м² и ±3 мм для листов площадью свыше 1 м². Полированному стеклу соответствуют общие для листовых стёкол физико-химические свойства: плотность 2,58 г/см³, температура размягчения около 600 °С, термостойкость 60-70 °С. Стекло должно быть химически стойким. По ГОСТ количество щелочных окислов в пересчете на оксид натрия, растворяющихся при обработке в дистиллированной воде при температуре 80 °С в течение 3 часов, не должно превышать 0,15 мг на 100 см² поверхности образцов.

Армированное стекло (wired glass) - листовое стекло, внутри которого в процессе его производства параллельно плоскости поверхности проложена металлическая сетка. Стекло может иметь одну сырую литую поверхность (армированное литое стекло), быть полированным (полированное армированное стекло) или полупрозрачным с шестиугольной сеткой (узорчатое прокатное армированное стекло). Армированное стекло вместе с триплексом относится к группе безопасных стёкол, так как при разрушении не дает падающих или отскакивающих осколков. Благодаря наличию сетки оно разламывается, но не распадается при ударе, трескается, но также не распадается при пожаре, образуя эффективную преграду на пути дыма и горячих газов. Поэтому его также можно отнести к группе защитных или огнестойких (противопожарных) стёкол. Металлическая сетка способствует равномерному распределению температуры по всему объёму стекла, что снижает термические напряжения. Предел огнестойкости армированного стекла наступает при температуре 850-870 °С в сравнении с 400 °С для обычного листового. При этом такое стекло слабо защищает от теплового воздействия пламени. Качество армированного стекла во многом определяет металлическая сетка. Качественное армированное стекло должно не растрескиваясь отламываться по линии надреза. Наличие в стекле множества "пузырей" выдаёт брак. Коэффициент общего светопропускания для стекол, армированных сварной металлической сеткой с квадратными ячейками, составляет 0,6-0,65, а для стекол с крученой сеткой с шестиугольными ячейками 0,68-0,75. Одна из поверхностей армированного стекла может быть узорчатой или рифленой. Цветные стёкла окрашиваются оксидами металлов. Наиболее распространенные цвета - золотисто-желтый, зеленый, лилово-розовый и голубой.

Безопасное стекло (safety glass) - закалённое стекло, не образующее фрагменты с острыми краями при его разрушении. Как правило, это многослойные конструкции толщиной от 4 до 120 мм с коэффициентом светопропускания не менее 85%. Также "безопасными стёклами" называют различные по назначению, способу изготовления или другим особенностям стёкла, которые предназначены для защиты от разных внешних воздействий. В эту группу входят бронированные, безосколочные и ламинированные плёнкой стёкла, а также триплекс.

Боросиликатное стекло (borosilicate glass) - силикатное стекло, содержащее бор в качестве характеризующего компонента, в отличие от широко распространённых натрий-кальций-силикатных стёкол (soda-lime glass), основными компонентами которых являются двуокись кремния, оксиды натрия и кальция. Производится путём замены в исходной сырьевой массе щелочных компонентов на окись бора. Вследствие такой замены температурный коэффициент линейного расширения готового стекла становится низким, и оно приобретает способность выдерживать высокие температуры. Боросиликатное стекло - это обычно безопасное флоат-стекло толщиной от 5 до 8 мм с коэффициентом светопропускания около 90%. Может использоваться как самостоятельно, так и в стеклопакетах в комбинации с другими видами стёкол. После дополнительной термической обработки боросиликатное стекло становится так называемым "специальным противопожарным боросиликатным стеклом", способным даже в однолистовом исполнении сдерживать распространение огня и дыма в течение 30, 60 или 120 минут, в зависимости от его толщины. Во время пожара стекло остается прозрачным, его светопропускающая способность такая же, как и у обычных стёкол. С одной стороны, это позволяет лучше ориентироваться покидающим помещение людям и пожарным, а с другой стороны стекло пропускает не только видимое излучение - свет, но и тепловое излучение, то есть жар от открытого огня. Боросиликатное стекло не только термостойкое, но также и химически стойкое к различным агрессивным средам. В готовом виде стекло не подлежит дальнейшей обработке и поэтому изготавливается строго по размерам заказчика или согласно готовым проектам.

Бронированное стекло - изготовленное, как правило, на основе флоат-стекла специальное укреплённое стекло, в зависимости от степени защиты способное противостоять воздействию различного стрелкового оружия. Например, 1-я (минимальная) степень гарантирует защиту от выстрела из пистолета ПМ пулей массой 5,9 г с начальной скоростью 300-325 м/с, а толстые многослойные конструкции 4-ой (высшей) степени защиты успешно противостоят оболочечным со стальным термоупрочненным сердечником пулям массой 9,6 г, выпущенным из снайперской винтовки с начальной скоростью до 815-840 м/с. Защитные свойства бронированных стёкол достигаются благодаря многослойному исполнению и применению специальных плёнок.

Гнутое (моллированное) стекло (curved glass) - изогнутое по радиусу в результате особой термообработки листовое стекло. Ему придаётся нужная форма в ходе разогрева в печи до определенной температуры размягчения с последующим медленным охлаждением. Весь процесс термической обработки готового листового стекла в специальной печи для изменения его формы называется моллированием, поэтому гнутое стекло также называется моллированным. Минимальный радиус изгиба зависит от толщины стекла. Для стекла толщиной 4 мм минимальный радиус изгиба равен 80 мм, для стекла толщиной 5 мм - 120 мм, для стекла толщиной 6 мм - 160 мм, для стекла толщиной 8 мм - 230 мм, для стекла толщиной 10 мм - 350 мм, для стекла толщиной 12 мм минимальный радиус изгиба составляет 500 мм.

Закалённое стекло (toughened glass)- листовое стекло, подвергнутое специальной химической или термической обработке с целью повышения механической прочности к ударам, устойчивости к перепадам температур и обеспечения безопасного характера разрушения. В ходе обработки поверхность стекла была быстро охлаждена от температуры близкой к точке размягчения, поэтому после полного охлаждения остаточные напряжения сжатия остались на поверхности. Это увеличивает термическую и механическую прочность закалённого стекла. В случае разрушения оно образует мелкие, безопасные осколки и не выпадает большими кусками. Относится к группе безопасных стёкол. Допустимое эксплуатационное напряжение при изгибе для закалённого стекла при коэффициенте запаса прочности 1,0 составляет 175 МПа в сравнении с 75 МПа для обычного стекла при том же коэффициенте запаса прочности. Предел прочности при изгибе вообще может достигать 250 МПа, что более чем в 5 раз выше по сравнению с обычным листовым стеклом. Увеличение механической прочности обусловливает повышение термостойкости. У закалённого стекла термостойкость достигает 1800 °С в сравнении с 400 °С для обычного листового. Оптические свойства стекла (коэффициенты пропускания, поглощения и отражения) после закаливания практически не изменяются. Светопропускание прозрачного закалённого стекла составляет не менее 84%. Готовые закалённые стекла нельзя резать, сверлить и подвергать другим видам механической обработки. Наиболее уязвимым местом закалённого стекла являются его кромки. При изготовлении и монтаже светопрозрачных конструкций необходимо оберегать его торцы от ударов, царапин и других воздействий.

Защитное стекло - общее название конструктивно различных типов стёкол, предназначенных для защиты персонала и материальных ценностей от опасных воздействий, а также помещений от проникновения. Это как огнестойкое, так и ударопрочное (ламинированное) или пулестойкое (бронированное) стекло. Защитные многослойные стёкла соответствуют ГОСТ Р 51136 и представляют собой различные композиции из нескольких склеенных между собой силикатных стекол. В составе композиции допускается использование органических стекол, поликарбоната, упрочняющих плёнок и других полимерных материалов. Светопропускание таких стёкол составляет не менее 60%. Стёкла выдерживают температуру до +60 °С при влажности 95%, а в морозостойком исполнении - до минус 40 °С.

Ламинированное стекло (laminated glass) или триплекс - многослойное архитектурное листовое стекло, состоящее из двух или нескольких листов, склеенных друг с другом по всей поверхности полимерной плёнкой или специальной ламинирующей жидкостью. В случае разрушения стекла внутренний ламинирующий слой удерживает образовавшиеся осколки. Поэтому многослойное стекло относится к группе безопасных стёкол. Триплекс это его простейший вариант, согласно названию состоящий из трёх слоёв: двух стёкол и плёнки между ними. Многослойные ламинированные стёкла способствуют защите помещения от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей и уличных шумов. Покрытые плёнкой системы дороже изготовленных с применением ламинирующей жидкости аналогов. Применением различных типов ламинирующих плёнок в сочетании с разным количеством и толщиной составляющих стёкол можно добиться не только тонирования готового изделия в нужный цвет, но и его значительного упрочнения.

Матированное стекло - конечное изделие, получаемое методом особого травления. Матирование (прозрачное матовое травление) это очень долгий и трудоёмкий процесс получения на поверхности стекла равномерного матового или прозрачного рисунка различной глубины путем травления. Травление основано на свойствах паров плавиковой кислоты образовывать нерастворимые соли в ходе взаимодействия с поверхностью готового стекла

Нейтральное стекло (neutral glass) характеризуется высокой химической стойкостью.

Низкоэмиссионное стекло (low E glass) - энергосберегающее стекло с низкой излучательной способностью (эмиссией). Чем ниже эмиссиватет стекла, тем меньше теплообмен между разделенными им воздушными средами и тем меньше тепловые потери через светопрозрачную конструкцию с таким стеклом или стеклопакетом. Низкоэмиссионное стекло хорошо пропускает видимый свет с длиной волны 770-380 нм и отражает длинноволновое тепловое излучение, также называемое инфракрасным, с длиной волны от 1 мм до 770 нм. Из-за такой избирательности низкоэмиссионное стекло также называют селективным. Указанные свойства обеспечиваются нанесением на поверхность "твёрдого" (К-стекло) или "мягкого" (Е-стекло) покрытия на основе оксида металла. Е-стекло (soft coated glass, в русской транскрипции читается как "И-стекло", также обозначается как Double Low-E или "i-стекло") - стекло с "мягким" напылением, имеющее нейтральное покрытие, наносимое методом катодного распыления в вакууме по окончании процесса производства самого стекла. Задерживает до 90% теплового излучения. К-стекло (hard coat glass) это энергосберегающее стекло с "твёрдым" напылением покрытия методом пиролиза непосредственно при производстве стекла. Напыление происходит на жидкое стекло, при этом атомы проникают внутрь его поверхностного слоя. Такое покрытие, в отличие от Е-стекла, не может быть удалено, оно устойчиво к воздействию абразивных материалов, что позволяет транспортировать, хранить, резать и обрабатывать К-стекло как обычное без потери его энергосберегающих свойств. К-стекло несколько хуже чем Е-стекло, поскольку оно задерживает около 70% теплового излучения. В остальном Е- и К-стекла практически одинаковы. Они могут подвергаться закалке, но для закаливания низкоэмиссионных стекол необходима специальная печь.

Огнестойкое стекло (flameproof glass) - неразрушаемое при нагревании или прямом контакте с пламенем стекло. Чаще такое стекло называется термостойким. Как правило, это боросиликатное стекло. Противопожарные окна, изготавливаемые с использованием огнестойких стёкол, соответствуют требованиям ГОСТ 30247.0-94 и ГОСТ 30247.1-94. Предел огнестойкости выражается в минутах и для специальных изделий обозначается, например, Е 60, Е 45, Е 30 или Е 15. Или EI 60, EI 45, EI 30 или EI 15. Цифры обозначают время в минутах, в течение которого конструкция выполняет свои функции, а буквы соответствуют типу воздействия. Предельные состояния в отношении огня характеризуются потерей целостности в результате образования сквозных трещин или отверстий, допускающих проникновение продуктов горения или пламени (маркировка Е). А также потерей термоизолирующей способности (маркировка I). Под этим понимается повышение мощности теплового потока до предельного значения 3,5 кВт на расстоянии 0,5 м от поверхности стекла.

Полированное стекло (polished plate) - прозрачное листовое стекло, обработанное методом механической шлифовки и поэтому также называемое шлифованным. Отличается высоким качеством отделки поверхности. Обе поверхности отшлифованы и отполированы для придания им плоскостности и параллельности. Такое стекло не искажает оттенков проходящего света, не вызывает сильных поверхностных отражений и обеспечивает чёткое неискажённое изображение при просмотре через него. Полировке необходимо подвергать стёкла, получаемые методом вытягивания (методом Фурко). Стёкла, получаемые флоат-методом, как правило, в полировке не нуждаются.

Прокатное стекло (rolled glass) - листовое стекло, производимое из исходной стекломассы путём её непрерывного проката между двумя валками или периодического проката на столе с помощью одного валка.

Рефлективное стекло (reflective glass) - стекло с нанесённым на одну из его сторон металлизированным отражающим покрытием.

Солнцезащитные стёкла (solar control glass) - как правило, тонированные или рефлективные стёкла, уменьшающие пропускание солнечного излучения во всем спектре длин волн или в его части. Солнцезащитными стёклами могут быть окрашенные в массе стёкла бронзового, коричневого, серого или зелёного цветов, а также стёкла с некоторыми покрытиями. По принципу действия все солнцезащитные стекла можно разделить на два типа: преимущественно отражающие излучение и преимущественно его поглощающие. Для стёкол первого типа характерна поверхность с препятствующим проникновению излучения тонким металлическим слоем. Для некоторых стёкол второго типа характерен их нагрев, возникающий в процессе поглощения солнечного излучения. При этом часть тепла неминуемо передается внутрь помещения. Бесцветные стёкла с прозрачными для видимых лучей тонкими оксиднометаллическими, керамическими или полимерными покрытиями способны поглощать часть инфракрасного (теплового) излучения солнца, и поэтому они нагреваются значительно меньше. Их светотехнические характеристики слабо зависят от толщины листа. При этом далеко не все типы солнцезащитных стёкол защищают от прямых солнечных лучей - яркость солнечного диска в ряде случаев остается слишком высокой.

Теплопоглощающее стекло - защитное листовое стекло, предназначенное для уменьшения проникновения теплового излучения. По целевому назначению теплопоглощающее стекло очень близко к только что описанным солнцезащитным стёклам, но отличается от них уменьшенным светопропусканием не столько видимой части спектра, сколько инфракрасных лучей. Оно имеет голубой цвет с бронзовым или серым оттенком, светопропускание не превышает 70%. Прочие характеристики сравнимы с выпускаемым по ГОСТ 111-2001 плоским листовым стеклом. Теплопоглощающее стекло изготавливается по ТУ 21-23-23-81 из окрашенной стекломассы способом вертикального термического формования.

Тонированное стекло (tinted glass) - также часто называемое тонированным в массе стеклом, представляет собой окрашенное стекло с пониженным коэффициентом светопропускания. Требуемый цвет придаётся путём введения красителей в процессе стекловарения. Кроме того, стекло может быть тонировано нанесением специальных покрытий (тонирующих пленок или напылённых тонких металлических слоёв), но в этом случае оно называется тонированным, а не тонированным в массе стеклом.

Узорчатое прокатное стекло (figured rolled glass) - листовое бесцветное, цветное или полупрозрачное прокатное стекло, имеющее на одной или обеих сторонах декоративную обработку всей поверхности в виде рельефного закономерно повторяющегося узора. Такое стекло бывает разных цветов, рисунков, и толщины, а также может иметь различную светопропускаемость. Узорчатое стекло производится в полном соответствии с ГОСТ 5533-79 в виде листов длиной от 600 до 1600 мм для стёкол толщиной 3, 4, 5 и 6 мм, и, кроме того, для стёкол толщиной 3 и 4 мм в виде листов шириной от 400 до 1200 мм. Для стёкол толщиной 5 и 6 мм возможно производство листов длиной от 600 до 2200 мм и шириной от 400 до 1600 мм. Химические составы прокатных, узорчатых и армированных стёкол мало отличаются друг от друга. Физико-химические свойства узорчатого и армированного стекла такие же, как у листовых оконных стекол, при этом светопрозрачность узорчатого стекла понижена. Коэффициент общего светопропускания стекла, имеющего узор на одной поверхности, составляет 0,75, а на обеих поверхностях - 0,65, так как узорчатое стекло должно пропускать и рассеивать свет.

Фацет (фацетная огранка, фацетирование) - специальная обработка кромки стекла, позволяющая художественно изменить поверхность всего изделия потоками преломленного в созданных гранях света. Фигурным фацетом называют особо сложную обработку с высокой точностью исполнения криволинейных поверхностей.

Флоат-стекло (float glass) - листовое стекло, получаемое формованием ленты стекломассы на расплаве металла при управляемой температуре в защитной атмосфере. Также называется термополированным стеклом. Наиболее распространенный вид стекла, получаемый флоат-методом, при котором стекло при выходе из печи плавления выливается на поверхность расплавленного олова и затем поступает через зону охлаждения на дальнейшую обработку. Флоат-стекло характеризуется исключительной ровностью и отсутствием оптических дефектов. Оно не нуждается в последующей шлифовке, в отличие от стекла, производимого вытягиванием. В 1959 году Алистером Пилкингтоном, основателем ставшей впоследствии всемирно известной английской фирмы "Pilkington", был разработан принципиально новый способ получения полированного стекла методом формования ленты стекла на расплаве олова, получивший название флоат-процесса ("плавающего стекла"). Новый метод оказался настолько перспективным, экономически рентабельным, технически совершенным, что он всего за 10-15 лет полностью заменил механические конвейеры по обработке стекла и стал доминирующим в мире. Впервые такой способ формования стекла на расплаве был предложен задолго до разработки фирмы "Пилкингтон". В 1902 г. американские изобретатели В. Хил и А. Хичкок (независимо друг от друга) запатентовали способ и устройство для получения листового стекла на расплаве металла. Согласно их разработкам, подходящим металлом для формования ленты стекла могли явиться олово или его сплавы с медью. Однако, отсутствие в то время технических устройств для осуществления этого процесса, недостаточная изученность физико-химических явлений, протекающих при формовании ленты стекла, не позволили осуществить на практике предложенный способ. Примечательно, что в том же 1902 году одновременно с вышеуказанными Хилом и Хичкоком свой метод промышленного производства стекла вытягиванием предложил Фурко.

Метод Фурко - разработанный в 1902 г. Эмилем Фурко метод промышленного производства листового стекла путём вытягивания по вертикали в виде непрерывной ленты из стекловаренной печи через прокатные вальцы. Пройдя через шахту охлаждения стекло разрезалось на листы с последующей шлифовкой и полировкой. Толщина готового стекла регулировалась изменением скорости вытягивания, а само стекло также называлось тянутым стеклом. Метод широко применялся для получения стёкол вплоть до появления в 1959 г. вышеописанного флоат-процесса, повсеместным внедрением которого и был вытеснен.

Фьюзинг - технология спекания стекла, при которой составленный из нескольких отдельных разноцветных стекол рисунок запекается в специальной печи при температуре 800 °С в единое целостное изделие. Поскольку перед спеканием все детали будущего изделия выкладываются на стекле-основе, фьюзинг не требует использования металлического профиля, как, например, техника витража.

Чистое стекло (сlear glass) - прозрачное бесцветное стекло. Суперчистое стекло (еxtra-clear glass) - прозрачное бесцветное стекло с пониженным содержанием железа, за счет чего достигается его повышенная прозрачность.

Электрохромное стекло - светотехническая установка, представляющая собой стеклопакет, конструктивно состоящий из двух стекол, соединенных специальной плёнкой. Плёнка является полимерной композицией с небольшими вкраплениями жидких кристаллов. Вся установка функционирует при напряжении 9-12 В и подключается к обычной (бытовой) электросети напряжением 220 В. В выключенном состоянии стекло непрозрачное матовое или молочно-белого цвета, потому что жидкие кристаллы расположены беспорядочно и рассеивают падающий на них свет во всех направлениях. Под действием электрического тока кристаллы выравниваются и свет беспрепятственно проходит сквозь стекло. Светопропускание в рабочем состоянии составляет около 85%, что сопоставимо с обычными стёклами. Переход из рабочего состояния в нерабочее и обратно осуществляется очень быстро. Установку нельзя подвергать инсоляции (облучению прямым солнечным светом), так как под воздействием прямых солнечных лучей кристаллы распадаются.

Стекло "Метелица" - декоративное стекло отечественного производства с волнообразным неповторяющимся узором с матовыми выступающими участками. Узор создает частичное рассеивание света и ограничивает сквозную видимость через стекло. "Метелица" может производиться с зеркальным алюминиевым покрытием по ТУ 21-23-70-82. Выпускается в виде листов с максимальными размерами 1500х1300 мм. В зависимости от типа узора толщина стекла колеблется от 3 до 8 мм.

Стекло "Мороз" - декоративное узорчатое стекло отечественного производства. Название стеклу дал неповторяющийся узор на одной из его поверхностей, напоминающий иней. Благодаря этому узору стекло "Мороз" рассеивает свет и исключает сквозную видимость. Выпускается по ОСТ 21-24-85 бесцветным или окрашенным толщиной от 3 до 6 мм, с максимальным размером листов 1800х1000 мм.

"Мягкое" самоочищающееся стекло - особое стекло, впервые в мире представленное в 2002 году английской фирмой Pilkington. Уникальные свойства стекла Pilkington Activ получены методом магнетронного напыления тонкого прозрачного покрытия оксида титана. Под воздействием ультрафиолетового излучения этот материал провоцирует химическую реакцию, разлагающую органические соединения на поверхности стекла. Во время дождя вся грязь смывается. Таким образом, этот вид стёкол не нуждается в очистке специальными средствами.

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.

Наружные функциональные покрытия наносятся обычно уже после изготовления самих стекол, а некоторые элементы и составы интегрируются в жидкую расплавленную массу силикатной смеси. Иногда изделия проходят дополнительную термическую обработку ради придания им улучшенных характеристик. Все зависит от технологии и того, какой тип стекла необходимо получить на выходе. На текущий момент стабильным спросом пользуются несколько видов этой продукции, в этой статье будет представлена основная информация о каждом из них.

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.

Сетка бывает крученной или сварной с разной площадью и формой ячеек и располагается параллельно поверхности листов. Она не делает стекло намного прочнее, но вместе с тем не дает ему осыпаться при разбитии и становится дополнительной преградой на пути злоумышленников во внутренние помещения. Армированное стекло бывает прозрачным, матированным и цветным и при этом имеет гладкую или рельефную поверхность.

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
Любой материал, который при охлаждении переходит из жидкого состояния в твердое без кристаллизации, правильно называть стеклом независимо от его химического состава. Под это определение подпадают как органические, так и неорганические материалы. Однако стекла, используемые в широком обиходе, почти всегда изготавливают из неорганических оксидов.
СВОЙСТВА
Широкая употребительность стекла обусловлена неповторимым и своеобразным сочетанием физических и химических свойств, не свойственным никакому другому материалу. Например, без стекла, вероятно, не существовало бы обычного электрического освещения в том виде, в каком мы его знаем. Не было найдено никакого другого материала для колбы электрической лампы, который объединял бы в себе такие важные качества, как прозрачность, теплостойкость, механическая прочность, хорошая свариваемость с металлами и дешевизна. Аналогично, прецизионные оптические элементы микроскопов, телескопов, фотоаппаратов, кино- и видеокамер и дальномеров в отсутствие стекла, вероятно, не из чего было бы изготовить. Все указанные выше свойства в конечном счете связаны с тем фактом, что стекла являются аморфными, а не кристаллическими материалами. При комнатной температуре стекло представляет собой твердый хрупкий материал и обычно остается таковым при повышении температуры вплоть до 400° С. Однако при дальнейшем нагреве стекло постепенно размягчается, вначале почти незаметно, пока, наконец, не становится вязкой жидкостью. Процесс перехода стекла из твердого состояния в жидкое не характеризуется сколько-нибудь определенной температурой плавления. При правильном охлаждении жидкого стекла этот процесс происходит в обратном направлении также без кристаллизации (деаморфизации).
ПРОИЗВОДСТВО СТЕКЛА
Сырьевые материалы. Смесь, или шихта, из которой приготавливается стекло, содержит некоторые главные материалы: кремнезем (песок) почти всегда; соду (оксид натрия) и известь (оксид кальция) обычно; часто поташ, оксид свинца, борный ангидрид и другие соединения. Шихта также содержит стеклянные осколки, остающиеся от предыдущей варки, и, в зависимости от обстоятельств, окислители, обесцвечиватели и красители либо глушители. После того как эти материалы тщательно перемешаны друг с другом в требуемых соотношениях, расплавлены при высокой температуре, а расплав охлажден достаточно быстро, чтобы воспрепятствовать образованию кристаллического вещества, получается целевой материал - стекло. Хотя песок внешне не похож на стекло, большинство распространенных стекол содержат от 60 до 80 мас.% песка, и этот материал как бы образует остов, относительно которого протекает процесс стеклообразования. Стеклообразующий песок - это кварц, наиболее распространенная форма кремнезема. Он подобен песку с морского пляжа, из которого, однако, удалено большинство посторонних примесей. Оксид натрия Na2O обычно вводится в шихту в виде кальцинированной соды (карбоната натрия), однако иногда используется бикарбонат или нитрат натрия. Все эти соединения натрия разлагаются до Na2O при высоких температурах. Калий применяется в форме карбоната или нитрата. Известь добавляется в виде карбоната кальция (известняка, кальцита, осажденной извести) либо иногда в виде негашеной (CaO) или гашеной (Ca(OH)2) извести. Главные источники монооксида бора для производства стекла - бура и борный ангидрид. Оксид свинца обычно вводится в шихту в виде свинцового сурика или свинцового глета.
Типы стекол. Кварцевое стекло. Стекло, состоящее из одного только кремнезема, правильно называть плавленым кварцем или кварцевым стеклом. Это простейшее стекло по своим химическим и физическим свойствам, и оно обладает многими необходимыми параметрами: не подвергается деформированию при температурах вплоть до 1000° С; его коэффициент теплового расширения очень низок, и поэтому оно обладает стойкостью к термоудару при резком изменении температуры; его объемное и поверхностное удельные электрические сопротивления весьма высоки; оно отлично пропускает как видимое, так и ультрафиолетовое излучение. К сожалению, кварцевое стекло с большим трудом плавится и перерабатывается в изделия. Высокая стоимость кварцевого стекла ограничивает его применение изделиями специального назначения, такими, как химико-лабораторная посуда, ртутные лампы и компоненты оптических систем, работающие при высоких температурах.
Натриево-силикатные стекла. Натриево-силикатные стекла получают сплавлением кремнезема (оксида кремния) и соды (оксида натрия). Смесь 1 части оксида натрия (Na2O) с 3 частями оксида кремния (SiO2) плавится при температуре, на СТЕКЛО900° С более низкой, чем чистый кремнезем; оксид натрия действует как сильный флюс. К сожалению, такие стекла растворяются в воде, и хотя они чрезвычайно важны для промышленного применения, из них нельзя изготавливать большинство изделий.
Известковые стекла. Древние стеклоделы обнаружили, что водорастворимость натриево-силикатных стекол можно устранить добавлением извести. Анализы древних стекол показывают поразительное сходство их химического состава с составом современных стекол, хотя современные стеклоделы, в отличие от древних, знают также, что добавление небольших количеств других оксидов, например оксида магния MgO, оксида алюминия Al2O3, оксида бария BaO, дополнительно повышает качество стекла. Если главные ингредиенты шихты - оксиды Na2O, CaO и SiO2, то получаемые стекла называются натриево-известково-силикатными, натриево-известковыми или просто известковыми стеклами независимо от присутствия других составляющих. С небольшими изменениями в составе эти стекла широко используются для изготовления листового и зеркального стекла, стеклотары, колб электроламп и многих других изделий. Эти стекла относительно легко плавятся и перерабатываются в изделия, а сырьевые материалы для них недороги. Вероятно, 90% производимого сегодня стекла является известковым.
Свинцовые стекла. Свинцовые стекла изготавливают сплавлением оксида свинца PbO с кремнеземом, соединением натрия или калия (содой или поташем) и малыми добавками других оксидов. Эти свинцово-натриево(или калиево)-силикатные стекла дороже известковых стекол, однако они легче плавятся и проще в изготовлении. Это позволяет использовать высокие концентрации PbO и низкие - щелочного металла без ущерба для легкоплавкости. Такой состав поднимает диэлектрические свойства материала до такого уровня, что делает его одним из лучших изоляторов для использования в радиоприемниках и телевизионных трубках, в качестве изолирующих элементов электроламп и конденсаторов. Высокое содержание PbO дает высокие значения показателя преломления и дисперсии - двух параметров, весьма важных в некоторых оптических приложениях. Те же самые характеристики придают свинцовым стеклам сверкание и блеск, украшающие самые утонченные изделия столовой посуды и произведения искусства. Большинство стекол, называемых хрусталем, являются свинцовыми.

Боросиликатные стекла. Стекла с высоким содержанием SiO2, низким - щелочного металла и значительным - оксида бора B2O3 называются боросиликатными. Борный ангидрид действует как флюс для кремнезема, так что содержание щелочного металла в шихте может быть резко уменьшено без чрезмерного повышения температуры расплавления. В 1915 фирма "Корнинг гласс уоркс" начала производить первые боросиликатные стекла под торговым названием "пирекс". В зависимости от конкретного состава стойкость к термоудару таких стекол в 2-5 раз выше, чем у известковых или свинцовых; они обычно намного превосходят другие стекла по химической стойкости и имеют свойства, полезные для применения в электротехнике. Такое сочетание свойств сделало возможным производство новых стеклянных изделий, в том числе промышленных труб, рабочих колес центробежных насосов и домашней кухонной посуды. Зеркало крупнейшего телескопа в мире на г. Паломар в Калифорнии изготовлено из стекла сорта "пирекс".
Другие стекла. Существуют много других типов стекол специального назначения. Среди них - алюмосиликатные, фосфатные и боратные стекла. Производятся также стекла с разнообразной окраской для изготовления линз, светофильтров, осветительного оборудования, косметической тары и домашней утвари.
Варка. Стекло варится путем выдерживания смеси сырьевых материалов при высоких температурах (от 1200 до 1600° С) в течение продолжительного времени - от 12 до 96 ч. Такой режим обеспечивает протекание необходимых химических реакций, в результате чего сырьевая смесь приобретает свойства стекла.

В древние времена варка производилась в глиняных горшочках глубиной и диаметром 5-7 см. В настоящее время применяются шамотные горшки гораздо больших размеров, вмещающие от 200 до 1400 кг шихты, для производства оптического, художественного и других видов стекла специального состава. В одной печи могут выдерживаться от 6 до 20 горшков. Большие массы стекла варятся в ванных печах непрерывного действия. Постоянный уровень расплавленного стекла в ванне поддерживается путем непрерывной подачи шихты на одном из концов установки и извлечения готового продукта с той же скоростью из другого конца; в таком режиме некоторые стекловаренные печи работали в течение пяти лет, прежде чем возникала необходимость в ремонте. Крупные печи, иногда вмещающие несколько сот тонн расплавленного стекла, приспосабливаются к интенсивному механическому производству. Как горшковые, так и ванные печи обычно нагреваются сжиганием природного газа или мазута.
Переработка в изделия. В отношении переработки в изделия стекло отличается от большинства других материалов двумя особенностями. Во-первых, оно должно перерабатываться, будучи чрезвычайно горячим и полужидким. Во-вторых, операции формования должны выполняться за короткие периоды, длящиеся от нескольких секунд до, самое большее, нескольких минут, - за это время стекло охлаждается до состояния твердого тела. При необходимости дальнейшей обработки стекло вновь должно быть нагрето. В расплавленном состоянии стекло может быть вытянуто в длинные нити, обладающие гибкостью при высокой температуре, извлечено из общей массы погруженным в него инструментом в виде небольшого сгустка, подцеплено концом стеклодувной трубки либо разлито в формы для получения отливок или прессовок. Поскольку стекло легко сплавляется с металлом, отдельные части сложного изделия соединяются друг с другом после повторного нагрева, благодаря которому также обеспечивается чистота соединяемых поверхностей. Вращение заготовки с постоянной скоростью при обработке придает изделию осесимметричную форму. Готовые стеклянные изделия подвергаются процессу отжига со стадией медленного охлаждения для релаксации напряжений. За все время производства стекла были созданы четыре главных метода его обработки: выдувание, прессование, прокатка и литье. Первые три метода используются как в мелкосерийном ручном, так и в непрерывном машинном производстве. Литье, однако, трудно приспособить к крупносерийному производству.

Последние достижения. В разработке средств механизации для быстрого и дешевого производства стеклянных изделий в 20 в. было достигнуто больше успехов, чем за всю предыдущую историю стекольного дела. В 1900-х годах, хотя уже были заложены основы механизации технологических процессов и массового производства, стекло все еще использовалось главным образом для получения только пяти видов изделий: бутылок, столовой посуды, окон, линз и украшений. С тех пор стекло стало производиться многими предприятиями и нашло применение буквально в тысячах различных областей. Теперь стекло легко приспосабливают к требованиям заказчика. Оно может быть прозрачным, полупрозрачным или непрозрачным, окрашенным или бесцветным. Некоторые виды стекла так же легки, как алюминий, а другие так же тяжелы, как чугун; есть стекла, по прочности превосходящие сталь. Из них изготавливаются волокна в 10 раз тоньше человеческого волоса и листы, столь же тонкие, как бумага. Стеклянные изделия могут быть крошечными, хрупкими и легкими или такими массивными, как сплошное 508-сантиметровое, 20-тонное зеркало Паломарского телескопа.

Плоское стекло. В течение и сразу после Первой мировой войны были разработаны новые и полностью непрерывные методы изготовления как оконного, так и зеркального стекла. В 1928 было создано многослойное безосколочное стекло для автомобилей. Вскоре после этого было освоено производство закаленного плоского стекла путем термообработки (закалки с высоким отпуском) твердых полированных листов. Этот процесс повышает прочность в несколько раз и дает продукт с исключительно высокими гибкостью и стойкостью к истиранию и всем видам механического и теплового удара. Когда такое стекло разбивается, оно распадается не на длинные, острые осколки, как обычное стекло, а на маленькие округлые кусочки, которые относительно безвредны. Отпуск оказывается эффективным при упрочнении не только плоского стекла, но и кухонной посуды, мерного стекла, линз защитных очков и круглых колб светильников. Стеклопакеты, заменяющие вставные оконные переплеты, - сравнительно новая разработка конструкции с плоским стеклом. Они состоят из двух или более листов стекла, герметично соединенных по периметру рамкой. Пространство между листами заполняют очищенным и осушенным воздухом. По сравнению с одинарным остеклением стеклопакеты уменьшают теплопотери почти на 50% и надолго избавляют от проблем, связанных с применением наружного оконного переплета, проникновением пыли и конденсацией влаги.
Стеновые стеклоблоки. Производство стеновых стеклоблоков и стекловолокна началось в 1931. Трудно вообразить два других вида стеклянных изделий, столь непохожих друг на друга. Стеновые стеклоблоки массивны и изготовляются сваркой двух прессованных полублоков с образованием герметической полости между ними. Такие элементы монтируются при строительстве с использованием обычных инструментов и материалов. Получаемые из них "стены дневного света" пропускают большую часть падающего на них солнечного излучения, но уменьшают его яркость, обеспечивают хорошую теплоизоляцию и практически исключают конденсацию влаги. Эти полезные свойства обусловили широкое использование стеновых стеклоблоков как элементов строительных конструкций.
Стекловолокно. В отличие от бытового стекла стекловолокно обычно изготавливается в форме нитей диаметром меньше 1 мкм. Поскольку каждое волокно представляет собой, по существу, сплошной стеклянный стержень, в объеме оно обладает всеми свойствами стекла. Стекловолокно термостойко и негорюче. Оно не поглощает влаги, не гниет и не подвержено химическому разложению. Оно атмосферо-, кислото-, масло- и коррозионностойко, а также не проводит электричества. Из стекловолокна можно изготавливать нити, ленты, оплетки и корд. Из несколько более толстых, коротких волокон получают упругую ватоподобную массу, называемую стекловатой. В такой форме стекловолокно - отличный теплоизолятор. Различные виды стекловолокна в сочетании с асбестом, слюдой, пластмассами и силиконами дают превосходные композиционные материалы. Действительно, материалы, состоящие из параллельных стеклянных нитей, внедренных в сложный полиэфир или другую матрицу, по прочности на единицу массы могут быть намного прочнее обычных конструкционных материалов, включая сталь, алюминий, магний и титан. Армированные стекловолокном пластмассы этого типа теперь широко используются для изготовления деталей самолетов и ракет, труб, резервуаров, корпусов лодок и строительных панелей. Промышленность стекловолокон выросла с удивительной быстротой ввиду широкого применения этого вида стекла в композиционных материалах.
Специальное кварцевое стекло. В 1939 был изобретен еще один замечательный вид стекла, названный 96%-м кварцевым стеклом. Этот продукт по своим свойствам практически эквивалентен чистому плавленому кварцу, однако он может производиться дешевле и с большим разнообразием форм и размеров. Стойкость к термоудару этого вида стекла настолько велика, что после нагрева до точки размягчения его можно сразу же опустить в холодную воду, не вызвав разрушения. Удельное электрическое сопротивление и химическая стойкость этого вида стекла также весьма высоки. Некоторые разновидности 96%-го кварцевого стекла обладают исключительно высоким пропусканием в середине ультрафиолетовой области спектра, что позволяет использовать такое стекло в солнечных и бактерицидных лампах, лабораторном оборудовании и специальных электротехнических изделиях.
Пеностекло. Пеностекло - еще один продукт изобретательности стеклоделов - по структуре похоже на хлеб и может распиливаться на куски нужного размера. Разработанное в 1940, это стекло так мало весит, что не тонет в воде, и все же является жестким, не горит и не выделяет запахов. Такая аномалия свойств создается после смешения тонко измельченных кокса и стекла и нагрева смеси до высокой температуры. Смесь мучнистого вида расплавляется, превращаясь в черную пену, которая заполняет объем формы и потом застывает. В результате получается твердый ячеистый материал с сотнями тысяч заполненных воздухом изолированных ячеек на 1 дм3. После снятия форм блоки пеностекла разрезаются до нужных размеров. Этот замечательный продукт весит примерно столько же, сколько весит пробка, и во время Второй мировой войны использовался в качестве заменителя пробки, а также пробковой древесины, пористой резины и капка. Как и пробка, пеностекло - отличный изолятор. Однако в отличие от пробки на него не влияют сырость и конденсация влаги, так что оно очень подходит для обкладки холодильных камер и бытовых холодильников. Пеностекло в равной мере успешно может применяться и для высокотемпературной теплоизоляции вплоть до 425° С, поскольку оно не только не горит, но и заглушает огонь. Новый сорт пеностекла содержит 99% кремнезема и может использоваться при температуре до 1200° С.
Металлизация. На поверхность стекла можно наплавить тонкий слой металла; при этом соединение получается настолько прочным, что к металлическому покрытию можно припаять довольно массивные металлические детали. Этот метод широко применяется в радио- и электротехнической промышленности.
Проводящие покрытия. Был открыт целый ряд необычных применений стекла в связи с тем, что ему можно придать свойство поверхностной проводимости. Это достигается напылением на поверхность стеклянного изделия тонкого, прозрачного, почти невидимого слоя оксида металла. Такое покрытие весьма долговечно и имеет поверхностное сопротивление в пределах от 10 до 100 Ом/см2. При обычных температурах можно использовать известковое стекло, а при высоких - боросиликатное. Изготовленные из такого стекла панели лучистого нагрева могут работать при температурах до 350° С. Подобные панели - хороший источник энергии длинноволнового инфракрасного излучения, которое большинство веществ и сред поглощает с эффективностью 90% и более. Таким способом изготавливаются настольные стеклянные излучатели и вспомогательные нагреватели для помещений. Проводящие покрытия, нанесенные на ветровые стекла самолетов, сохраняют их теплыми и свободными от льда.
Электротехнические изделия. Стеклянные колбы широко используются в качестве оболочек для ламп накаливания и электронно-лучевых трубок. Проволочные резисторы, трансформаторы, конденсаторы, реле и переключатели могут заключаться в оболочки из отпущенного стекла с выводами через стеклянные изоляторы. Крупные проходные изоляторы массой до 22 кг, рассчитанные на сильные токи и высокие напряжения, изготавливаются путем центробежной отливки стекла вокруг металлических втулок. С применением стекла изготавливаются конденсаторы как постоянной, так и переменной емкости. В конденсаторах постоянной емкости используется листовое стекло толщиной до 0,025 мм. Конденсатор переменной емкости состоит из изготовленной с жестким допуском стеклянной трубки, часть внешней поверхности которой металлизируется для образования одной обкладки. Внутрь трубки вставляется стержень из латуни или инвара, образующий вторую обкладку. Стеклянные трубки или стержни с нанесенной на них углеродной, металлической или металлооксидной пленкой используются в качестве резисторов.
Светочувствительные стекла. В 1947 было обнаружено, что стекла некоторых составов при воздействии ультрафиолетового излучения образуют скрытое изображение, которое может быть проявлено путем нагрева стекла чуть выше температуры отжига. Скажем, на стекло можно наложить фотографический негатив и облучить его ультрафиолетом, а потом нагреть стекло; в результате в объеме стекла появится воспроизведенное в цвете изображение. Цвет изображения зависит от вида светочувствительного металла, введенного в шихту. Один из составов дает опаловое стекло такой природы, что разбавленная фтористоводородная кислота протравливает облученную часть раз в пятнадцать быстрее, чем необлученную. Эта огромная разница в растворимостях позволяет осуществлять химическое травление. Таким способом в стекле можно вытравливать отверстия размером меньше половины среднего диаметра человеческого волоса в количестве до 100 тыс. отверстий на 1 см2. Стекла этого типа используются для изготовления световых табло, именных табличек и декоративных плиток, а также в качестве чувствительных элементов дозиметров. После воздействия проникающего излучения некоторые из таких стекол ярко светятся при облучении ультрафиолетовым светом, а другие меняют свой цвет. Интенсивность флуоресценции или степень изменения окраски пропорциональна полученной дозе облучения.
Стеклокерамика. Это гибридное название относится к материалам, которые вначале были произведены как стекла, а потом во всей своей массе переведены в кристаллическое состояние. Они выпускаются фирмой "Корнинг гласс уоркс" под зарегистрированными торговыми названиями "пирокерамика" и "фотокерамика". Сырьевые материалы для изготовления стеклокерамики примерно те же, что и для изготовления стекла, однако включают некоторые дополнительные добавки, играющие роль зародышеобразователей. После формования одним из обычных способов - прессования, выдувания или прокатки - изделие нагревается до температуры образования ядер кристаллизации. В 1 см3 изделия образуются миллиарды таких ядер, которые вырастают до мельчайших кристаллов, хотя никакой видимой кристаллизации не происходит. Затем температура повышается, и во всем объеме стеклообразного изделия начинается кристаллизация вокруг кристаллов-зародышей. Процесс продолжается до тех пор, пока растущие кристаллы не наталкиваются друг на друга и вся масса изделия не становится кристаллической за исключением малых областей стеклообразной матрицы на границах кристалла. Температуры переработки, зародышеобразования и кристаллизации зависят от состава стекла. В некоторых случаях образование ядер кристаллизации производится воздействием рентгеновского или ультрафиолетового излучения с последующей термообработкой. В отличие от обычной керамики, стеклокерамика не имеет пор, а ее кристаллы меньше размером и более однородны. По сравнению со стеклом-основой стеклокерамика тверже, не деформируется до более высоких температур и в несколько раз прочнее. Одним из первых ее применений были обтекатели ракет. Теперь широко используется стеклокерамическая посуда, которую можно переставлять из холодильника прямо на плиту. Лабораторная посуда, цилиндры двигателей и даже шарикоподшипники изготавливаются из стеклокерамики. Эти разработки - главное достижение в технологии стекла.
См. также