Разновидность стекла и его применение. Виды стекла и область его применения

Ни один ремонт не обходится без использования стекла. Для интерьера помещений используют так называемое строительное стекло. Однако для разных целей необходимы разные виды стекол. О них вам и расскажет Страна Советов.

Выделяют пять функций стекла , согласно которым и классифицируют виды стекол. Это:

теплоизоляция в зимнее время
защита комнаты от перегрева в летнее время
звукоизоляция
обеспечение безопасности
эстетическая функция

В зависимости от того, какая функция стекол в интерьере для вас наиболее приоритетна, вы можете выбрать различные виды стекол.

Конечно, самые известные виды стекол — это листовое оконное и витринное стекло. Листовое оконное стекло используется для остекления окон и . Оно прозрачно и бесцветно (допустим легкий голубоватый или зеленоватый оттенок). Витринное стекло толще оконного, также оно полированное. Обе поверхности полированного стекла тщательно шлифуют и полируют, за счет этого изображение не искажается, когда вы смотрите сквозь такое стекло.

Для теплоизоляции используют К-стекло. Это стекло высокого качества имеет прозрачное покрытие, которое хорошо пропускает солнечный свет, но не выпускает наружу тепло.

Армированное стекло очень прочное за счет металлической проволочной сетки, расположенной внутри листа. Оно в основном используется не в квартирах, а, скажем, на лестничных площадках — там повышенная прочность и огнестойкость особенно важны. Перед установкой армированного стекла нужно особенно тщательно сделать замеры, т.к. его очень тяжело резать. Другой вид прочного стекла — закаленное стекло — подвергают воздействию высоких температур. За счет этого оно становится гораздо прочнее (увеличивается прочность на изгиб и на удар), к тому же, повышается термостойкость такого стекла.

Также в интерьере часто используют такие виды стекол, как цветное стекло и узорчатое стекло. Листовое узорчатое стекло применяют, к примеру, для изготовления . Оно не абсолютно прозрачно благодаря рельефному узору. Узор может располагаться на одной или обеих сторонах стекла. Такое стекло надежно защитит вас от посторонних глаз. Цветное, или тонированное стекло может иметь разный цвет — зеленый, голубой, розовый… Для того чтобы получить цветное стекло, в процессе варки в него кладут специальные добавки. Также цветное стекло может быть двухслойным (бесцветный слой дополняется тонким цветным). Тонированное стекло хорошо использовать для .

Такие виды стекол, как марблит и стемалит — непрозрачны. Марблит, или стекломрамор имеет темный цвет (черный, темно-зеленый) и имитирует естественный камень (мрамор или гранит). Марблит может иметь гладкую, рифленую, кованую или мелкоузорчатую поверхность. Задняя сторона марблитовой плитки — рифленая, так легче сажать его на раствор. Чаще стекломрамор используется для облицовки нежилых помещений (магазинов, больниц и т.п.). Стемалит — это закаленное стекло, покрытое с одной стороны эмалевой краской. Благодаря термообработке стемалит хорошо сохраняет цвет, стоек к воздействию высоких температур и атмосферных явлений, поэтому тоже используется для облицовки.

Также для отделки помещений используют облицовочные коврово-мозаичные плитки и зеркальное стекло. Из коврово-мозаичных плиток можно делать декоративные панно. Поверхность плиток может быть гладкой, рифленой, блестящей или матовой, цвет — практически любым. Зеркальное стекло отражает свет за счет серебряного покрытия, на которое наносят медь и защитный слой краски. Зеркальные стеклянные плиты используют для монтажа .

Очень интересен такой вид стекла, как увиолевое стекло. Оно пропускает ультрафиолетовые волны в биологической области спектра, благодаря чему его можно использовать в детских садах, школах, больницах, поликлиниках и т.п.

В зависимости от особенностей стеклянных листов и используемого профиля различают такие виды стекол, как стеклоблоки, стеклопакеты, многослойное стекло, профилированное стекло, стеклянные полотна для дверей и стевит (стекловолокнистый лист). Профилированное стекло оснащено профилем швеллерного, ребристого или коробчатого типа (стекор). Стеклоблоки (стеклянные пустотные блоки) имеют герметически закрытую полость и свариваются из двух отпрессованных пластин. Они чем-то похожи на стеклопакеты , состоящие из листовых стекол, которые герметично склеены, спаянны или сварены. Чаще всего стеклопакеты используют в .

Многослойные стекла склеены из нескольких листовых стекол при помощи промежуточной пленки под воздействием высокого давления и температуры. Оно более безопасно, так как при разбивании за счет пленки не разлетается на куски, а также улучшает тепло- и звукоизоляцию. Стекловолоконный лист (стевит) изготавливается из двух листовых стекол с прокладкой из стекловолокна, соединенных герметиком. Для окантовки используется эластичная водостойкая лента. Стевит обладает светорассеивающим свойством.

Стеклянные полотна для дверей изготавливаются из закаленного стекла повышенной толщины. У них обработаны кромки, а также сделаны вырезы для удобства монтажа.

Зная основные виды стекол, вы никогда не ошибетесь с выбором строительного стекла для ремонта!

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.

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.

Листовое стекло:

Оконное, толщиной 2 6 мм, светопропускание 84 90 %;

Витринное, толщиной 5 15 мм, размером 3,5 4,5 мм;

армированное металлической сеткой из хромированной или никелированной проволоки – применяется для остекления фонарей промзданий;

рифленое – применяется для остекления дверей;

Закаленное, полученное быстрым нагревом до 540 560 ˚С с последующим резким охлаждением – применяется для изготовления дверных полотен, в автомобильной промышленности.

Изделия из стекла:

Пустотелые стеклянные блоки – применяются для остекления переходов между зданиями, лестничных клеток и т.п.;

Профильное стекло – применяется для сооружения перегородок;

Стеклянные трубы – основное применение в химической промышленности;

Стеклянная вата – материал, состоящий из тонких гибких нитей (5 6 мкм) – применяется как тепло- и звукоизоляционный материал, заполнитель для легких штукатурных растворов, для производства стеклопластиков;

Плитки «стеклокремнезит» – цветные непрозрачные плиты, имитирующие структуру полированных горных пород, получаемые плавлением с последующей кристаллизацией цветных стеклянных гранул, которые применяются для облицовки фойе и вестибюлей общественных зданий;

Стеклянная эмалированная плитка с размерами 150х150 мм и 10х75 мм, нарезанная из отходов листового стекла – применяется для облицовки стен помещений с повышенными санитарно – гигиеническими требованиями, либо с повышенной кислотно – щелочной агрессией;

Стеклопакеты – это элементы из двух или трех стекол с промежутками 15 20 мм, соединенных между собой герметично по периметру – применяются для остекления зданий, при этом они практически не замерзают, не запотевают, их применение удешевляет процесс остекления и снижает расход древесины в 1,5 2 раза.

4.5. Материалы и изделия из шлаковых расплавов

ТЕРМОЗИТ – шлаковая пемза, ячеистый материал, получаемый вспучиванием расплавленного шлака парами воды при быстром его охлаждении – применяется в виде щебня как заполнитель для легких бетонов. Термозит, армированный стальной сеткой, может выпускаться любой конфигурации и профиля в специальных формах при использовании для вспучивания шлакового расплава.

ШЛАКОВАЯ ВАТА – материал, состоящий из тончайших волокон, получаемых из огненно – жидких шлаков дутьевым способом – применяется как теплоизоляционный материал.

4.6. Ситаллы и шлакоситаллы

Понятие о получении ситаллов.

Ситаллы получают путем направленной кристаллизацией стекол, или расплавов различных составов, протекающей во всем объеме отформованного изделия.

Микроструктура ситаллов характеризуется наличием мельчайших кристаллов, равномерно распределенных во всем объеме стекла. Средний размер кристалла в ситаллах 1 2 мкм, в то время как толщина прослойки из стекла не превышает десятых долей микрона. Благодаря беспорядочной ориентации отдельных кристалликов ситаллы как и стекло изотропны.

Для изготовления ситаллов применяются те же исходные компоненты, что и для варки стекла, только в шихту вводятся катализаторы кристаллизации (соединения титана, лития, циркония и др.), которые растворяются в расплавленной стекломассе.

Принципиальная схема получения ситаллов:

Варка стекла из шихты, содержащей катализатор кристаллизации;

Формование изделий одним из обычных методов;

Медленное охлаждение изделия до температуры максимального выделения центров кристаллизации и выдержка при этой температуре один час;

Дальнейшее охлаждение до температуры, соответствующей максимальной скорости роста кристаллов, и выдержка при этой температуре до возможно более полного завершения процесса кристаллизации;

Охлаждение до комнатной температуры, быстрое – для тонкостенных изделий, медленное – для массивных.

Регулируя режимы термообработки можно изменить степень кристаллизации, размеры кристаллов, что отражается на свойствах изделий.

Свойства ситаллов и изделий из них.

Ситаллы обладают благоприятным сочетанием многих свойств: высокой механической прочностью, термостойкостью, высокой температурой размягчения, химической стойкостью. Они выдерживают сравнение с легированными сталями, черными металлами, алюминием. Ситаллы подвержены действию только плавиковой кислоты. Термостойкость их от 200˚С до 700˚С и даже 1100˚С.

Применение: в химической и нефтехимической промышленности, для фундаментов особо точных станков, в качестве трубчатки для теплообменников.

Полученные ситаллы, поглощающие нейтроны, отличающиеся жаростойкостью и способностью герметически паяться со сталью. Применяются они в ядерных реакторах и для устройства биологической защиты.

Шлакоситаллы.

Сырье – металлургические шлаки с корректирующими добавками и катализаторами кристаллизации. Шлакоситаллы обладают высокой износоустойчивостью, высокой прочностью, химической стойкостью, высокой атмосфероустойчивостью, теплопроводностью до 750˚С, не обладают токсичностью. Плотность ситаллов 2,5 2,6 г/см 3 , предел прочности на сжатие 500 650 МПа. По долговечности они конкурируют с базальтами и гранитами.

Применение: для полов промышленных и гражданских зданий, облицовки наружных и внутренних стен, перегородок, цоколей, защитной футеровки строительных конструкций.