Стекла для стеклопакетов и светопрозрачных конструкций.

Большая Советская Энциклопедия дает такое определение стекла: «твердый аморфный материал, полученный в  процессе переохлаждения расплава…». Также малопонятно, если не прочитать всю статью энциклопедии до конца.

Если не углубляться в тонкости физики и химии, попробуем описать стекло следующими словами: стекло — прозрачный для видимого человеком спектра электромагнитных волн материал, причем, по агрегатному состоянию — это чрезвычайно вязкая переохлажденная жидкость, настолько вязкая, что это свойство заставляет ее сохранять свою форму.

Нас интересует так называемое строительное стекло. Опять же, согласно Большой Советской Энциклопедии, это — «стекло, применяемое для остекления световых проемов, устройства прозрачных и полупрозрачных перегородок, облицовки и отделки стен,лестниц и других частей зданий…».

История широкого применения стекла в строительстве сравнительно молода и берет начало с конца прошлого столетия, несмотря на то, что стекло известно человечеству с древнейших времен.

Самые древние образцы обнаружены в Египте: древнейшее изделие из стекла, так называемый голубой амулет, найденный в Египте, был изготовлен примерно в 7000 г. до н. э.

В Ашмолейском музее в Оксфорде находятся черная стеклянная бусина и кусочек фаянса бирюзового цвета времен первой династии египетских фараонов, правившей в 4000 г. до н. э.

Сосуды из глины и фарфора с цветной стекломозаикой периода с 1766 по 1122 г. до н. э. обнаружены в Китае.
Изделия из стекла, возраст которых относится к 2000 г. до н. э., были найдены в Индии, Корее и Японии.
Приблизительно около 250 лет до н. э. был открыт первый стекольный завод в Александрии. А на рубеже новой эры была изобретена стеклодувная трубка.

Спустя некоторое время из готового стекла, используя метод выдувания, научились делать длинные стеклянные цилиндры, которые «раскрывали» и выпрямляли, получая плоский лист. Этот способ использовали вплоть до 1900-х г. для изготовления художественного стекла.

В 1688 г. француз Лука де Негу изобрел способ изготовления и шлифования больших зеркальных стекол. К этому времени относится и появление первых оконных стекол, бывших в то время большой редкостью, и доступных, в основном, высшей знати.
Массовое производствостек-ла стало возможным только в конце XIX в. благодаря изобретению печи Сименса-Мартина и заводскому производству соды. И только в XX в. были разработаны  различные способы вытягивания бесконечной ленты стекла: так называемое методы машинной вытяжки стекла Либби-Оуэнса, Фурко и Питтсбурга.

По способу Эмиля Фурко, разработанному в 1902 г., стекло вытягивалось по вертикали из стекловаренной печи через прокатные вальцы в виде непрерывной ленты наружу, поступая в шахту охлаждения, в верхней части которой оно резалось на отдельные листы. Толщина стекла при этом регулировалась путем изменения скорости вытягивания.
В общем-то, этот метод применяется вплоть до настоящего времени. Стекло, получаемое этим методом, называется тянутым стеклом. Для изготовления витринных и зеркальных стекол тянутое и прокатное листовое стекло подвергают шлифовке и полировке.

Самым последним по хронологии этапом в производстве листового стекла является так называемый «флоат-метод», разработанный и запатентованный в 1959 г. английским изобретателем Аластером Пилкингтоном. При этом процессе стекло поступает из печи в виде плоской горизонтальной ленты через ванну с расплавленным оловом для дальнейшего охлаждения и отжига.
Огромным преимуществом флоат-метода, по сравнению со всеми предыдущими, является, кроме всего прочего, более высокая производительность, стабильная толщина и качество поверхности. По качеству поверхности такое стекло не уступает полированному. Дело дошло даже до того, что флоат-процесс вытесняет традиционную технику шлифовки и полировки стекла.

Стекло, получаемое при помощи флоат-метода, называется флоат-стеклом и в настоящее время является наиболее распространенным типом стекла. Такое стекло характеризуется исключительной ровностью и отсутствием оптических дефектов. Наибольший размер получаемого стекла, как правило, составляет 5100-6000 мм х 3210 мм, при этом толщина листа может колебаться от величины менее 2 мм до 25 мм.

Флоат-стекло может быть абсолютно прозрачным, окрашенным или иметь специально нанесенное покрытие.
Кроме обычных прозрачных стекол в строительстве применяются специальные стекла: окрашенные в массе, солнцезащитные, ламинированные, и т.д., а также энергосберегающие стекла со специальным покрытием, называемые об щим термином «низкоэмиссионные стекла».

Окрашенное в массе стекло изготавливается из сырьевых материалов, в которые добавляются различные вещества для получения желаемого цвета. Наиболее распространенными являются промежуточные цвета: между бронзовым и коричневым, серым и зеленым. При этом можно изготавливать стекла и других цветов. Окрашенные в массе стекла известны также как солнцезащитные или абсорбирующие стекла, поскольку они поглощают (абсорбируют) сами по себе больше солнечной тепловой энергии и света, чем обычные прозрачные.

Энергосберегающие (низкоэмиссионные) стекла.

До появления современных оконных конструкций потери тепла через оконные проемы составляли до 40-50% общих теплопотерь здания. В недавнем прошлом для уменьшения теплопотерь использовались традиционные системы остекления с применением двух-и трех стекольных конструкций с большими воздушными промежутками. Габариты таких монстров-конструкций зачастую были сравнимы с толщиной стен.

Остекление веранды

Исследования в этой области показали, что значительного сокращения утечки тепла можно добиться, используя современные технологии изготовления стекол для стекло-пакетов, и таким образом был разработан целый спектр стекол с различными видами покрытий, которые эффективно решают задачи энергосбережения.
Применение энергосберегающих или низкоэмиссионных стекол в конструкциях оконного и фасадного остекления позволяет решить широкий спектр архитектурно-строительных задач и является одним из наиболее перспективных направлений в мировой стекольной индустрии.
Термин «эмиссия стекла» означает его свойство отражать длинноволновое, невидимое человеческим глазом тепловое излучение. Естественно, чем ниже эмиссионная способность стекла, тем выше его энергосберегающие свойства.
Энергосберегающие низкоэмиссионные стекла, будучи установленными в стеклопаке-ты, препятствуют выходу тепла наружу, переизлучая (отражая) его обратно в помещение.
Это происходит благодаря тому, что поверхность такого стекла покрыто особым напылением — тончайшим слоем окислов металлов или чередующимися слоями серебра и диэлектриков. Собственно, именно эти покрытия, называемые низкоэмиссионными оптическими покрытиями, дали названия стеклам, на которые они нанесены — «низкоэмиссионные стекла».

Напыление может наноситься как на прозрачные стекла, так и на стекла, окрашенные в своей массе, при этом возможно получение таких специфических конструкций, как электрообо-греваемые стекла или «антистатические» стекла (защищенные от накопления статического электричества).
В зависимости от функционального назначения проектируемого остекления, при производстве современных стекол могут быть применены два типа покрытия, принципиально различающиеся по технологии нанесения.

Типы покрытий на стекло

1 — флоат-стекло;

2 — слой Na+, блокирующий диффузию;

3 — слой оксида олова Sn02:F;

4 — адгезионный слой;

5 — блокирующие (фиксирующие) слои;

6 — слой серебра;

7 — покрывающий слой.


Твердое покрытие.
(«Hard coating») на основе оксида олова Sn02:F, называемое также «полупроводниковым» покрытием. Стекла с таким покрытием, как правило, обозначаются в специальной литературе термином «к-стекло».
Такое напыление наносится непосредственно на одной из стадий производства флоат-стекла (так называемая технология «оп-line») за счет химической реакции пиролиза (разложения вещества под действием высоких температур). Во время этой реакции слой оксида олова оседает на поверхность горячего стекла, становясь неотъемлемой, составной его частью.

При этом образуется крепкое и прочное металлическое покрытие, обладающее химической, механической и термической стойкостью. Такие твердые покрытия устойчивы к воздействию погодных условий и выдерживают воздействия температур до 620°С.
Внешне k-стекло похоже на обычное прозрачное. Влияние низкоэмиссионного покрытия на светопропускаемость и отражение едва заметно.
«k-стекло» значительно уменьшает теплопроводность окна. Считается, что стеклопа-кет из двух слоев такого стекла, заполненный внутри инертным газом, защищает от холода приблизительно так же, как кирпичная стена толщиной в 68 сантиметров.

Мягкое покрытие.

(«Soft coating») на основе серебра, обозначаемое в литературных источниках как «i-стекло».

Оно наносится на готовое флоат-стекло (технология «off-line») и удерживается на нем силами молекулярного взаимодействия. Состоит из нескольких тонких слоев, выбор которых зависит от требуемых характеристик остекления: излучательной способности, светопропускания, а также оптических свойств (удаления нежелательного отражения).

Использование стеклопа-кетов с i-стеклом позволяет не только существенно повысить комфорт в помещении, но и добиться снижения энергозатрат. В течение отопительного сезона тепло, сохраняемое окном средних размеров с i-стеклом, эквивалентно эффекту от сжигания 120 кг жидкого топлива.

Принципиальная схема слоев «твердого» и «мягкого» покрытий приведена на рисунке (сверху).

Нужно отметить, что если твердое покрытие позволяет сохранить в помещении примерно 70% теплового потока, падающего на окно, то мягкое — все 90% и даже больше. За счет более высоких энергосберегающих свойств i-стекла можно отказаться от двухкамерного стеклопаке-та, ограничившись однокамерным, что в значительной мере облегчает конструкцию.
Выше приведена сравнительная таблица основных свойств стекол с «твердым» и мягким» покрытиями.
Поскольку теплоизоляционные характеристики i-стекла значительно выше, чем к-стекла, а цены в настоящее время приблизительно одинаковы, большая часть производителей окон в мире применяет на сегодняшний день сте-клопакеты с i-стеклом и доля их применения на рынке постоянно растет. Однако, повышенные требования к условиям транспортировки и работы с i-стеклами, связанные с их конструктивнымиособенностя-ми, привели к тому, что в мире производством стеклопакетов с i-стеклами занимаются, как правило, только крупные, специализированные фирмы.

Ниже мы попытаемся кратко охарактеризовать еще несколько упомянутых разновидностей стекла, применяемого в архитектуре и строительстве.

 

«Твердое» покрытие — k-стекло«Мягкое» покрытие — i-стекло
Хорошие теплоизолирующие свойства (К = 1,9-1,6)Отличные теплоизолирующие свойства (К = 1,3-1,1)
Отличная способность пропускания солнечной тепловой энергии (SF 70)Хорошая способность пропускания солнечной тепловой энергии (SF 62)
Просто в обработке (как обычное флоат-стекло)Требует осторожности в обработке
При монтировании в стеклопакет не требует очистки края листа от покрытияОчистка края листа от покрытия необходима при монти­ровании в стеклопакет (для сцепления с герметиком)
Неограниченный срок храненияОграниченный срок хранения

Схема распределения лучей по стелопакету

Солнцезащитные стекла.

Имеется в виду стекло, обладающее способностью снижать пропускание световой и солнечной тепловой энергии. Солнцезащитными являются например, окрашенные во всей массе стекла, а также некоторые виды стекол с покрытиями.

До недавнего времени значения пропускания во внутреннее помещение полного излучения и естественного света через стекло были почти прямо пропорциональны друг другу. Величина пропускания естественного света солнцезащитными стеклами снижалась при уменьшении величины проникания излучения в целом. Темный цвет солнцезащитных стекол означал, что они эффективно защищают от солнечного излучения. Только стекла зеленого цвета были исключением из правила.
По механизму действия солнцезащитные стекла можно разделить на преимущественно отражающие излучение и преимущественно поглощающие излучение. На поверхность стекол, преимущественно отражающих излучение, в процессе производства наносится тонкий металлический слой, который препятствует проникновению излучения через стекло. Следует отметить, что отражающие слои одновременно частично поглощают излучение. Путем последовательного нанесения покрытия на поверхность стекла получают полностью отражающие поверхности прозрачных стекол.

Как правило, количество покрывающих слоев пять, из которых четыре — это слои окислов металлов, и работающий слой — серебряный. Серебро обладает способностью пропускать видимый свет, как и обычное стекло. Кроме того, такие стекла обладают и хорошей теплоизолирующей способностью.
При изготовлении поглощающих стекол на расплавленную стекольную массу наносятся либо кристаллы металлов, либо окислы металлов, которые обладают способностью поглощать часть солнечного излучения. В процессе поглощения излучения стекла нагреваются и отдают большую часть полученного ими тепла в наружное пространство. Часть тепла, однако, передается внутрь помещения, что является нежелательным явлением, увеличивая потребность энергии на охлаждение помещения, поэтому сейчас на рынке появились новые конструкции, сочетающие в себе отражающие покрытия и покрытия с низкой излучательной способностью.

Ламинированное стекло.

Это архитектурное стекло, называемое также «триплекс», применяется при остеклении фасадов, балконов, окон и состоит из двух или более стекол, соединенных вместе с помощью ламинирующей пленки или специальной ламинирующей жидкости. Механическую прочность стекла ламинирование не увеличивает, но снижает опасность от разлетающихся осколков, которые в этом случае остаются прикрепленными к пленке, или падающего стекла, так как, даже если стекло разбивается, оно остается в раме. Ламинированные стекла способствуют защите помещения от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей, предохраняют от выгорания мебель и обои.

Многослойное ламинированное стекло способно значительно понизить воздействие нежелательных шумов. Разными видами ламинирующих пленок можно обеспечить практически любое тонирование стекла.

Армированное стекло.

Это листовое стекло с металлической сеткой, безопасное и пожаростойкое. При пожаре такое стекло образует эффективную преграду против дыма и горячих газов. Оно может треснуть, однако арматура удерживает его на месте, предотвращая тем самым распространение огня. Осколки стекла не выпадают даже при образовании нескольких разломов, поскольку удерживаются на месте арматурой. Узорчатое стекло
Одна из поверхностей этого листового стекла проходит декоративную обработку и может иметь различные рисунки, быть разноцветным, обладать различной светопропускающей способностью и толщиной 4-6 мм. Узорчатое стекло можно закалять   и ламинировать. В основном его применяют при внутреннем остеклении и при изготовлении витражей.

Закаленное стекло.

У этого типа стекол, по сравнению с обычными, путем химической или термической обработки повышается прочность к ударам и перепадам температуры. При разрушении закаленное стекло распадается на маленькие безопасные осколки. Однако следует отметить, что закаленное стекло не подлежит механической обработке, поэтому механическая обработка должна выполняться до процесса закаливания. Закаленные стекла могут применяться при производстве стеклопакетов или ламинированных стекол.


ПОДЕЛИТЬСЯ:

Комментариев пока нет

Перейти к разговору

Комментариев пока нет!

Вы должны быть избранным, чтобы начать разговор.

Ваши данные будут в безопасности!Ваш адрес электронной почты не будет опубликован. Также другие данные не будут переданы третьим лицам.