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

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.

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 балконов. 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.

Также в интерьере часто используют такие виды стекол, как цветное стекло и узорчатое стекло. Листовое узорчатое стекло применяют, к примеру, для изготовления стеклянных дверей. Оно не абсолютно прозрачно благодаря рельефному узору. Такое стекло надежно защитит вас от посторонних глаз. Узор может располагаться на одной или обеих сторонах стекла. Узорчатое стекло. Те, кто считает, что гладкие стекла - это плоско и скучно, кому хочется чего-нибудь эдакого с завитками и загогулинами, могут выбрать узорчатые стекла. Их поверхность щедро украшена всевозможными орнаментами. Сейчас в Европе, например, самый писк - стекла с мелким-мелким геометрическим рисунком. Технология эта новая, и поэтому такие стекла стоят в четыре раза дороже обычных узорчатых. Обычные узорчатые стекла, получаются с помощью метода прокатки еще горячего стеклянного листа через рельефные валики. Но наши умельцы изобретают и свои способы обработки. Например, стекло мороз делают так - на стекло наносят силикатный клей, а затем кладут в печь. В результате получается очень похоже на те узоры, что зимой образуются на наших стеклах. Интересен и процесс рождения узорчатого стекла метелица. Под остывающую пластичную стеклянную массу пускают воздух, который, пробивая себе путь, оставляет на стекле рельефные волны. Брака здесь, конечно, уйма. Но зато красиво и нет ни одного стекла, похожего на другое. Обычные узорчатые стекла стоят в среднем 2 - 15 за 1 кв. м.

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 витражей. Тонированное и зеркальное стекло, имеющее соответствующую пленку. На зеркальное наносится тончайшая пленка из серебра, цветное - может быть за счет пленки или за счет добавления какого-либо красителя в шихту. Очень популярны сейчас тонированные с легким оттенком коричневого, зеленого и т.д цветные с ярким насыщенным цветом стекла и те, что с зеркальным эффектом. Тонировать стекло, прошедшее отжиг, можно через любой промежуток времени хоть через год. Делают это так - стекло снова нагревают до 600-700 градусов, потом пульверизатором наносят раствор специальной пленкообразующей соли. В результате химических реакций на поверхности стекла образуются тонкие до 1 микрона прозрачные пленки оксидов металлов.

Эта пленка может быть токопроводящей, радиозащитной, теплопоглощающей голубая, теплоотражающей синяя, поглощающей УФ-лучи желтая, зеркальной пленка из оксида титана, солнцезащитной голубая - из закиси железа, декоративной зеленая и т.д. Есть пленки, которые обладают сразу несколькими свойствами.

Причем можно наносить пленки сразу после изготовления стекла и после этого направлять его на отжиг. Тонированные и зеркальные стекла, которые используются в строительстве, придают зданиям респектабельность и солидность.

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. Изковрово-мозаичных плиток можно делать декоративные панно. Поверхность плиток может быть гладкой, рифленой, блестящей или матовой, цвет - практически любым.

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 металлопластиковых окнах.

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.

Энергосберегающее теплозащитное стекло

Оно сейчас расходится на ура во всем мире. И неспроста. Зимой энергосберегающие стекла сохраняют тепло, летом - прохладу. Подсчитано благодаря этим стеклам удается сократить расходы электроэнергии примерно на 30. И вообще снижение тепловых потерь чудодейственным образом отражается на климате всей Планеты - позволяет избежать глобального потепления. Так что, приобретая такие стекла, вы совершаете поступок вселенского масштаба. Я поняла, что технология изготовления таких стекол вообще тема для отдельного разговора. Поэтому мы поговорим об этом в следующий раз. А пока пойдем дальше.

Безопасные и прочные стекла.

Если бы наше привычное оконное стекло изобрели только сегодня, то его наверняка бы запретили использовать из-за несоответствия стандартам безопасности. Например, сейчас в общественных местах, где толчется много народа, стараются ставить безопасные стекла. Самое древнее среди них - армированное стекло, внутри которого проходит металлический скелет-сетка. Оно получается очень просто металлическую сетку вместе со стекломассой прокатывают между валками. Смотрится оно, не очень, но осколки не разлетятся в разные стороны. И хотя такое стекло, это уже прошлый век, оно все равно пользуется спросом недорого и безопаснее обычного. Стоит армированное стекло в среднем 4,5 - 20 за 1 кв. м.

Закаленное стекло более стойкое, чем армированное, и в 10 раз прочнее обычного. Закаливающие процедуры проводят таким образом горячее стекло сразу после изготовления быстро остужают холодным воздухом. В результате ему не страшны ни мороз, ни жара. Если по закаленному стеклу хорошенько двинуть, оно рассыплется на множество стеклянных осколков-крошек. Но так как нет острых краев, они практически безопасны. Видели, наверное, россыпи стеклянной крошки на месте автомобильной аварии Так вот, именно закаленные стекла применяют для остекления автомобилей, автобусов и прочего транспорта, входных дверей и перегородок. Неострые осколки получаются, как говорят специалисты, за счет снятия термических напряжений внутри стекла.

Но самое надежное и безопасное стекло все-таки триплекс. Технология его изготовления примерно следующая. Между двумя листами стекла укладывают полимерную пленку и помещают в автоклав. Пленка сделана из эластичного материала - бутафоля для самых дотошных читателей приведу название полностью - поливинилбутироль пластифицированный. При температуре выше 100 градусов пленка полимеризуется и, как клей, соединяет два листа. Прочность триплекса на удар в 12 раз превышает прочность обычного листового стекла. Если некто попытается разбить триплекс, бедняге придется нелегко.

Но в случае чего осколки не брызнут во все стороны они повиснут на промежуточной пленке, не причинив вреда. Если пленка цветная, то триплекс получается цветной. Кроме того, такая пленка поглощает тепло или свет. Смотрится такое многослойное стекло как монолит. Еще триплекс поглощает звук. Подсчитано, что в крупных городах нам по ушам бьет не менее 72 разновидностей уличного шума, врывающегося в окна. Стоит триплекс в среднем 30 - 40 за кв.м.

Из многослойного стекла, делают лестницы и даже полы. Стеклянный пол на смотровой площадке Останкинской телебашни тоже сделан из многослойного стекла или из прозрачного стеклокристаллического материала. Такой стеклокристаллический материал называется ситаллом.

Его получают из стекол специального состава методом направленной кристаллизации выдержка при определенных температурах для того, чтобы в стекле образовалась кристаллическая фаза. Есть и цветные ситаллы, они внешне напоминают мрамор. Свойства у ситалла просто уникальные прозрачный как стекло, ситалл имеет прочность металла. Он более химически- и износоустойчив. Но вернемся к многослойному стеклу.

Стекла класса А защита от вандализма дают трещину, только если по ним несколько раз хорошенько ударить кирпичом. Стоят такие стекла 30 - 120 за 1 кв.м. Если у вас стоят стекла, защищающие от проникновения класс защиты Б, для них нужно что-то посерьезнее кирпича, к примеру, кувалда. Подсчитано, что, пожалуй, с 70-го удара разбить такое стекло все-таки можно. Но пока злоумышленник будет колотить по стеклу, бдительные соседи, по идее, успеют вызвать милицию. Между прочим, владельцы дорогих особняков, не желающие уродовать окна решетками, ставят именно эти стекла. И правильно делают. Цена на эти стекла 160 - 300 за 1 кв.м. Класс защиты В - пуленепробиваемые стекла. Они стоят от 150 до 1250 за 1 кв.м.

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

• специальных минеральных добавок;
• металлизированных низкоэмиссионных покрытий;
• полимерных пленок;
• стальной сетки.

Этот самый распространенный на сегодняшний день вид стекла представляет собой листы толщиной от 0,4 до 25 мм, которые формируются на расплаве олова. Эта технология позволяет обеспечить стеклу гладкую поверхность и снизить его стоимость, поскольку у производителей исчезла необходимость полировать и шлифовать поверхность листов. Флоат-стекло может быть как прозрачным, так и тонированным в массе. Во втором случае в силикатную массу добавляют специальные минеральные добавки, которые придают листам синий, зеленый, красный или бронзовый цвет. Для изготовления стеклопакетов активно применяются оба вида, но самый распространенный – прозрачное стекло флоат-стекло толщиной 4 мм.

Улучшить характеристики флоат-стекла можно за счет оклеивания окон полимерными пленками, которые помогают повысить уровень тепло- и звукоизоляции.

Энергоэффективное стекло

• 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

Армированные стекла

• хромированная;
• никелированная;
• отожженная.

Если обычное флоат-стекло подвергнуть термической обработке при температуре 650-680 °C и одновременно обеспечить быстрое двухстороннее охлаждение, оно станет закаленным. Это значит, что такие листы будет намного сложнее разбить. Также у него увеличивается термическая стойкость и повышается безопасность – осколки закаленного стекла имеют тупые грани, благодаря чему ими практически невозможно пораниться. Более всего уязвимы такие изделия при ударах в торец, и это должно учитываться при проектировании стеклянных конструкций.

Самоочищающиеся стекла

Отражающие стекла с рефлекторным покрытием

Солнцезащитные рефлекторные стекла имеют зеркальную поверхность, благодаря чему их в ряде случаев можно использовать для обеспечения конфиденциальности.

Тонированные стекла

• тонированные в массе;
• с пиролизным покрытием:
• оклеенными ;
• с покрытием из оксидов металлов, нанесенным в вакуумной камере.

От вида тонировки зависят характеристики этих изделий и способ ухода за нами. Самыми устойчивыми к механическим повреждениям считаются тонированные в массе стекла, но они сами быстро нагреваются на солнце и начинают передавать тепло во внутренние помещения. Вследствие этого рекомендуется отдавать предпочтение стеклам с пиролизным или вакуумным покрытием.

Стекло - это материал, по некоторым свойствам не имеющий аналогов. До сих пор для его производства используются натуральные ингредиенты, повторная переработка испорченного изделия может происходить неоднократно без потери качества и почти без отходов.

Определение

Стекло может находиться в нескольких агрегатных состояниях на разных этапах производства. И все же, стекло - что такое и из чего его делают?

Согласно научному определению, стеклом является всякое аморфное тело, полученное методом расплава, которое при увеличении вязкости приобретает свойства твердого тела. При этом процесс перехода из одного состояния в другое является обратимым.

История материала

В повседневной жизни мы ежедневно используем стекло. Что такое и из чего его делают - это редко задаваемые в современности вопросы, настолько нам привычен материал. Ученые считают, что стекло впервые было получено случайно, проследить зарождение технологии невозможно. Первые изделия датируются примерно 2540 годом до нашей эры. В древней рецептуре присутствовали три компонента - сода, песок и глинозем. В дальнейшем научились улучшать свойства материала, добавляя к основным ингредиентам мел, доломит и другие составляющие. Весь состав, из которого варится стекло, называется шихта.

Цветное стекло начали получать, используя природные пигменты - окиси хрома, оксид никеля, кобальтовые добавки. Первое формованное изделие было получено в 1-м веке нашей эры римскими мастерами. Они же изобрели листовое стекло. Технология производства стекла в листах состояла в выдувании огромного, в человеческий рост цилиндрического пузыря из горячей массы. Пока она не остыла, ее разрезали вдоль длинной части и раскладывали на поддонах для выравнивания. Такая техника была распространена повсеместно до начала 20-го века. В России стекольное производство было открыто в 17-м веке и располагалось в селе Духанине, мастерами в то время были только иностранцы.

Состав

Для множества целей используется стекло. Что такое стекло, мы уяснили, а что представляют собой его основные ингредиенты? Состав исходных ингредиентов за весь период практики изготовления материала практически не изменился. Три основных компонента составляют основу (шихту) - это кремнезем или кварцевый песок, сода (оксид натрия) и оксид кальция, известный под названием известь. Составляющие соединяются в определенных пропорциях и плавятся в печи при температуре от 300 до 2500 °С. В состав шихты, в зависимости от желаемых свойств, добавляются поташ, борный ангидрид, битое стекло предыдущих варок или сырье вторичной переработки.

Технология

Для усиления или ослабления свойств соединений в процесс плавки добавляют усилители, глушители, красители, обесцвечиватели и т. д. После варки массу быстро охлаждают, что позволяет избежать образования кристаллов. Из всех составляющих самый большой процент в рецептуре занимает песок - от 60 до 80%. Песок выступает остовом, вокруг которого формируется стекловидный материал. Технология производства стекла остается неизменной в течение столетий.

Известь является еще одним компонентом, без которого не производится стекло. Что такое оксид кальция в составе ингредиентов? Эта составляющая придает материалу химическую устойчивость и усиливает блеск. Стекло можно выплавить лишь из песка и соды, но без извести оно растворится в воде. Третьим игроком в составе шихты является оксид металла - натрия или калия (до 17%). В смесь вводится в виде кальцинированной соды или поташа. Эти составляющие уменьшают температуру плавления, позволяя отдельным песчинкам полностью расплавиться и соединиться в монолит.

Виды

В зависимости от используемых компонентов в составе шихты, разделяют виды стекла:

• Кварцевое. Изготавливается из одного компонента - кремнезема. Обладает высокими качествами: устойчиво к высокой температуре (до 1000 °С) и термоудару, пропускает видимый и ультрафиолетовый спектр излучения. Производство связано с высокими энергетическими затратами, поскольку кремнезем (силикатное стекло) - тугоплавкое сырье и плохо поддается формовке. Основные сферы применения - химическая и лабораторная посуда, части оптических систем, ртутные лампы и пр.
• Натриево-силикатное. Изготавливается из двух компонентов, состав стекла - силикатный песок и сода (1:3). По своим свойствам имеет широкое применение в промышленности в качестве компонента какого-либо процесса, но не применяется в других сферах, изделия из него не изготавливаются. Основной недостаток - растворяется в воде.
• Известковое. Самый распространенный вид материала, из которого производится большинство изделий - листовое стекло, стеклотара, зеркальное полотно, посуда и многое другое.
• Свинцовое. В классический состав стекла (шихты) пропорционально добавляется оксид свинца. Свинцовое стекло отличается повышенными диэлектрическими свойствами, что позволяет использовать его в качестве лучшего изолирующего состава в телевизионных трубках, осциллографах, конденсаторах и пр. Наличие свинца в стеклянной массе придает материалу дополнительный блеск, сверкание, что часто используется при изготовлении художественных изделий, посуды и т. д. Хрусталь - один из видов свинцового стекла.
• Боросиликатное. Добавка оксида бора в состав материала увеличивает его устойчивость к термическому удару до 5 раз, существенно улучшаются химические свойства. Боросиликатное стекло используется для изготовления труб и лабораторно-химической посуды, изделий для бытовых нужд. Масштабным примером использования служит зеркало, созданное на основе боросиликатного стекла для крупнейшего в мире телескопа.
• Прочие виды стекла - алюмосиликатные, боратные, цветные и др.

Виды оконных стекол

Оконное стекло самый востребованный вид материала. Оно пропускает солнечный свет, осуществляет теплоизоляцию зимой и летом, препятствует проникновению шума, эстетически оформляет оконный проем и выполняет еще множество функций. На сегодняшний день существует широкий выбор видов стекла, каждый из которых отвечает определенным требованиям:

• Энергосберегающее. Вид стекла, тонированного в массе или покрытого специальной пленкой, которая обеспечивает проникновение в помещение коротковолнового солнечного излучения, а длинноволновое излучение отопительных приборов из помещения не выпускается. Второе название - селективное стекло. На сегодняшний день разработано несколько типов покрытий. Наиболее перспективными являются - К-стекло (нанесение окислов металлов на поверхность) и i-стекло (вакуумное многослойное напыление серебра - диэлектрика).
• Солнцезащитное. Снижает пропускание солнечного света в помещение. Разделяют на два вида - отражающее и поглощающее. Эффект достигается либо тонировкой стекла в массе при варке, либо нанесением специальной пленки на поверхность.
• Декоративное. Оконное стекло с дополнительными эстетическими характеристиками - узорчатое, цветное и т. д.

Безопасные стекла

Одним из отрицательных качеств стекла является его хрупкость, существуют технологии упрочнения материала. Самые распространенные виды:

• Армированное. Листовое стекло, при формовке которого в массу внедряется металлическая сетка. Сфера применения - производственные помещения, уличные осветительные приборы, облицовка лифтовых шахт и т. п.
• Ламинированное или триплекс . Два или больше стекол скрепляются между собой специальной пленкой или жидкостью. Этот вид материала существенно снижает уровень шума в помещениях. Также при использовании дополнительных цветофильтров при ламинации способно выполнять солнцезащитные функции. Триплекс обладает повышенной механической устойчивостью, при разбивании полотна осколки остаются прикрепленными к пленке, что делает его максимально безопасным для применения при фасадном, балконном, оконном, дверном остеклении.
• Огнестойкое . Чаще всего производится по технологии ламинации специальными пленками, которые при температуре свыше 120 °С меняют свои физические свойства и, расширяясь, становятся матовыми, придавая стеклу жесткость.
• Защитное . Представляет собой многослойный материал, состоящий из нескольких видов стекла, скрепленного полимерной пленкой. Например, силикатное стекло скрепляется с поликарбонатом и органическим стеклом. Такой светопрозрачный блок устойчив к механическим, химическим, ударным повреждениям. К защитным видам стекла относятся пулестойкое, ударостойкое, устойчивое к пробиванию и другие типы. Технические требования к материалу и классификация защитных стекол регулируются ГОСТом Р 51136.
• Закаленное. Обладает высокими прочностными характеристиками. Эффект обеспечивает технология производства стекла - в специальной тоннельной печи листы краткосрочно подвергаются воздействию высокой температуры и быстро охлаждаются. При разбивании закаленное стекло рассыпается на мелкие осколки, не несущие угрозы жизни и здоровью. Недостатком является невозможность механической обработки закаленного полотна, при малейшем воздействии оно разрушается. Большинство изделий из закаленного стекла сначала формуются, режутся или обрабатываются иным способом и только после этого проходят закалку.

Автостекло

Стекла для автомобилей обладают повышенными прочностными характеристиками, отвечающими требованиям безопасности. На сегодняшний день при производстве используются две технологии - ламинация (триплекс) и закаливание (сталинит):

• Закаленное получают термической обработкой обычного силикатного стекла, разогревая его в печи до температуры +600 °С с последующим быстрым охлаждением. Оно приобретает механическую и термическую прочность, но при сильных ударах разрушается, распадаясь на мелкие безопасные осколки, у которых отсутствуют режущие и колющие кромки. Российская маркировка - буква «З», европейская - «Т» или Tempered.
• Ламинированное - это два тонких листовых стекла, скрепленных полимерной пленкой под действием температуры и вакуума. Свойства стекла таковы, что оно остается целостным при сильных воздействиях, не распадается на осколки, если лопнуло. Части остаются скрепленными пленкой. У триплекса есть дополнительные возможности - тонировка цветофильтрами в процессе ламинации, дополнительная шумоизоляция салона, низкая теплопроводность и пр.

Современные разработки

Двадцатый век можно назвать временем широкого применения стекла. После разработки технологии механических способов получения материала его стали применять в самых разных областях - в качестве тончайшего волокна в сферах телекоммуникаций, с не меньшим успехом используется большими многотонными блоками в строительных технологиях.

Свойства стекла многообразны, их до сих пор продолжают изучать в научных институтах, а умельцы находят новые способы применения и изобретают новые виды. В 1940 году стеклоделы представили миру пеностекло. Его качествами является:

• Легкость - не тонет в воде, имеет ячеистую структуру, удельный вес немного превышает вес пробки.
• Влагоустойчивость, долговечность.
• Экологичность (в классический рецепт шихты добавлен кокс).
• Пожаробезопасен (не горит) и заглушает огонь.
• Материал можно распиливать на куски без ущерба для качества.

Сферой применения стали изоляционные материалы для опасных производств, холодильных камер и пр.

Для солнечных батарей используют стекло с проводящим покрытием из тонкого слоя оксида металлов. Панели с покрытием работают при температурах около 350 °С. Кроме того, такое стекло монтируют в кабины самолетов, чтобы избежать наледи и сохранить тепло внутри кабины.

Важным достижением современности стала возможность производства стеклокерамики. Материал изготавливается по технологии обычного стекла, но на последнем этапе охлаждения процесс замедляется, и происходит кристаллизация в массе материала. Катализаторами служат специальные добавки, которые никак не влияют на внешнее состояние стекла, но образуют мелкие кристаллы. Материал без деформации выдерживает высокие температуры и более устойчив ко всем видам повреждений. Используется в ракетостроении, бытовой технике, лабораториях, частях двигателя и во многих других областях.