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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ЗАЩИТНЫЕ СТЕКЛА (ГОСТ Р 51136)

Ударостойкое стекло

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

Классификация ударостойкого стекла

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

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

Устойчивое к пробиванию стекло

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

Классификация стекла, устойчивого к пробиванию

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

Пулестойкое стекло

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

Пулестойкое стекло может быть двух видов: безосколочное и осколочное.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Просмотреть:

Скачать

Cтеклокристаллические и строительное стекло изделия широко применяют для отделочных работ. В таб. 1 представлены области применения основных изделий из стекла.

Путем введения в состав строительного стекла катализаторов, красителей или глушителей с соответствующими режимами обработки получают облицовочные материалы: плиты из авантюринового стекла, глушеные белые и цветные плиты, сигран и т. п. С помощью спеканием стекла с добавками получают некоторые облицовочные материалы на основе стекла (стеклокремнезит, стеклокристаллит, порокремнезит, пенодекор, цветную мозаичную плитку).

Оптические свойства стекла andndash; показатели преломления, светопроницаемости, поглощения и отражения лучей оптического диапазона. Показатель преломления стекла зависит от химического состава и составляет 1,46… 2. Например, для строительного стекла он принимается 1,51.

Коэффициент отражения есть отношение величины светового потока, отражаемого стеклом, к упавшему на него потоку светового излучения, с увеличением угла падения светового потока увеличивается, составляет 3,5… 4,4 %.

Таблица 1. Основные виды изделий из строительного стекла и их применение

Изделия	Вид стекла	Применение
Листовое строительное и декоративное стекло	Оконное и витринное неполированное	Остекление окон, дверей, витрин, фонарей верхнего света
	Витринное полированное	Остекление витрин, окон, дверей, изготовление зеркал, элементов мебели
	Узорчатое цветное и бесцветное, andМорозand и andМетелицаand	Остекление световых проемов в стенах и покрытиях, устройство внутренних перегородок, полупрозрачных экранов и светопропускающих ограждений
	Армированное цветное и бесцветное	Остекление проемов стен и фонарей верхнего света, устройство внутренних перегородок и ограждений балконов
Листовое стекло со специальными свойствами	Пропускающее ультрафиолетовые лучи (увиолевое)	Остекление оконных проемов школ, детских учреждений, строительных и оздоровительных сооружений
	Поглощающее ультрофиолетовые лучи	Остекление книгохранилищ, архивов, музеев, выставочных залов, библиотек и т.д.
	С полупрозрачными зеркальными покрытиями	Остекление исключающее просмотр помещений снаружи, остекление внутренних перегородок
	Теплопоглащающее, теплоотражающее	Остекление проемов зданий, требующих солнцезащиты
	Теплозащитное	Остекление зимой для снижения теплопотерь
	Теплопроводящее	Остекление помещений, не допускающих запотевания или образования конденсата на поверхности стекла, устройство электронагревательных стеклянных сооружений в северных районах или зданиях с повышенными гигиеническими требованиями
	Укрепленное закаливанием или электрохимической обработкой	Остекление учебно-воспитательных, спортивных, зрелищных, торговых сооружений, устройство внутренних перегородок, стеклянных навесных ограждений
Цветное и художественное стекло	Витражное, окрашенное в массе, или накладное, окрашенное электрохимическим способом. Цветноеandnbsp; стекло andМороз, andМетелицаand	Изготовление художественных витражей, полупрозрачных экранов, декорирования стен, потолков, перегородок. Декоративное остекление прорезей, перегородок, экранов.
	Стеклянная мазайка, смальта	Внешняя и внутренняя отделка сооружений, изготовление художественных панно и картин
Облицовочное стекло	Марбит	Облицовка фасадов и поверхностей интерьеров
	Прессованные облицовочные плитки, окрашенные в массе	То же
	Эмалированное стекло (стемалит)	Облицовка фасадов, внутренняя облицовка некоторых видов помещений
	Коврово-мозаичные плитки	Внешняя и внутренняя облицовка
	Триплекс цветной	То же
	Стекломрамор	Внутренняя облицовка стен
	Шлакоситалловые листы и плиты	Внешняя и внутренняя облицовка стен, устройство полов
Строительные изделия	Стеклянные полые блоки	Заполнение световых проемов в стенах, перегородках, покрытиях. Крупноразмерные стекложелезнобетонные панели для стен и покрытий
	Призмы, линзы, плитки	Стекложелезнобетонные панели стен, покрытий и перекрытий
	Профильное стекло цветное и бесцветное, армированное и неармированное: коробчатое, швеллерное и ребристое	Сооружение стен неотапливаемых зданий, заполнение оконных проемов, устройство внутренних перегородок, фонарей верхнего света, козырьков, ограждений балконов, лоджий и т.п.
	Стеклопакеты из обычного стекла и стекла со специальными свойствами	Заполнение световых проемов стен и покрытий. Интерьер гражданских и промышленных зданий
	Стеклянные закаленные дверные полотна	andnbsp;

Стандартно в видимой части спектра строительного стекла светопроницаемость составляет при толщине 5 мм andndash; 83… 90 %, а при 10 мм andndash; 70… 88 %. При этом поглощение для солнцезащитных стекол света доходит до 40 % падающего светового потока. Для декоративного и цветного художественного стекла бывает и выше.

Теплопроводность стекла при 20 anddeg;C andndash; 0,89 Вт/(мandbull;anddeg;С), термостойкость при толщине 2 мм andndash; 95… 100 anddeg;C, 3 мм andndash; 85… 91, 4 мм andndash; 65… 83, 5 мм andndash; 62… 80, 6 мм andndash; 60… 78 anddeg;C.

Механические свойства строительного стекла:

Закаливание, травление с покрытием пленки, электрохимическая обработка поверхности, микрокристаллизация улучшают механические свойства стекла. При микрокристаллизации увеличивается сопротивление изгибу в 10… 15 раз, травлении с покрытием пленкой andndash; в 5… 10 раз, закаливании в 4… 5 раз. У стекла, упрочненного травлением плавиковой кислотой, andndash; в 3… 4 раза выше, чем у необработанного. Ударная вязкость закаленного стекла в 5… 6 раз выше, чем у отожженного.

Размеры, соотношение сторон, форма листов стекла, характер крепления стекла в конструкции влияют на прочность. Прямоугольной формы листы стекла прочнее квадратных такой же площади; так, прямоугольный лист с соотношением сторон 6:1 и 4:1 прочнее квадратного той же площади соответственно втрое и вдвое. Опирание стекла в конструкции по контуру увеличивает его прочность по сравнению с прочностью листа, закрепленного с двух противоположных сторон.

Стеклокристаллические материалы получаются при кристаллизации стекла. Такие материалы содержат две основные фазы: кристаллы размером 1… 2 мкм и связывающие их стекловидные прослойки. Стекломрамор, авантюриновое стекло, стеклокристаллит, марблит, смальта — материалы с кристаллической фазы менее 30 %, более 30 % andndash; строительный ситалл, петроситалл, золоситалл, сигран, шлакоситалл. Для декоративных облицовочных изделий используют материалы с преобладанием стеклофазы. Материалы с преобладанием кристаллической фазы приобретают высокую прочность, износостойкость, термическую и коррозионную стойкость, используются для получении широкой номенклатуры строительных изделий.

Листовое стекло

Для остекления светопрозрачных строительных конструкций, изготовления стекол с покрытиями, закаленных и многослойных стекол и других изделий применяют листовое стекло. Марки стекла МО; Ml; М2; М3; М4; М5; Мб; М7 разделяют в зависимости от вида оптических искажений и допускаемых пороков.

• стекло твердых размеров (ТР), изготовленное и поставленное по спецификации потребителя;
• стекло свободных размеров (СВР), изготовленное и поставленное в заводском ассортименте размеров.

В табл. 2 указаны номинальная толщина, предельные отклонения по толщине и разнотолщинность листа.

Таблица 2. Номинальная толщина, предельные отклонения по толщине и разнотолщинность стекла, мм

Номинальная толщина	Предельные отклонения по толщине	Разнотолщинность
1,0 1,5	andplusmn;0,1	0,05
2,0 2,5 3,0 3,5 4,0	andplusmn;0,2	0,10
5,0 6,0 7,0	andplusmn;0,3	0,20
8,0 10,0	andplusmn;0,4	0,30
12,0 15,0	andplusmn;0,6	0,40
19,0 25,0	andplusmn;1,0	0,50

Для листов СВР при всех значениях длины и ширины предельные отклонения должны быть andplusmn;5,0 мм. Листы ТР при длине и ширине до 1000 мм предельные отклонения составляют andplusmn;1,0 мм, от 1000 до 3500 мм andndash; andplusmn;2,0 мм, свыше 3500 мм andndash; andplusmn;4,0 мм.. Нормируется также разность длин диагоналей, которая для листов ТР с длиной диагонали до 1000 мм должна быть не более 2 мм, от 1000 до 3500 мм andndash; 3 мм и свыше 3500 мм andndash; 5 мм. Для листов СВР при всех длинах диагоналей их разность не должна быть более 7 мм.
Условное обозначение стекла состоит из марки, категории размеров, длины, ширины, толщины стекла и обозначения действующего стандарта. Например, листовое стекло марки Ml твердых размеров длиной 1800 мм, шириной 1200 мм, толщиной 4 мм:
стекло листовое М1-ТР-1800andtimes;2100andtimes;4 ГОСТ 111-2001.
К нормируемым дефектам относят пузырьки, посторонние включения и т.andnbsp;п.
Зеленоватый или голубоватый оттенок стекла допускается при условии, что этот оттенок не уменьшает коэффициент направленного пропускания света. в табл. 3 представлены минимальные значения коэффициента направленного пропускания света для листового стекла.

Таблица 3. Значения минимального коэффициента направленного пропускания света для листового стекла

Толщина стекла, мм	Коэффициент направленного пропускания света, не менее
1,0 1,5	0,9
2,0 2,5 3,0	0,89
3,5 4,0 5,0	0,88
0,6	0,87
7,0	0,85
8,0	0,83
10,0	0,81
12,0	0,79
15,0	0,76
19,0	0,72
25,0	0,67

Величина остаточных внутренних напряжений стекла, характеризуемая разностью хода лучей при двупреломлении, не должна быть более 70 мм/см.

Флюат-стекло самый распространенный вид листового стекла, получаемое флюат-методом.andnbsp;С текломасса при выходе из печи выливается на поверхность расплавленного олова, а затем поступает через зону охлаждения на дальнейшую обработку.

В табл. 4 приведены распространенные марки и размеры флюат-стекла.

Таблица 4. Марки и размеры флюат-стекла

При флюат-способе поверхность листового стекла имеет высокое качество и не требует полирования.

Виды листового стекла:

Витринное стекло , изготавливается флюат-способом и применяется для остекления витрин, витражей и фонарей зданий. Поверхность витринного стекла может быть неполированной и полированной. Для предотвращения оптических искажений (микронеровности не должны превышать 0,01 мкм) применяют полированное стекло. Светопропускание полированного стекла составляет не менее 87 %. Изготовляют витринное стекло толщиной 5,5 и 6,5 мм и 16 типовых размеров, от 1380andtimes;1340 до 2950andtimes;2950 мм.

Стекло армированное листовое изготавливают методом одновременного непрерывного проката с армированием металлической сеткой. Это стекло обладает повышенной огнестойкостью. Армирующая металлическая сетка удерживает осколки при разрушении. Армированное стекло при пожаре препятствует распространения огня и дыма в помещениях. Толщины армированного стекла 5,5 мм (бесцветное) и 6 мм (цветное), разнотолщинность не более 1 и 1,2 мм, отклонения от толщины: для бесцветного стекла andndash; andplusmn;0,6, для цветного andndash; andplusmn;1. Длина листов andndash; 800… 2000 мм, ширина andndash; 400… 1600 мм. Отклонения размеров, мм: длины и ширины andndash; не более andplusmn;3.

Армированные стекла изготвливаются с различными поверхностями: гладкими и блестящими, рифлеными, узорчатыми, коваными. Для застекления больших пролетов применяют волнистое армированное стекло, так как оно жестче, чем плоское. При изготовлении армированого стекла используют сварную или плетеную сетку с шестиугольными или квадратными ячейками 12,5andtimes;12,5, 20andtimes;20 и 25andtimes;25 мм из термообработанной стальной проволоки диаметром 0,45… 0,55 мм.

Дефекты армированного стекла:

• дефекты, возникшие от окалины проволоки;
• следы углубления сетки на поверхности;
• недостаточное углубление сетки в толщу стекла;
• черная окисленная поверхность армирующей проволоки.

Стекло узорчатое. Изготовляется методом непрерывного проката. На одной или обеих поверхностях нанесен повторяющийся рельефный узор, глубина узора 0,5… 1,5 мм. Узорчатое стекло может быть цветным и бесцветным Свойства узорчатого стекла высокая светорассеивающая способность и декоративность. Используют для создания мягкого рассеянного света внутри помещения. Узорчатое стекло без заметной потери светопроницаемости полностью или частично исключает сквозную видимость.

Светотехнические свойства узорчатого стекла следующие:

В табл. 5 представлены размеры листов узорчатого стекла.

Таблица 5. Размеры листов узорчатого стекла, мм

Разность диагоналей листов стекла 1-го сорта не должна превышать 5 мм, 2-го andndash; 7 мм. Узорчатое стекло не допускает наличие радужных и матовых пятен, отклонения от цвета и рисунка утвержденным эталоном

andlaquo;Метелицаandraquo; и andlaquo;Морозandraquo; — разновидностью узорчатого стекла. andlaquo;Метелицаandraquo; бывает бесцветным, цветным, а также с алюминированной поверхностью, для создания дополнительного декоративного эффекта. Стекло andlaquo;Метелицаandraquo; имеет две различные поверхности andndash; термически полированную и, на другой стороне, неповторяемый узор в виде волнистых участков, выступающих над поверхностью листа. Размеры листов стекла andlaquo;Метелицаandraquo; толщиной 6,5 мм andndash; 1900andtimes;800 и 1500andtimes;800 мм.

Стекло andlaquo;Морозandraquo; . Путем специальной обработки из оконного или витринного неполированного стекла получают стекло andlaquo;Морозandraquo;, в результате на поверхности образуется узор, напоминающий изморозь. Выпускают листы толщиной 4 и 5 мм, размеры andndash; 1000andtimes;1800 мм.

Стекло теплопоглощающее относится к группе солнцезащитных. Такие стекла обладают высокой поглощающей способностью по отношению к инфракрасным лучам. Применяются в музеи, выставочные залы, библиотеки, домах с максимальной инсоляцией и т. п., т.е. в зданиях с кондиционированным режимом и повышенными требованиями к защите от инфракрасных лучей. Изготавливается с введением в шихту добавок оксидов кобальта, никеля и железа.

Солнцезащитные стекла окрашиваются в массе оксидами или другими соединениями металлов; покрывают оксидно-металлическими пленочными покрытиями; прозрачными металлическими покрытиями.

Окрашенные в массе оксидами железа, цинка, меди и т. п. получаются теплопоглощающие стекла. Цвет серо-голубой или зеленовато-голубой различной интенсивности.

Светопроницающая способность теплопоглощающих стекол andndash; 65… 75 %, прохождение инфракрасных лучей andndash; 20… 45 %. Теплопоглощающие стекла нагреваются на 3… 5 anddeg;C больше обычных и испытывают, соответственно, большие температурные деформации.

Теплозащитные и теплоотражающие — это стекла с пленочным покрытием. Прозрачные пленки от серо-дымчатого до сине-фиолетового цвета применяют для теплозащитных стекол. Толщиной слоя покрытия, изменяющейся от 0,3 до 1 мкм, регулируют интенсивность цвета. Светопроницаемость теплозащитного стекла независимо от толщины и составляет 30… 70 %.Обладает свойствами: защищает от тепла, излучаемого техническими источниками; уменьшает потери тепла сквозь оконные проемы. При нанесении пленки не изменяет прозрачности стекла по отношению к солнечной радиации, но значительно уменьшает его способность поглощать длинноволновую радиацию и, соответственно, лучеиспускательную способность. С уменьшением излучательной способности стекла снижаются потери тепла. Пленочные покрытия имеют свойства светового фильтра. Вида покрытия: Е-стекло (мягкое покрытие на полированное стекло методом ионно-плазменного напыления получают LOW-E стекло) и К-стекло (твердое покрытие). Величина излучательной способности простого стекла andndash; 0,83, К-стекла andndash; 0,2, LOW-E andndash; 0,04… 1,2.

При изготовлении из материалов высокой чистоты получают увиолевое стекло. Такое стекло пропускает не менее 25 % ультрафиолетовых лучей с длиной волн 260… 320 мм. Увиолевое стекло обладает отрицательным свойством, со временем andlaquo;стареетandraquo;, снижается его способность пропускать ультрафиолетовые лучи, приобретая при этом фиолетовый или желтый цвет,

Термически полированное стекло выпускают двух видов: техническое andndash; для остекления транспортных средств (кроме открытых стекол автомобилей), мебели и строительных сооружений; зеркальное andndash; для изготовления изделий, к которым выдвигаются повышенные требования по оптическим показателям.

Зеркальное стекло изготавливают нанесением на тыльную сторону полированного стекла слоя металлического серебра или алюминия и защитного покрытия. Из зеркального стекла изготавливают наряду с зеркалами и различные декоративно-отделочные изделия.

Стекло выпускают следующих размеров: длина andndash; от 600 до 1600 мм, ширина andndash; от 400 до 1300 мм. Отклонения размеров не должны превышать: andplusmn;2 мм для листов площадью до 1 м2; andplusmn;3 мм для листов площадью свыше 1 м2.

Термически полированное стекло выпускают толщиной 2… 7 мм. Предельные отклонения толщины не должны превышать: +0,4; andmdash;0,2 мм andndash; для стекла толщиной 2 мм; +0,4; andndash; 0,5 мм andndash; для стекла толщиной 3… 7 мм. Коэффициент общей светопроницаемости термически полированного стекла допускается не менее 0,84 (в перерасчете на 1 см толщины). Стекло должно быть бесцветным, но допускаются зеленоватый и голубоватый оттенки.

Стекло плоское закаленное . Закаливание стекла andndash; термообработка, заключающаяся в его нагреве до температуры 700… 900 anddeg;C с последующим резким, но равномерным охлаждением поверхностного слоя воздухом или жидкостями. Получается стекло повышенной механической прочностью (предел прочности при изгибе в 5,5, при сжатии в 1,35 и растяжении в 5,1 раза выше, чем у обычного оконного стекла, и достигает 250 МПа), термостойкостью (перепад температур при эксплуатации andndash; 270 anddeg;C)..и безопасным характером разрушения Закаленное стекло разделяют на полированное (ЗПП) и неполированное (ЗП), 1-го и 2-го сорта.

Закаленное стекло нельзя резать, сверлить, фрезеровать и подвергать другим видам механической обработки. Поэтому размеры закаленного стекла устанавливают до начала закаливания в соответствии со спецификацией потребителя, предусматривая при этом необходимые отверстия для крепления, фаски и т. п. Максимально допустимые размеры листов закаленного стекла зависят от их толщины (табл. 6).

Таблица 6. Размеры закаленного стекла, мм

Для 1-го сорта и 2-го кривизна листов закаленного стекла не должна превышать соответственно 0,3 % и 0,4 % andndash; для по длине.

Применение закаленного стекла — это строительные элементы, требующих повышенных механической и термической стойкости и безопасности: дверные полотна, светопроницаемые перегородки, потолки и другое.

При закалки эмалированного стекла толщиной 6… 12 мм получают Стемалит . Процесс изготовления стемалита: на внутреннюю поверхность стекла наносят керамическую эмаль и листы подвергают термической обработке для закрепления эмали и упрочнения стекла.

Физико-механические свойства стемалита: предел прочности, МПа, при изгибе andndash; 250, при растяжении andndash; 231, термостойкость andndash; 80… 90 anddeg;C; коэффициент линейного термического расширения в интервале температур 20… 300 anddeg;C andndash; 9andbull;10-6.

Его применяют как в виде листов, так и в виде навесных панелей. Применение Стемалит: внешняя и внутренняя облицовка стен и перегородок, а также для ограждений балконов, лоджий и лестничных клеток. Стемалит бывает разных цветов и оттенков Поверхность стемалита может быть полированной, кованой, узорчатой..

Цветное листовое стекло изготовляются из цветной стекломассы. Размеры листов приведены в табл. 7.

Ограничиваются кривизна (не более 1 % по длине для стекла молочного цвета и 0,5 % andndash; для стекол других цветов) и косоугольность (в границах допусков на размеры) листов.

Применяется для изготовления витражей, декоративного остекления световых проемов в зданиях, внутренней облицовки, художественного оформления интерьеров.

Таблица 7. Размеры цветного листового стекла, мм

Многослойное ламинированное стекло или триплекс . Изготавливается из двух или более листов стекла, соединенных между собой прозрачной эластичной прокладкой толщиной 1andhellip; 3 мм. Свойства триплекса: высокая звукоизоляция, ударная стойкость и прочность. Триплекс ограничивает проникновение в помещение ультрафиолетового излучения. При разрушении стекла связующая полимерная пленка предотвращает осыпание осколков. Для достижения необходимых технических свойств триплекса с соответствием архитектурных требований использую различные комбинации со стеклом и пленкой. Толщина триплекса составляет 6andhellip; 40 мм. Его светопропускающая способность в зависимости от типа и толщины стекла составляет 69andhellip; 78 %, термостойкость andndash; более 100 anddeg;C, теплостойкость andndash; 100andhellip; 110 anddeg;С.

Триплекс бывает пленочным (слои склеиваются друг с другом полимерной пленкой) и заливным (склеиваются ламинирующим составом). Пленочный триплекс — лучшие оптические характеристики, заливной andndash; прочностные.

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.

В наше время существует множество видов стекла, но сегодня мы попробуем разобраться с такими видами как, оконное; белое стекло ; цветное; армированное, узорчатое и немного больше узнать, где и как их применяют.

1. Оконное стекло применяется для остекления окон, теплиц, балконных дверей, витражей и оранжерей, так же из него делают стеклянные двери . В таком стекле отсутствует матовость, и нет радужных пятен, его поверхность не обрабатывают щелочью, они не имеют цвета и совершенно прозрачны. Можно допустить голубой или зеленый оттенок, но только в том случае, если это не повлияет на пропускание света. От способа изготовления, его обработки и, конечно же, размера, зависит его прочность. При покупке, обратите внимание на его торцы и поверхность, так как маленькие трещины, пузыри, царапины, неровные кромки и углы могут снизить его прочность почти до минимума. Толщина обычных оконных стекол от 2,5 до 4 мм., но для витражей и больших окон они совершенно не подойдут, так как могут не выстоять против нагрузки создаваемым ветром. При таких остеклениях используют, толщина около 10 мм.

2. Цветное стекло применяется при внутренней облицовке, для дверных, оконных и декоративных витражей. Изготавливается стеклянная столешница так же из цветного стекла. При художественном оформлении интерьеров и фасадов, также используют цветное стекло. В основном, его применяют в строительстве, окрашивают в массе. И если выбирать такое стекло, опираясь на стандарт, нужно обратить внимание на то, чтобы оно не имело пузырей. А мелкие царапины и не большие растянутые полосы, не особо испортят его качество в применении. Стекла имеющие цвет, больше чем прозрачные поглощают солнечную тепловую энергию, поэтому иногда их называют абсорбирующими.

3. Стекло армированное используют для остекления световых уличных фонарей, для различных видов в перегородках, для балконных конструкций и для окон. Для изготовления армированного стекла используют металлическую стальную сетку с ячейками. Иногда такую сетку покрывают защитным слоем алюминия. Сетка располагается полностью на всю поверхность листа. Но, к сожалению, армирование не может увеличить прочность. Единственный его плюс, это то, что стекло не разлетится на осколки, если вдруг его разобьют. Чтобы убедиться в качестве армированного изделия, нужно всего лишь сделать его разрез. При нарезе стекла оно должно не растрескиваться, а идеально отламываться. Часто, одну из сторон такого изделия делают рифленой или узорчатой. Армированное стекло может быть и цветным, делают его из стекломассы. Самые распространенные цвета, это голубой, зеленый, золотисто-желтый. Установить такие стекла дома, не имея в этом достаточного опыта, нелегко, поэтому часто люди покупают уже готовые застекленные рамы, либо делают их на заказ.

4. Узорчатые стекла используют для остекления окон и дверей, также для различных перегородок, как в промышленных и общественных, так и в жилых помещениях. Такие стекла не советую применять в помещениях, где много копоти и пыли. Данное стекло имеет рельефный рисунок, как на одной, так и на двух сторонах одновременно. Узорчатое стекло может быть цветным и бесцветным. При помощи этого декоративного материала получаются превосходные витражи (внутренние и наружные), перегородки в фойе и вестибюлях, отличные ширмы. Этот материал украшает залы в ресторанах и кафе. Рисунок и цвета узорчатого стекла всегда должно соответствовать утвержденным нормам. Они должны хорошо пропускать и правильно рассеивать свет в помещениях.

Если вам нужно, что-либо остеклить, и вы не знаете, какое именно стекло вам подойдет для этого, лучше всего обратиться к специалисту по этой части. В наше время, в каждом специализированном магазине, есть такие сотрудники, которые помогут вам и дадут совет при его использовании.

Классификация стекол.

Стеклянные товары.

Стекло – однородное аморфное тело, которое получается при охлаждении стекломассы. Простой пример – берем кубик сахара, нагреваем его до жидкого состояния, а затем охлаждаем. Сахар теряет свою первоначальную кристаллическую структуру и становится аморфным веществом.

История стекла.

Впервые стекло возникло в Древнем Египте за 3 ... 4 тысячелетия до нашей эры. Однако стекла той эпохи даже по внешнему виду отличались от теперешних. Они были, как правило, малопрозрачны, содержали большое количество пузырей. Изготовляли из такого стекла главным образом украшения.

В конце VII в. производство стекла возникает в Венеции где к IX в. оно достигает высокого уровня. Известные венецианские стеклянные витражи и мозаики украшали церкви того периода, а различные художественные изделия из цветного стекла, мозаичное и филигранное стекло, зеркала являлись монополией венецианского стеклоделия. Затем это искусство проникло в другие страны Западной Европы и Ближнего Востока.

В конце XVII в. в Чехии было изобретено стекло, отличающееся чистотой, прозрачностью и твердостью и известное под названием "богемский хрусталь".

Стеклоделие в России возникло в IX - Х вв., т. е. намного раньше, чем в
Америке (XVII в.) и ранее, чем во многих других странах Западной Европы.

Первый стекольный завод в России был основан в 1638 г. под Москвой. На этом заводе изготовляли оконное стекло и другие стеклянные изделия. Большое развитие стеклоделие получило при Петре I. В этот период создаются стекольные заводы под Москвой, в Киеве и других городах. К 1760 г. в России уже насчитывалось более 25 стекольных заводов, расположенных в различных губерниях. Заводы эти вырабатывали главным образом оконное стекло, бутылки и хозяйственную посуду.

Основоположником научных основ стеклоделия в России является М.В. Ломоносов, который в 1752 г. построил под Петербургом фабрику и организовал на ней изготовление цветных стекол. М.В. Ломоносовым разработан метод горячей прессовки стекла.

Состав стекла.

Сырьевые материалы для производства стекла подразделяются на основные или стеклообразующие и вспомогательные.

С помощью основных материалов в состав стекла вводятся различные оксиды, которые при сплавлении образуют стекломассу. Свойства стекла зависят от входящих в него оксидов и их соотношения. Главный оксид - SiO2 - вводят в стекло через кварцевый песок. Песок должен быть свободен от примесей, особенно окрашивающих (оксиды железа, титана, хрома), которые вызывают голубоватые, желтоватые, зеленоватые оттенки стекла, снижают его прозрачность. С повышением содержания диоксида кремния в стекле улучшаются механическая и термическая прочность, химическая устойчивость, но повышается температура варки.

Оксид бора В2О3 облегчает варку, улучшает физико-химические свойства стекла.

Оксид алюминия А12О3 способствует повышению прочностных показателей и химической устойчивости стекла.

Щелочные оксиды Nа2О, К2О понижают температуру варки стекла, облегчают формование изделий, однако уменьшают прочность, термостойкость и химическую устойчивость.

Оксиды кальция, магния, цинка увеличивают химическую устойчивость и термостойкость изделий. Оксиды бария, свинца и цинка повышают плотность, улучшают оптические свойства и поэтому применяются в производстве хрусталя.

Вспомогательные материалы вводят для улучшения потребительских свойств стекла. По назначению их подразделяют на осветлители, обесцвечиватели, глушители, красители, восстановители и окислители.

Осветлители способствуют удалению из стекломассы газов, образующихся при разложении сырьевых материалов. Из-за газовых включений масса стекла становится непрозрачной. В качестве осветлителей применяют селитру, аммонийные соли, триоксид мышьяка. При нагревании осветлители разлагаются, в виде паров поднимаются вверх и увлекают за собой газообразные включения.

Обесцвечиватели погашают или ослабляют нежелательные цветные оттенки. Из-за небольших примесей оксидов железа стекло имеет зеленовато-голубоватый оттенок и, чтобы сделать этот оттенок незаметным применяются обесцвечиватели. Применяют 2 метода обесцвечивания-физический и химический. При физическом методе в состав стекломассы вводят дополнительный краситель, который нейтрализует действие основного. К физическим обесцвечивателям относятся соединения марганца, кобальта и др. Химические обесцвечиватели переводят окрашенные соединения в неокрашенные. К ним относится селитра, сурьма. Данные соединения переводят оксид 2-х валентного железа в оксид 3-х валентного железа, который имеет более слабую окраску.

Глушители (фториды и фосфаты) уменьшают прозрачность и обусловливают белую окраску стекла.

Красители придают стеклу нужный цвет. В качестве красителей используют оксиды или сульфиды тяжелых металлов. Окрашивание может происходить также за счет выделения в стекле коллоидных частиц свободных металлов (меди, золота, сурьмы).

В синий цвет стекло окрашивают закисью кобальта, в голубой - окисью меди, в зеленый - окисью хрома или ванадия, в фиолетовый - перекисью марганца, а в розовый - селеном и т.д.

Окислители и восстановители добавляют при варке цветных стекол для создания определенной pH среды. К ним относится селитра, углерод и т.д.

Ускорители варки способствуют ускорению варки стекла. К ним относятся фтористые соединения, алюминиевые соли и др.

Свойства стекла. Зависят от его состава.

Плотность обычного стекла 2500 кг/м3, наибольшую плотность имеют стекла с повышенным содержанием окиси свинца - до 6000 кг/м3. Зависит она в основном от наличия в составе стекла оксидов тяжелых металлов (свинца, бария, цинка) и влияет на массу изделий, оптические и термические свойства. С увеличением плотности возрастает показатель преломления света, блеск и игра света в гранях, однако термостойкость, прочность и твердость снижаются.

Оптические свойства стекла разнообразны. Стекла могут быть прозрачными (коэффициент пропускания 0,85 и более) и в разной степени заглушенными, бесцветными и окрашенными, с поверхностью блестящей и матовой. Основными оптическими свойствами стекла является: светопропускание (прозрачность), светопреломление, отражение, рассеивание и др. Обычные силикатные стекла хорошо пропускают всю видимую часть спектра и практически не пропускают ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Прозрачность большинства стекол составляет 84-90%. Изменяя химический состав стекла и его окраску, можно регулировать светопропускание стекла. Показатель преломления (отношение синуса угла падения к синусу угла отражения) для обычных стекол составляет 1,5, для хрусталя 1,9. В тоже время чем выше показатель преломления, тем выше коэффициент отражения.

Стекло обладает высокой прочностью на сжатие 700-1000 МПа и малой прочностью при растяжении - 35-85 МПа.

Твердость-это способность стекла сопротивляться проникновению в него другого тела. Зависит от состава. Кварцевые стекла, а также боросиликатные малощелочные стекла обладают большой твердостью. Хрустальные стекла в 2 раза мягче обыкновенных. Твердость обычных силикатных стекол 5-7 по шкале Мооса.
Хрупкость-способность стекла сопротивляться удару. Стекло плохо сопротивляется удару, т. е. оно хрупко. Присутствие в стекле борного ангидрида, окиси магния увеличивает сопротивление стекла удару.
Теплопроводность стекла невелика, поэтому стекло используют для защиты помещений зимой. Наибольшую теплопроводность имеет кварцевое стекло.

Термическая устойчивость стекол зависит от многих факторов: состава стекла, формы и размера изделия, характера поверхности и т.д. С помощью специальной термической обработки термическая стойкость стекла может быть увеличена в несколько раз.

Электропроводность стекла небольшая (стекло является диэлектриком). В тоже время электропроводность стекол изменяется с изменением температуры (расплавленное стекло проводит ток). Наибольшее влияние на электропроводность оказывает содержание в них окиси лития; чем больше ее в составе стекла, тем выше электропроводность. Понижают электропроводность окислы двухвалентных металлов (больше всего ВаО).
Стекло поддается механической обработке: его можно пилить циркулярными пилами с алмазной набивкой, обтачивать победитовыми резцами, резать алмазом, шлифовать, полировать. В пластичном состоянии, при температуре 800-1000°С, стекло поддается формованию.

Классификация стекол.

Стекла классифицируют в зависимости от состава. Название их зависит от содержания тех или иных оксидов. Различают следующие оксидные стекла:

силикатные – SiO 2 ;

алюмосиликатные - Аl 2 O 3 , SiO 2 ;

боросиликатные - В 2 O 3 , SiO 2 ;

бороалюмосиликатные - В 2 O 3 , Аl 2 O 3 , SiO 2 и другие.

Каждый вид стекла обладает определенными свойствами.

Силикатные стекла подразделяют на обыкновенные, хрустальные, жаростойкие. К обыкновенным относят известково-натриевые, известково-калиевые, известково-натриево-калиевые стекла.

Хрустальные стекла характеризуются повышенным блеском и сильным лучепреломлением. Различают хрусталь свинцовый и бессвинцовый. Свинцовый хрусталь имеет повышенную массу, хорошо декорируется. В зависимости от количества оксида свинца свинцовый хрусталь делят на

1. Хрустальное стекло, содержащее оксид свинца, бора или цинка в количестве не менее 10%.

2. Малосвинцовый хрусталь, содержащий 18-24% оксида свинца.

3. Свинцовый хрусталь, содержащий 24-30% оксида свинца.

4. Высокосвинцовый хрусталь, содержащий 30% и более оксида свинца.

Бессвинцовый хрусталь содержит в основном оксид бария (не менее 18%), что улучшает лучепреломление, повышает твердость и блеск стекла, но уменьшает прозрачность.

Жаростойкие стекла выдерживают резкие перепады температур. В их состав входят соединения бора (12-13%). Термическая стойкость такого стекла возрастает после закалки.
Химические свойства стекла.

Химическая устойчивость стекла определяет назначение и надежность изделий. Она весьма высока особенно по отношению к воде, органическим и минеральным кислотам (кроме плавиковой). Щелочи и карбонаты щелочей действуют более агрессивно. Плавиковая кислота растворяет стекло и поэтому используется для нанесения на стекло узоров, матирования и химической полировки изделий.

Формирование потребительских свойств стеклянных товаров происходит в процессе их производства.

Производство стеклянных товаров состоит из ряда стадий: подготовки сырья, составлению шихты, варки стекломассы, выработки стеклянных изделий, обработки и украшению изделий, сортировки, маркировки и упаковки изделий.

1. Подготовка сырья сводится к очистке кварцевого песка и других компонентов от нежелательных примесей, тонкому измельчению и просеиванию материалов.

2. Приготовление шихты, т. е. сухой смеси материалов, состоит в отвешивании компонентов согласно рецептуре и тщательном их перемешивании до полной однородности. Более прогрессивным методом является изготовление из шихты брикетов и гранул; при этом сохраняется однородность шихты, ускоряется варка. Кроме того для ускорения варки стекла в шихту добавляют 25-30% стеклянного боя. Стеклобой промывают, измельчают и пропускают через магнит.

3. Варку стекломассы из шихты осуществляют в ваннах и горшковых печах при максимальной температуре 1450-1550°С. В процессе варки происходят сложные физико-химические превращения и взаимодействия сырьевых материалов. С помощью осветлителей стекломассу освобождают от газовых включений, тщательно перемешивают до достижения однородности по составу и вязкости. При нарушениях режимов обработки сырья, приготовления шихты и варки образуются дефекты стекломассы (разберем позднее).

4. Формование изделий из вязкой стекломассы осуществляют разнообразными методами. Метод формования во многом определяет конфигурацию изделий, толщину стенки, приемы декорирования, окраску и поэтому является важным ассортиментным признаком и ценообразующим фактором.

Бытовые изделия изготовляют выдуванием, прессованием, прессовыдуванием, моллированием (гнутьем), литьем и т. д.

Выдувание - древнейший способ формования изделий из стекломассы. Выдувание может быть механизированное, вакуум-выдувное, ручное в формах и гутенское (свободное).

Ручное выдувание осуществляется с помощью стеклодувной трубки. Такое выдувание может производиться в формах и без формы. Выдуванием в формах получают изделия любых конфигураций и толщины стенки с гладкой и блестящей поверхностью. Вырабатывают бесцветные, окрашенные в массе и накладные изделия (двух- и многослойные).

Выдувание без формы или свободное выдувание (в торговле - гутенская формовка) осуществляют также посредством стеклодувной трубки, но изделия формуют и окончательно отделывают в основном на воздухе. Изделия характеризуются сложностью форм, плавными переходами частей, утолщенной стенкой.

Механизированным выдуванием на автоматах изготовляют бесцветные изделия простых очертаний, в основном стаканы.

Выдувные изделия имеют самые гладкие стенки, сильный блеск, большую прозрачность, самую разнообразную форму и толщину стенок. Они декорируются почти всеми возможными способами и считаются наиболее качественными.

Прессование являются наиболее массовыми и экономичными способами получения стеклянных изделий. Изделия формуются на автоматических и полуавтоматических прессах в специальных пресс-формах, где на них сразу наносится рисунок. Их характеризует большая толщина стенок (более 3 мм), большая масса, меньшая прозрачность и термостойкость, значительная толщина дна, видны следы от формы. Посуда, изготовленная прессованием, имеет простые формы с широким верхом.

Некоторое однообразие прессованных изделий стремятся преодолеть за счет создания легкого рельефного узора на поверхности (фактурный пресс), прессования без верхнего кольца, позволяющего получить разный у каждого изделия свободно сформированный край, сочетания прессования и гнутья (пресс-моллирование).

Прессовыдувание характеризуется тем, что формование изделий проходит в две стадии - сначала их формуют в пресс-форме, а затем - в горячем виде воздухом. Изделия имеют узкую горловину, толстые неровные стенки и следы от формы. Прессовыдуванием производят банки, бутылки, графины, флаконы; Изделия, полученные таким методом, отличаются от прессованных более сложной формой, а от выдувных-толстыми стенками, следами от формы и более грубым рисунком.

Литье. Стекломассу заливают в специальную форму, где она охлаждается и принимает очертания формы. Данный метод применяют для получения художественно-декоративных изделий.

Центробежное литье осуществляется во вращающихся металлических формах под действием центробежных сил. Изделия, полученные этим способом, имеют большую массу, а изделия крупных размеров дорабатывают вручную. Примером изделий, изготовленных центробежным литьем, могут служить аквариумы.

Другие методы формования менее распространены.

При неправильном формовании возможно возникновение различных дефектов.

5.Отжиг изделий. При формовании ввиду низкой теплопроводности стекла, резкого и неравномерного охлаждения в изделиях возникают остаточные напряжения, способные вызвать их самопроизвольное разрушение. Поэтому обязателен отжиг- термическая обработка, состоящая в нагревании изделий до 530-550 °С, выдерживании при этой температуре и последующем медленном охлаждении. При отжиге остаточные напряжения ослабляются до безопасной величины и равномерно распределяются по сечению изделий. От качества отжига зависит термическая стойкость стекла.

6. Обработка и декорирование. Первичная обработка заключаются в обработке края и дна изделий, притирке пробок к горлу графинов. Декоративная обработка - это нанесение на изделия украшений разного характера. Декор определяет эстетические свойства стеклянных изделий и является одним из главных ценообразующих факторов.

Разделки классифицируют по стадии нанесения (в горячем и холодном состоянии), видам, сложности.

Украшения, наносимые в горячем состоянии:

1. Цветное стекло получают при добавлении красителей в стекломассу.

2. Изделия с нацветом изготавливают из 1 слоя стекла и покрывают его 1 или 2 слоями интенсивно окрашенного стекла.

3. Украшение выдувных изделий в горячем состоянии осуществляют путем нанесения стеклянных налепов, лент, витых и путаных нитей. Разновидность –украшение филигранью или витьем имеет вид 2 или 3-х цветных спиралевидных нитей.

4. Украшение под мрамор или малахит получают в процессе варки молочного стекла с добавкой молотого, неразмешанного цветного стекла.

5. Разделка «кракле» («под мороз», «морозное стекло») - сеть мелких поверхностных трещин, образующихся при быстром охлаждении изделия в воде. Далее полуфабрикат помещают в печь, где трещины оплавляются.

6. Используют разделку «под валик», создающую оптический эффект за счет волнообразной внутренней поверхности, образующейся при выдувании заготовки в ребристой форме.

7. Украшения цветной насыпью. Разогретую заготовку прокатывают по измельченному цветному стеклу, которое приплавляется к поверхности.

8. Радужные пленки (ирризация) на поверхности изделий могут получаться при осаждении на горячем изделии солей хлористого олова, бария и др.; эти соли, разлагаясь, образуют прозрачные, блестящие ирризирующие пленки оксидов металлов (напоминают перламутр).

9. Украшения методом свободного выдувания -изделие приобретает своеобразную и неповторимую форму.

10. Люстры- нанесение на поверхность изделия растворов металлов. Далее изделие подвергают отжигу, растворитель испаряется, а пленка металла закрепляется на поверхности.

11. Прессованные изделия украшают в основном за счет рисунка от пресс- формы.

Украшение изделий в холодном состоянии осуществляют посредством механической обработки, химической обработки (травление) и поверхностным декорированием с использованием силикатных красок, препаратов золота, люстров.

К разделкам, наносимым механическим способом, относят матовую ленту, номерную шлифовку, алмазную грань, плоскую грань, гравировку, пескоструйную обработку.

1. Матовая лента - это полоска шириной 4-5 мм. К поверхности изделия при его вращении прижимают металлическую полоску, под которую подают песок с водой. При этом песчинки царапают стекло.

2. Номерная шлифовка - матовый поверхностный (неглубокий) рисунок из круглых, овальных шлифов или насечек. Наносится с помощью наждачных кругов.

3. Алмазная грань - это рисунок из глубоких двухгранных бороздок, которые, сочетаясь между собой, образуют кусты, сетки, многоугольные камни, простые и многолучевые звезды и другие элементы. Рисунок наносят на ручных или автоматических станках с помощью абразивного круга с различным профилем края. После нарезания рисунка его полируют до полной прозрачности. Алмазная грань особенно эффектна на хрустальных изделиях, где хорошо выявляются блеск и игра света в гранях.

4. Плоская грань - это полированные плоскости различной ширины вдоль контура изделий.

5. Гравировка - поверхностный матовый или реже светлый рисунок преимущественно растительного характера без больших углублений. Получается с помощью вращающихся медных дисков или УЗ.

6. Пескоструйная обработка - матовый рисунок различной формы, образующийся при обработке стекла песком, который под давлением подают в вырезы трафарета.

Разделки, наносимые травлением , подразделяют на травление простое (гелиоширное), сложное (пантографное), глубокое (художественное). Для получения рисунка изделия покрывают слоем защитной мастики, на которой иглами машин или вручную наносят узор, обнажая стекло. Затем посуду погружают в ванну с плавиковой кислотой, которая растворяют стекло по обнаженному узору на различную глубину.

Простое, или гелиоширное, травление - это углубленный прозрачный геометрический рисунок в виде прямых, кривых, ломаных линий.

Сложное, или пантографное, травление представляет собой линейный углубленный рисунок, но более сложного, часто растительного характера.

Глубокое, или художественное, травление - это рельефный рисунок в основном растительного сюжета на 2 или 3- слойном стекле. За счет разной глубины травления цветного стекла образуется узор разной интенсивности окраски.

Поверхностное декорирование может осуществляться силикатными красками, препаратами золота. К таким украшениям относится живопись, декалькомания (представляет собой многокрасочный рисунок без мазков кисти, наносимый с помощью переводных картинок), шелкография (однокрасочный рисунок, полученный трафаретным способом при помощи шелковой сетки) нанесение лент (шириной 4-10 мм), отводок (1-3 мм), усиков (до 1 мм), фотоизображений и др. Разрабатывают новые методы украшений - плазменное напыление металлов, стеклопорошков, фотохимическое гравирование и др.

Производственный процесс завершается приемочным контролем и маркировкой изделий.