Стекло как основа пластикового окна

Стекло – это один из основных материалов, применяемых в строительстве. Основными компонентами, образующими стекло, являются:

- кварцевый песок (69-74 %),
- сода (12-16 %),
- известняк и доломит (5-12 %)
и в небольших процентных соотношениях некоторые другие компоненты:
- оксиды SiO₂, B₂O₃, P₂O₅, TeO₂, GeO₂,
- фториды AlF₃ и др.

Технические характеристики стекла

• Плотность 2,5 г/см³ (2500 кг/м³ ).
  Лист стекла толщиной 1мм и площадью1м² весит 2,5 кг.
  Лист стекла толщиной 4мм и площадью1м² весит 10 кг.
• Твердость, определяемая методом царапанья = 5-6
• Температура размягчения приблизительно 600^оС. Закалка и изменение формы требуют температуру приблизительно на 50^оС выше.
• Коэффициент теплопроводности 0,8 Вт/м^оС.
• Коэффициент теплопередачи 5,8 Вт/м^2оС.
• Сопротивление давлению 1000 Н/мм² = 1000 МПа — чтобы раздавить 1 см³ стекла, необходимо нагрузить его весом 10 т.
• Предел прочности на разлом значительно ниже сопротивления давлению: для обычного стекла – 40 МПа (Н/мм²), для закаленного стекла – 120…200 МПа (Н/мм²) в зависимости от толщины, обработки края, наличия отверстий и др.
• Упругость. Стекло очень упругий материал, оно не подвержено никакой деформации вплоть до разрушения. Однако стекло очень хрупкое и мгновенно разбивается при чрезмерном внешнем воздействии.
• Термальный шок. Поскольку стекло обладает низкой тепловой проводимостью, неравномерный нагрев или охлаждение листа стекла приводит к возникновению напряжения в материале (термальный шок). Это может служить причиной разрушения стекла. Когда стекло установлено в раму, его обрамленные края закрыты от солнечного излучения. В стекле возникает разница температур, что может привести к его разрушению. Риск термального шока снижается, когда используется солнцезащитное отражающее стекло. Специальная закалка стекла против термального шока позволяет выдерживать разницу температур в 150 ? 200^оС.

Технология производства

Технология получения листового стекла в основном базируется на двух способах: Фурко и Флоат.

В 1902 году Эмиль Фурко разработал метод машинной вытяжки стекла. При этом способе стекло вытягивается из стекловаренной печи в виде непрерывной ленты, через прокатные валки поступает в шахту охлаждения, где режется на отдельные листы. На сегодняшний день в Европе метод Фурко практически не применяется, его вытеснил более совершенный Флоат-метод.

Флоат-метод был разработан в 1959 году фирмой «Pilkington» («Пилкингтон»). Для изготовления стекла по Float-технологии смесь сырья из кварцевого песка, извести, соды и других материалов подается в печь и расплавляется при температуре приблизительно 1600 градусов по Цельсию. Затем стекломасса, в виде бесконечной стеклянной ленты, вытекает в ванну с расплавленным жидким металлом. Здесь стекло получает свою «высокоплоскостность» и «полированность» (глянцевитость) поверхности. Затем бесконечная стеклянная лента поднимается из ванны с металлом и направляется в охлаждающую печь, где равномерно остывает. После этого стекло можно резать и складировать. Преимуществами этого метода, по сравнению со всеми предыдущими, является: стабильная толщина стекла, высокое качество поверхности, не требующее дальнейшей полировки, отсутствие оптических дефектов, высокая производительность.

Классификация стекла

По составу:

• Натрий-кальций-силикатное стекло (Soda-lime glass) — стекло, основными компонентами которого являются двуокись кремния, оксиды натрия и кальция.
• Боросиликатное стекло (Borosilicate glass) — силикатное стекло, содержащее в качестве характеризующего компонента бор. Боросиликатные стекла обычно термостойкие.

По способу изготовления:

• Листовое стекло (sheet glass) — стекло, изготавливаемое в виде плоских листов.
• Тянутое (Drown glass) — стекло, обычно в форме листа, изготавливаемое непрерывным механическим вытягиванием.
• Прокатное (Rolled glass) — листовое стекло, изготовляемое из стекломассы путем ее непрерывного проката между двумя валками или путем периодического проката на столе с помощью одного валка.
• Полированное плоское (Polished plate) — прозрачное стекло, обе поверхности которого отшлифованы и отполированы для придания им плоскостности и параллельности, с целью обеспечения четкого неискаженного изображения при просмотре сквозь него или при отражении.
• Термополированное (Float glass) — листовое стекло, изготовляемое формованием ленты стекломассы на расплаве металла при управляемой температуре в защитной атмосфере.
• Многослойное (Laminated) — листовое стекло, состоящее из двух или нескольких листов стекла, склеенных друг с другом по всей поверхности полимерной пленкой.
• Стекло с жестким покрытием (hard coat glass) — стекло с покрытием, стойким к климатическим воздействиям, наносимое пиролитическим методом.
• Стекло с мягким покрытием (soft coated glass) — стекло с покрытием, не стойким к климатическим воздействиям, наносимое методом напыления в вакууме.
• Закаленное стекло (Toughed glass) — стекло, поверхность которого быстро охлаждена от температуры близкой к точке размягчения так, что остаточные напряжения сжатия остаются на поверхности после полного охлаждения. Это увеличивает термическую и механическую прочность стекла и приводит к тому, что оно разрушается на более мелкие фрагменты без острых углов, нежели обычное стекло, под воздействием разрушающих напряжений. Применяется там, где необходимо безопасное стекло.

По внешнему виду:

• Чистое стекло (Clear glass) — прозрачное бесцветное стекло.
• Супер-чистое стекло (Extra-clear glass) — бесцветное стекло с пониженным содержанием железа, за счет чего достигается его повышенная прозрачность.
• Тонированное в массе стекло (Tinted glass) — стекло, окрашенное в массе, с пониженным коэффициентом пропускания световой и солнечной энергии.
• Узорчатое прокатное стекло (Figured rolled glass) — полупрозрачное прокатное стекло с узором на одной из поверхностей.
• Рефлективное стекло (Reflective glass) — стекло с металлизированным отражающим покрытием на одной из сторон.
• Зеркало (Mirror) — листовое стекло, имеющее на одной поверхности высокоотражающее покрытие (более 80%).
• Витражное стекло (Stained glass) — собственно, сам витраж — композиция из стекол, разделенных металической растяжкой.
• Армированное стекло (wired glass) — плоское стекло с вмонтированной металлической сеткой с квадратными или шестиугольными ячейками. Стекло может иметь одну сырую литую поверхность (армированное литое стекло); оно может быть полированным (полированное армированное стекло) или полупрозрачным с шестиугольной сеткой (узорчатое прокатное армированное стекло). Применяется как безопасное и огнестостойкое.
• Гнутое стекло (моллирование) (Curved glass) — стекло, изогнутое по радиусу путем нагревания его в специальной печи.

По дополнительным свойствам:

• Огнестойкое стекло (Flameproof glass) — стекло, которое не разрушается легко при нагревании, или контакте с пламенем.
• Термостойкое стекло (Heat-resisting glass) — стекло, способное выдерживать сильный термический удар обычно вследствие низкого коэффициента термического расширения.
• Нейтральное стекло (Neutral glass) — стекло с высокой химической стойкостью.
• Солнцезащитное (Solar control glass) — стекло, уменьшающее пропускание солнечной радиации во всем спектре длин волн или в его части (обычно тонированное или рефлективное).
• Эмалированное закаленное (Enamel toughened) — листовое стекло покрытое эмалевой краской и закаленное. Обычно используется для отделки фасадов.
• Безопасное стекло (Safety glass) — стекло, которое при разрушении образует фрагменты, вероятность серьезных порезов которыми значительно меньше, чем осколками обычного стекла. Обычно это закаленное стекло.
• Ударопрочное («пуленепробиваемое») — стекло повышенной прочности, способное выдержать сильный удар. Делится на несколько классов защиты. В зависимости от класса это обычно закаленное или ламинированное стекло.
• Стекло с низкоэмиссивитетным покрытием (Low E glass) — стекло с покрытием, обеспечивающим повышенную теплоизоляцию. Покрытие бывает жесткое или мягкое.

Для стекол обычно применяется следующая основная маркировка:

M — Простое оконное стекло, произведенное методом вытяжки.

F — Стекло произведенное флоат-способом.

K — Стекло с твердым низкоэмиссионным покрытием.

I - Стекло с мягким низкоэмиссионным покрытием.

S - Окрашенное в массе стекло

Pl — Стекло с нанесенным на него пленочным теплоотражающим покрытием