Будівельні скло і склопакети

Будівельні скло і склопакети БУДІВЕЛЬНІ СКЛА. КЛАСИФІКАЦІЯ. ФІЗИКО-ТЕХНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ. ТЕХНОЛОГІЯ ВИРОБНИЦТВА І ОБРОБКИ Скло являє собою розташовану в застиглому стані рідина. Скло - аморфна речовина, яка не володіє в твердому вигляді властивостями кристалічного речовини. Не має власної точки плавлення, а переходи з рідкого стану в твердий і навпаки відбуваються в широкій температурній області, яка для скла зазвичай становить 500 ° С. Традиційними головними / основними сировинними компонентами віконного скла: кварцовий пісок (69-74%), сода (12-16%), вапняк і доломіт (5-12%). Історія застосування скла в будівництві порівняно молода і бере свій відлік з кінця минулого століття, незважаючи на те, що скло як конструкційний матеріал відомо людству з найдавніших часів. Найдавніші зразки скляних виробів виявлені в Єгипті. Мова йде про зелену глазурі, вік якої оцінюється приблизно в 12 тис. років; з неї був виготовлений (приблизно в 7000 р. до н. Е..) Блакитний амулет - найдавніше з знайдених до цих пір стекол. У Ашмолейском музеї в Оксфорді знаходяться чорна скляна буса і шматочок фаянсу бірюзового кольору часів першої династії єгипетських фараонів, яка правила в 4000 р. до н. е.. Припускають також, що скло почали виготовляти не єгиптяни, а ассірійці, які експортували свої вироби в Єгипет. Однак знахідки скла в Ассирії, поблизу Тель Асмера, розташованого на північний захід від Багдада, відносяться до 2700-2600 рр.. до н. е..; отже, вони значно молодше єгипетських.

Судини з глини і фарфору з кольоровою стекломозаїка періоду з 1766 по 1122 рр.. до н. е.. виявлені в Китаї. Однак, Китаєм не обмежується розвиток виробництва скла на Далекому Сході - вироби зі скла, вік яких відноситься до 2000 р. до н. е.., знайдені в Індії, Кореї та Японії. Приблизно близько 250 років до н. е.. відбулося відкриття першого скляного заводу в Олександрії. А приблизно на рубежі нової ери була винайдена склодувна трубка. У літописних джерелах в зв'язку з цим згадується місто Сидон в 50 році до нашої ери. Через деякий час, з готового скла, використовуючи метод видування, навчилися робити довгі скляні циліндри, які розкривали і випрямляли, отримуючи плоский лист. Цей спосіб використовували аж до 1900-х років для виготовлення художнього скла. Сидон - стародавнє місто-держава в Фінікії на східному узбережжі Середземного моря. Сучасна назва - м. Сайда (Ліван). Заснований в четвертому тисячолітті до н.е. У другому тисячолітті до н.е. - Великий центр міжнародної торгівлі. Римляни познайомилися з виробництвом скла завдяки завоюванню Єгипту.

До часів Римської імперії належать і найдавніші письмові згадки про скло. Вони належать Плінію Молодшому (77 р. н. Е.), який в одній зі своїх книг описує скло і його виробництво. З Риму стеклоделие стало поширюватися в Галлію, Британії та Німеччини. У кінці I століття н. е.. скло вже проводилося в Кельні і Трірі. З розпадом Римської імперії занепадає і мистецтво виготовлення скла. У XIII в. на острові Мурано, близько Венеції, знову розквітає скляна промисловість. В кінці середньовіччя виробництво скла широко розвивається в Німеччині, У 1688 р. француз Лука де млість винайшов спосіб виготовлення і шліфування великих дзеркальних стекол. До цього часу слід відносити і поява перших шибок, що були у той час великою рідкістю. Масове виробництво скла стало можливим тільки в кінці минулого століття завдяки винаходу печі Сіменса-Мартіна і заводському виробництву соди. У XIX ст. з'явилися перші машини-автомати для виготовлення виробів з порожнистого скла. І тільки в XX ст. були розроблені рахтічние способи витягування нескінченної стрічки скла: методи машинної витяжки скла Л Ибби-Оуенса, Фурко (рис. 3.1), Піттсбурга.

За способом Еміля Фурко, розробленому в 1902 році, скло витягалося по вертикалі з скловарної печі через прокатні вальці у вигляді безперервної стрічки назовні, надходячи в шахту охолодження, у верхній частині якої воно різалося на окремі листи. Товщина скла при цьому регулювалася шляхом зміни швидкості витягування. Цей метод знаходить застосування аж до теперішнього часу. Скло, одержуване цим методом, називається тягнені склом. Для виготовлення вітринних і дзеркальних стекол тягнені і прокатне листове скло піддають шліфуванню і поліруванню.

Самим останнім етапом у виробництві листового скла був так званий флоат-метод, розроблений і запатентований в 1959 році англійським винахідником Аласте ром Пілкінгтоном. При цьому процесі скло надходить із печі плавлення в горизонтальній площині у вигляді плоскої стрічки через ванну з розплавленим оловом на подальші охолодження і відпал. Величезною перевагою флоат-методу, у порівнянні з усіма попередніми, є, крім усього іншого, більш висока продуктивність, стабільна товщина і якість поверхні. За якістю поверхні таке скло не поступається полірованому, - флоат-процес витісняє техніку шліфування й полірування скла. Флоат-скло характеризується винятковою рівністю й відсутністю оптичних дефектів. Найбільший розмір одержуваного скла, як правило, становить 5100-6000 мм х 3210 мм, при цьому товщина листа може бути навіть менше двох міліметрів і досягати 25 міліметрів. Отримувана скло може бути прозорим, пофарбованим або мати спеціально нанесене покриття. Скло, одержуване за допомогою флоат-методу, називається флоат-склом, і в даний час є найбільш поширеним типом скла. Схема виробництва флоат-скла показана на рис. 3.2.

Крім звичайних прозорих стекол у будівництві застосовуються спеціальні скла - скла, пофарбовані в масі, та скла зі спеціальним покриттям, звані загальним терміном низькоемісійним скла. Забарвлене в масі скло виготовляється з сировинних матеріалів, в які додаються різні речовини для одержання бажаного кольору. Найбільш поширеними є кольори - проміжний між бронзовим і коричневим, сірий і зелений. При цьому можна виготовляти скла та інших квітів. Пофарбовані в масі скла відомі також як сонцезахисні або абсорбуючі скла, оскільки такі скла поглинають (абсорбують), самі по собі, більше сонячної теплової енергії і світла, ніж звичайні прозорі. Застосування низькоемісійоного скла в конструкціях віконного і фасадного скління дозволяє вирішити широкий спектр архітектурно-будівельних завдань і є одним з найбільш перспективних напрямків у світовій скляної індустрії. Визначальною ідеєю в низькоемісійних технологіях є напилення на поверхню флоат-скла провідного покриття з кольорових металів або напівпровідникових оксидів, що містить вільні електрони. За рахунок електропровідності і явищ інтерференції, викликаних наявністю в покритті вільних електронів, можуть бути отримані скла, призначені для виконання наступних функцій: скорочення втрат тепла приміщенням за рахунок відбиття теплових хвиль в інфрачервоному діапазоні; відображення сонячної радіації; захист приміщень від електромагнітного випромінювання і радіохвиль; відображення випромінювання у видимому діапазоні. Напилення може наноситися як на прозорі стекла, так і на стекла, пофарбовані в масі, при цьому можливе отримання таких специфічних конструкцій як електрообогреваемие скла або антистатичні скла (захищені від накопичення статичної електрики). У залежності від функціонального призначення проектованого скління, в ньому можуть бути застосовані два типи покриття, принципово різняться за технологією нанесення. Тверде покриття (Hard coating - англ.) На основі оксиду олова SnO,: E зване інакше напівпровідниковим покриттям. Скло з таким покриттям як правило позначаються в спеціальній літературі терміном до-скло. Наноситься безпосередньо на одній зі стадій виробництва флоат-скла (так звана технологія on-line - англ. На лінії) за рахунок хімічної реакції піролізу (розкладання речовини під дією високих температур). Під час цієї реакції шар оксиду олова осідає на поверхню гарячого скла, стаючи невіддільною його частиною. При цьому утворюється міцне і міцне металеве покриття, що має хімічної, механічної і термічної стійкістю, рівноцінної склу без покриття. Тверді покриття стійкі до впливу погодних умов і витримують впливу температур до 620 ° С. М'яке покриття (Soft coating - англ.) На основі срібла - Ag, позна чаемое в літературних джерелах як i - стекло. Наноситься на готове флоат-скло (технологія off-line - англ. Поза лінією) і утримується на ньому силами молекулярної взаємодії. Складається з декількох тонких шарів, вибір яких залежить від необхідних характеристик скління-випромінювальної здатності, світлопропускання, а також оптичних властивостей - видалення небажаного відображення. На відміну від твердих покриттів, м'які обмежено стійкі по відношенню до погодних і температурних дій. Однак, при встановленні в склопакетами-пакеті - покриттям в бік повітряної камери, мають довговічність, яку можна порівняти з твердими покриттями. Принциповий склад шарів твердого та м'якого покриттів наведено на рис. 3.3.

При використанні скла у світлопрозорих конструкціях з підвищеними вимогами до безпеки (скляні даху, похилі засклені площини фасадів і т.п.) застосовують загартовані або ламіновані скла. Загартуванням називають процес термозміцнення скла, заснований на специфіці його фізичних властивостей. Як вже зазначалося, на температурній шкалі скло не має певної точки затвердіння, при якій воно переходило б з рідкого стану в твердий. Тому його можна нагрівати до температури трохи вище за ту, при якій молекули, як в в'язкої рідини, еше здатні до пластичного зсуву без появи внутрішніх напружень. Якщо скло нагріти так, щоб весь його обсяг мав однакову температуру (трохи вище 57СГС), а потім швидко охолодити, то поверхня його затвердіє, в той час як внутрішній шар ще залишиться пластичним. При подальшому поступовому охолодженні затвердіє і внутрішня частина. Однак, вона не зможе стискатися з такою ж силою, як до гартування, оскільки зовнішні, вже затверділі шари скла не зможуть тепер деформуватися без виникнення напружень. Таким чином, в результаті термічної обробки, яка полягає в нагріванні скла до температури гарту і наступному швидкому охолодженні, зовнішні шари його приходять у стан сильного стиснення, а внутрішні - в стан розтягування. У результаті в склі утворюється система напруг, що забезпечує його високу механічну і термічну міцність порівняно із звичайним склом, яке може сприймати тільки невеликі розтягуючі зусилля. При руйнуванні загартоване скло розпадається на дрібні округленої форми осколки, які не мають гострих ріжучих граней. Під загальним терміном ламінування розуміють виготовлення багатошарових конструкцій з скла за допомогою поливиниловой плівки або спеціального рідко-образного матеріалу - смоли, а виготовлені таким чином конструкції називають ламінованим склом. Ламіноване скло може складатися з декількох шарів однакових або різних по товщині і типу скла; які можуть бути прямими або криволінійними відповідно із заданою формою. Товщина отриманого ламінованого скла залежить від кількості стекол і їх товщини, а також від товщини ламінуючих шарів. Найбільш поширеним типом ламінованого скла, застосовуваного у віконних і фасадних конструкціях різних класів безпеки, є так званий триплекс - конструкція з двох стекол і проміжного ламінуючого шару. В окремих випадках можливе наклеювання плівки на скло з одного боку - так звана одностороння ламінація. Основною перевагою ламінованих багатошарових конструкцій з скла є безпека при руйнуванні. Оскільки при руйнуванні осколки скла залишаються висіти на еластичній плівці, не виникає небезпеки утворення осколків скла, здатних спричинити травму. За допомогою ламінування можна виготовляти конструкції, які можуть служити як стекла, що захищають від злому і вибухової хвилі, а також куленепробивних, удароміцних та вогнезахисних стекол. Ламіновані стекла добре захищають також і від УФ випромінювання. При цьому необхідно відзначити, що ламінування (на відміну від загартування) не збільшує механічну міцність. В основі плівкового ламінування лежить принцип з'єднання плівки та скла, попередньо вирізаних за заданим розміром. Відрізані скла миються, після чого виконується операція складання елемента, якщо потрібно отримати пряме скло. Між заготовками стекол поміщається плівка, товщина якої зазвичай дорівнює 038 мм або 0.76 мм. Колірну гаму ламінованих стекол можна розширити за рахунок використання як стекол різного кольору, так і різного кольору плівок, використовуваних для ламінування. Процес ламінації є двохстадійною. Після операції зборки слід операція попереднього ламінування-скляні елементи піддаються стиску, так званої холодної виправленню у роликової правильної машині. Після цього елемент нагрівають до температури 80-90 ° С. Цю остаточну стадію операції ламінування називають гарячої правкою. Скло, отримані методом рідинного ламінування, відрізняються від скла, заламінованих за допомогою плівки, як самим способом виробництва, так і властивостями, які набуває готовий виріб. Серед особливостей, що відрізняють скла, отримані рідинним ламінуванням, можна відзначити наступні: одне або обидва скла можуть мати шорстку поверхню; можна використовувати низькоемісійним скла з покриттям, тоді як гаряче ламінування за допомогою плівки може зіпсувати покриття; можна використовувати дуже товсті скла Багатошарові стекла, отримані за допомогою звичайного рідинного ламінування, мало відрізняються з точки зору пропускання видимого світла від звичайного прозорого скла. За рахунок додавання пігментів у ламінуючої рідину можна виготовляти кольорові жідкостноламінірованние скла. Кольоровий ефект можна підсилити шляхом спільного використання забарвлених рідин для ламінування зі склом із дзеркальною поверхнею. При необхідності отримання виразних архітектурних рішень скло може бути піддано мелірування - вигину. Молірування стекол роблять у нагрівальних камерах або печах з використанням спеціальних форм для надання потрібної конфігурації. Перед молірування скло вирізують відповідно до задається формою. Для будівництва, як правило, потрібно проводити гнуті скла маленькими і короткочасно випускаються серіями. Виготовлення молірованних стекол є складною операцією і передбачає наявність у виробника особливих знань і навичок. Враховуючи вимоги, які пред'являються до промислового виробництва і до якості готового продукту, у виробництві гнутих стекол для потреб будівельної промисловості використовується так звана техніка формування на оболонках - скло нагрівають і гнуть у спеціальних печах. Скло при нагріванні вигинається на поверхні спеціально виготовленої сталевий форми, приймаючи бажану форму. При виробництві гнутого скла скло охолоджують таким чином, щоб у готовому виробі було якомога менше напруг. Мінімальний радіус згинання скла визначають у відповідності з товщиною скла (рис. 3.4), при цьому розміри скла, зі свого боку, залежать від виробничого устаткування, наявного у виробника, та факторів, що залежать від форми конструкції. Слід також зазначити, що гнуті скла можна ламінувати.