Архит._материал._-_Шеина_Ч1

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. Эмисситет 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 свыше 90 % тепловой энергии. Следовательно, чем ниже эмисситет, тем меньше потери тепла.

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.

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 оксидов металлов InSnO2, который является прозрачным и в то же время обладает электропроводностью. Известно, что электропроводность напрямую связана с излучательной способностью Е- поверхности (К-стекла обычно около 0,2).

Следующим значительным шагом в производстве теплосберегающих стекол стал выпуск так называемого 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 высоковакуумным оборудованием с системой магнетронного распыления и представляет собой тройственную (или более) структуру из чередующихся слоев серебра диэлектрика (BiO, Ag, TiO2 и т.п.). 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 и стекла. Это необходимо для предотвращения коррозии покрытия вдоль поверхности в процессе эксплуатации, а также для увеличения адгезии бутила к стеклу.

282

Основная область применения стекол – использование их в составе стеклопакетов, теплосберегающие свойства которых во многом определяются параметрами покрытия на стекле. Зимой энергосберегающие стекла сохраняют тепло, летом – прохладу. Подсчитано: благодаря этим стеклам удается сократить расходы электроэнергии примерно на 30 %, что позволяет избежать глобального потепления.

Стекло с рефлекторным покрытием придает стеклу, с одной стороны,

солнцезащитные свойства, цвет и зеркальность, а зданиям – респектабельность и солидность, а с другой – зеркальные стекла тщательно скрывают «внутренности» дома.

Производит такие стекла ОАО «Саратовский институт стекла» (ОАО «СИС») по технологии фирмы BOC Coating Technologу (США). В качестве основы для нанесения рефлекторного покрытия применяют флоат стекло марки М1 производства ОАО «Борский стекольный завод», листовое светотеплозащитное бронзовое стекло производства ОАО «СИС», а также прозрачное и суперпрозрачное флоат стекло размером 6х3,2 м, толщиной 3…25 мм и флоат стекло, окрашенное в массе (зеленое, серое, голубое и бронзовое), – толщиной 3…12 мм (Jumbo). Рефлекторное стекло выпускается толщиной 4,5 и 6 до 12 мм. Стандартные размеры бесцветного стекла – 2,25х 1,605 м, «бронза» – 2,5х1,6 и 2,2х1,6 м. Возможно изготовление стекла нестандартных размеров, а также закаленного рефлекторного стекла (таблица

53).

Таблица 53 – Краткая характеристика стекол с рефлекторным покрытием

Ламинированное стекло – это архитектурное стекло, состоящее из двух или более стекол. Технология его изготовления примерно следующая. Между двумя листами стекла укладывают эластичную пленку (бутафол) и помещают в автоклав. При температуре выше 100 оС пленка размягчается и, как клей, соединяет два листа. Прочность такого стекла на удар в 12 раз превышает прочность обычного листового стекла. При разрушении ламинированное стекло не рассыпается благодаря ламинированной пленке, т.е. осколки остаются прикрепленными к ней. Ламинированное стекло обеспечивает

283

также лучшую звукоизоляцию помещений, так как многослойное стекло способно эффективно снижать воздействие нежелательных шумов.

Разными видами ламинирующих пленок можно обеспечить практически любое тонирование стекла. Эти пленки могут быть токопроводящей и радиозащитной, теплопоглощающей (голубая) и теплоотражающей (синяя). Выпускается пленка поглощающая УФ-лучи (желтая), зеркальная (пленка из оксида титана), солнцезащитная (голубая) – из закиси железа, декоративные (зеленая) и т.д. Ламинированные стекла применяются при остеклении фасадов, балконов и окон (рисунок 209).

Courtaulds Perfomance Films

(CPFilms) является крупнейшим и лидирующим мировым производителем солнцезащитной, энергосберегающей, специализированной и защитной (в случае аварии, вандализма, взрывов и грабежа или природных бедствий) оконной пленки с главной штаб-квартирой в Мартинсвилле (Virginia USA). Такая оконная пленка

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, ведущими производителями стекол разработаны также специальные виды пожаробезопасных стекол (рисунок 210). Например, многослойное ламинированное стекло с прозрачными, расширяющимися при воздействии высокой температуры промежуточными слоями. В случае пожара при температуре около 120 оС 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.

При огневом воздействии на пустотелые стеклянные блоки они начинают растрескиваться через 1…2 мин, а через 25 мин после начала огневого воздействия лицевые стенки покрываются трещинами.

Рисунок 210 – Пожаробезопасное и армированное стекло

284

Но, несмотря на это, стеклоблоки не распадаются на куски, остаются на месте, и в течение ещё получаса панели, собранные из стеклоблоков, выдерживают без значительных повреждений воздействие огня. По истечении 50 мин огневого воздействия обогреваемые стенки блоков начинают деформироваться ввиду размягчения стекла. При дальнейшем нагревании не обогреваемые стенки стеклоблоков деформируются и затем проплавляются. Образующиеся при этом сквозные отверстия характеризуют наступление предела огнестойкости конструкции (рисунок 211).

Рисунок 211 – Пустотелые стеклянные блоки

Рисунок 212 - Огнестойкие стеклоблоки

Огнестойкий стеклоблок представляет собой четырёхкамерную композицию из пяти слоев силикатного стекла, на четыре из которых нанесена композиция силикатная огнестойкая КСО-1. Минимальный размер стеклоблока 250х250 мм, а максимальный – 1000х1500 мм. Гарантийный срок эксплуатации стеклоблока – не менее 15 лет. Огнестойкие стеклоблоки сочетают красоту стекла с пожарной безопасностью (рисунок 212).

Электрообогреваемое стекло изготавливается на ос-

нове 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.

Токопроводящие стекла получают на основе оксидов олова, индия, цинка и др. Чаще всего используют пленки оксида олова, модифицированного примесями сурьмы, фосфора, цинка, фтора и др. Эти пленки прозрачные, бесцветные, их удельное поверхностное сопротивление может быть от 10 до 1·105 Ом/см2 и выше, толщина пленки не превышает 1 мкм.

Самоочищающееся стекло – это обычное стекло со специальным покрытием из оксидов титана 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 от-

286

ложения грязи, и, во-вторых, дождевая вода, стекая вниз по стеклу, смывает разрушенную органическую грязь.

Светочувствительные стекла. В июле 1947 г. фирма Corning Glass Works

объявила о создании светочувствительного стекла. Под этим названием подразумевают обычные силикатные стекла, которые содержат ингредиенты, способные образовывать после облучения ультрафиолетовыми лучами и последующей тепловой обработки фотографическое изображение в стекле. Светочувствительные стекла по своим составам подобны обычным силикатным стеклам и отличаются от них только тем, что содержат незначительные добавки: светочувствительных металлов и сенсибилизаторов. Усилители светочувствительности, в свою очередь, делятся на термовосстанавливающие и оптические стабилизаторы.

К термовосстанавливающим стабилизаторам относятся соединения некоторых поливалентных ионов, например олова и сурьмы, следы которых (около 0,02 %) усиливают способность металла развить окраску в процессе тепловой обработки и уменьшают время облучения ультрафиолетовыми лучами, необходимое для получения скрытого изображения, снижая, однако, его контрасность. Введения избыточных количеств термовосстановителей следует избегать, чтобы не вызвать самопроизвольного окрашивания во время варки или выработки стекла.

Оптические сенсибилизаторы отличаются от термовосстановителей тем, что светочувствительные эффекты вызываются действием активирующих ультрафиолетовых лучей, поглощенных сенсибилизатором. Оптические сенсибилизаторы повышают чувствительность металла к иным длинам волн лучей, поглощенных сенсибилизаторами. Они без потери контрастности ускоряют течение фотографического процесса. Наиболее важным оптическим сенсибилизатором является церий, практическое содержание которого в виде СеО2 не должно превышать 0,02 %. Введение оптических сенсибилизаторов в состав светочувствительных стекол позволяет повысить их светочувствительность и сократить в десять раз продолжительность облучения ультрафиолетовым светом, необходимую для образования нормального скрытого изображения.

Органическое стекло (оргстекло) – это техническое название оптически прозрачных твердых материалов на основе органических полимеров: полиакрилатов, полистирола, поликарбонатов и сополимеров винилхлорида в соединении с метилметакрилатом (рисунок 213).

Свойства, которыми характеризуется органическое стекло, представляют его как универсальный материал, возможности которого далеко не ограничиваются заменой традиционных материалов. Отсутствие собственной окраски материала обеспечивает очень высокую светопроницаемость (отражается только 8 % падающего света и могут быть использованы оставшиеся 92 %). В тех случаях, когда такая светопроницаемость представляется нежелательной, может применяться белый или тонированный материал. Для

287

сравнения: обычное (силикатное) оконное стекло пропускает меньше света. Ещё одно преимущество оргстекла заключается в безвредности для здоровья и высокой ударопрочности, которая у оргстекла в 5 раз выше, чем у обычного стекла. При одинаковой толщине оргстекло весит в 2 раза меньше, чем силикатное стекло, частично пропускает ультрафиолетовые лучи, не желтеет при использовании на улице и не меняет цветовых тонов при использовании в течение многих лет. Просмотр без искажения и оптические свойства делают возможным применение органического стекла во многих областях, кроме того, органическое стекло отличается высокой атмосферостойкостью и стойкостью к старению.

Поликарбонату принадлежит и еще три неоспоримые «пальмы первенства». Во-первых, это самый морозостойкий материал среди пластиков. Он может применяться при температурах до минус 50 оС без нагрузки и до минус 40 оС с нагрузкой, в том числе и ударной (что особенно важно). Ударостойкость поликарбоната в 250 раз превышает ударостойкость обычного стекла и почти в 10 раз ударстойкость органического (акрилового) стекла. Во-вторых, поликарбонат пожаробезопасен, так как это – трудновоспламеняемый самозатухающий материал. И, в-третьих – самый теплостойкий среди прозрачных пластиков, максимальная температура его эксплуатации плюс 120 оС.

Рисунок 213 – Органические стекла

Благодаря таким свойствам, как прочность, формуемость, прозрачность и привлекательность материала органическое стекло нашло широкое распространение в различных отраслях промышленности.

288

Осветительная техника: световые перекрытия, фонари, осветительные приборы, рассеиватели светильников, бра и других изделий светотехнического назначения.

Архитектура и строительство: строительство городских зданий, изготовление дверей, витражей, сводов, перекрытий, перегородок, стеновых панелей, ограждений, лестниц, ступеней, звукоизолирующих ограждений, стойки для гостиниц, офисов, почт и банков.

В быту: аквариумы любой конфигурации, настольные стекла, кашпо для цветов, журнальные столики, подставки, сантехника, в том числе раковины, душевые кабины, джакузи, домашние бассейны, светильники, бра, лифты, холодильники, полочки для ванн, в том числе угловые, детские ванночки, тазики, коробки для рукоделия, емкости для сыпучих продуктов, тарелки, лотки для кухонных принадлежностей, пуговицы, брелки, линейки, шкатулки, оправы для зеркал, картин, сувениры из оргстекла и т.д.

Специальные виды применения: солярии, моечные станции, сельскохозяйственные оранжереи, теплицы, беседки, дачные столики, стулья, телефонные будки, остановочные павильоны, баскетбольные щиты, перегородки для аптечных и газетных киосков, купола из оргстекла для промышленных зданий, спортивных сооружений, детских площадок и зимних садов.

Органическое стекло выпускается различных марок и номиналов, а также большой цветовой гаммы и отличается друг от друга по своим свойствам, определяющим область его применения.

Акриловое стекло, помимо листов, выпускается также в виде блоков толщиной до 200 мм, пустотелых панелей ("сотовое"), а также в виде брусков и труб.

12.7Конструкционные стеклоизделия

Кконструкционно-строительным элементам из стекла относятся профильное стекло, стеклоблоки и стеклопакеты.

Профильное стекло является погонажным изделием постоянного по

длине профильного сечения. Изготавливают его непрерывным прокатом ленты листового стекла и деформацией ее при прохождении через формующее устройство. Профилированное изделие поступает в печь на обжиг для снятия внутренних напряжений. После печи изделие разрезают по заданным размерам. Различают стекло профильное (швеллерное, ребристое и т.д.) и замкнутого сечения (коробчатое, овальное, треугольное и др.). Профильное стекло бывает бесцветным и цветным, неармированным и армированным стальной и алюминиевой проволокой толщиной 0,3 мм или сеткой, с гладкой или узорчатой поверхностью.

Стекольными заводами освоен выпуск цветного профильного стекла, окрашенного в массе, а также солнцезащитного профильного стекла с оксид- но-металлическим покрытием из оксида железа, оксида кобальта и др. Цветное защитное профильное стекло изготавливают, как правило, по заказам по-

289

требителей, при этом цвет стекла и его интенсивность определяют по специальным эталонам завода-изготовителя.

Профильное стекло применяют в строительстве стен, перегородок торговых и промышленных зданий, выставочных залов, предприятий общественного питания и транспорта.

Стеклянные блоки представляют собой пустотелые стеклоизделия, получаемые сваркой по периметру двух прессованных полублоков, внутренняя поверхность которых может быть гладкой и рифленой. Номенклатура пустотелых стеклянных блоков, выпускаемых стекольными заводами страны, включает изделия квадратные и прямоугольные, неокрашенные и цветные.

Цветные стеклянные блоки получают из цветной стекломассы или путем нанесения на поверхности неокрашенного блока аэрозольного покрытия из оксидов металлов (рисунок 214).

Известны двухкамерные стеклянные блоки, в которых между полублоками размещена тонкая стеклянная пленка, в результате чего термическое сопротивление блока возрастает на 25…35 %, однако серийно их не выпускают.

Наибольшее распространение получили однокамерные квадратные светорассеивающие блоки различных размеров, хотя выпускаются также прямоугольные, угловые и радиальные. Некоторые физико-механические характеристики стеклянных блоков: коэффициент светопропускания – 0,3…0,55, термостойкость - 400 оС, предел прочности при сжатии – 15 МПа.

Рисунок 214 – Перегородки из стеклоблоков

290

По светотехническим показателям различают декоративные, светорассеивающие, нерассеивающие, светонаправляющие и теплопоглощающие блоки (рисунок 215).

Рисунок 215 – Декоративные стеклоблоки

Стеклянные блоки для заполнения световых проемов делятся на блоки, применяемые в вертикальных ограждениях – стенах, перегородках, фонарях и др., и блоки, предназначенные для стекложелезобетонных покрытий. В последнем случае могут использоваться полублоки, а также специальные стеклянные детали – линзы, призмы и плитки, которыми заполняются ячейки проемов между стержнями стальной арматуры в стекложелезобетонных покрытиях.

Стеклопакеты – представляют собой изделия из соединенных между собой по периметру двух или более листов плоского стекла с герметически закрытыми полостями между ними, заполненными сухим воздухом или другим газом.

Такая форма остекления экономит материалы для изготовления рам (вместо двух рам при обычном остеклении требуется только одна), а также сокращает трудовые затраты на монтаж конструкций и позволяет механизировать рабочие операции. Внутренние поверхности стекол не замерзают и не запотевают даже при наружной температуре минус 40…минус 47 оС, светопропускание стеклопакетов – 80…82 %.

Рисунок 217 Двухкамерный стеклопакет

291