Если требуется не только повышенная прочность, но и устойчивость к значительным перепадам температуры, для изготовления окон рекомендуется использовать закаленное стекло. Чтобы добиться требуемого эффекта, листы помещаются в печь, разогретую до 650–680 C. Там обычное стекло после нагрева и последующего равномерного двухстороннего охлаждения приобретает высокую ударную вязкость, благодаря которой энергия от внешнего воздействия равномерно распределяется по всей площади листа. За счет этого и обеспечиваются улучшенные характеристики таких стекол. Эти изделия активно применяются при производстве безопасных окон, способных выдержать термошок, и остекления формата «Джамбо».
Другие преимущества закаленных стекол
Прочность и способность отлично переносить резкие температурные перепады – не единственные достоинства закаленных стекол. Помимо этого такие изделия обладают:- высокой светопропускной способностью, показатели которой не ниже, чем у обычного флоат-стекла;
- безопасностью при эксплуатации – после термообработки такое стекло при разбитии от сильного удара рассыпается на осколки с тупыми краями, благодаря чему о них невозможно пораниться.
Недостатки закаленных стекол
Каленое стекло имеет один существенный минус – его нельзя обрабатывать после процедур нагрева и равномерного охлаждения.Попытки разрезать или просверлить спровоцируют разрушение структуры листа. Кроме того, этот материал уязвим перед торцевым воздействием – если удар придется именно на ребро, стекло моментально разобьется.
Дизайнеры смогли обратить на пользу уязвимость этого материала перед торцевыми ударами – они создали многослойные панели с достоверным эффектом разбившегося стекла.
Современное производство закаленных стекол
Лучшие закаленные стекла производятся на оборудовании, которое позволяет на всех стадиях процесса предельно точно контролировать основные параметры, определяющие качество конечного продукта. Для этих целей используются специальные линии с ЧПУ. Управление производственным процессом при помощи программного обеспечения позволяет максимально точно подобрать необходимые параметры для каждого вида стекла, ведь сегодня закаливанию подлежат:- стекла толщиной от 4 до 19 мм;
- листы форматом до 4400х2440 мм;
- гнутые изделия.
Область применения закаленных стекол
Использование этих изделий не ограничивается производством безопасных окон стандартного и . Благодаря своим отличным характеристикам они являются универсальным продуктом, который пригоден для изготовления:- витрин;
- зенитных фонарей;
- входных групп;
- ограждающих конструкций, в том числе для балконов или лестниц;
- различных перегородок;
- атриумов.
При этом закаливаться могут рефлекторные, энергоэффективные, тонированные в массе и бесцветные стекла, что еще больше расширяет область применения технологии. Благодаря этому такая продукция подходит для сплошного фасадного остекления и возведения зимних садов.
Закаливание стекла совместимо с различными техниками декорирования – нанесение эмали, шелкография, фотопечать и гравировка.
Отличие закаленного стекла от армированного и триплекса
Для изготовления безопасных окон используется закаленное стекло, триплекс и армированное. При этом только прошедшие термическую обработку листы имеют прежнюю светопропускную способность. У армированных стекол и этот показатель хуже. Кроме того, использование триплекса ощутимо утяжеляет стеклопакеты, а в некоторых случаях провоцирует ухудшение эстетических характеристик окон.
При этом триплекс не так боится торцевых ударов, как закаленное стекло, и с него при разбитии не осыпаются осколки. Однако, если какой-то фрагмент стеклопакета из триплекса все же отлетит в сторону, то о него можно пораниться. Также закаленное стекло уступает по уровню звукоизоляции.
Оптимальный выбор можно сделать только в том случае, если гибко подходить к процессу выбора. В ряде случаев необходим именно триплекс, а в других ситуациях оптимальным выбором станет закаленное стекло.
Термически упрочненное стекло имеет прочность на изгиб в 3-4раза выше, чем у сырого стекла и обладает особенным свойством: при разрушении разбивается не на мелкие кусочки, а на большие сегменты. Эта особенность позволяет козырьку в разбитом состоянии сохранять свою форму и продолжать нести нагрузку.
Компания «Гласс Дизайн А» использует стекло Optilam (это торговая марка ламинированного стекла компании Pilkington) для решения обеспечения безопасности при ударах. Такое стекло разбивается, но не рассыпается, удерживаемое пленкой, что уменьшает вероятность получения травмы. В России данный вид стекла еще известен под названием «триплекс».
Триплекс изготавливается путем соединения двух или более листов стекла с одним или более промежуточными слоями. Промежуточный слой - это поливинилбутиральная (PVB) пленка, с помощью которой «склеивают» листы стекла под воздействием температуры и давления в заводских условиях.
Применяется многослойное стекло толщиной 10.4.10 мм прозрачные термически упрочненные(TVG).
Закаленное стекло соответствует требованиям российских и международных стандартов:
- ГОСТ 30698-2000 «Стекло закаленное строительное»;
- ГОСТ 5727-88 «Стекло безопасное для наземного транспорта. Общие технические условия».
Преимущества закаленного стекла
- Закаленное стекло является безопасным по отношению к человеку в момент своего разрушения: при разрушении такого стекла образуется множество мелких безопасных осколков с притупленными краями. Применяется в конструкциях остекления, к которым предъявляются требования безопасности, например, в детских садах, школах, местах общественного пользования.
- Закаленное стекло обладает высокими прочностными характеристиками. Оно способно выдерживать значительные статические или ударные нагрузки с большими прогибами без разрушения. Поэтому изделия из закаленного стекла используют для эксплуатации с определенными нагрузками, например, окна, витрины с большой ветровой нагрузкой, стекла стеклянных крыш, зенитных фонарей, которые должны выдерживать снеговую нагрузку и падение случайных предметов.
- Закаленное стекло выдерживает значительные изменения температуры. Когда разница температур в стеклянной пластине составляет 40°С, вероятность разрушения равна 20%. При разнице температур 55°С, вероятность разрушения достигает 50%, иначе говоря - половина стекол может разрушиться. И наконец, когда разница температур превышает 90°С, все обычные прозрачные строительные стекла разрушаются.
- Изделия из закаленного стекла используются при значительных изменениях температур эксплуатации, например, в духовых шкафах газовых и электроплит с температурой до 300°С, или в конструкциях остекления зданий, которые подвергаются нагреванию в результате прямого солнечного до 100°С (например, при применении тонированного стекла, имеющего повышенную, больше 25%, теплопоглощающую способность).
4. Эстетические свойства стекла во много раз превосходят пластики.
Технические характеристики закаленного стекла
Фурнитура(крепеж),применяемый в конструкции козырька
Для крепления стекла используются шарнирные узлы из нержавеющей стали компании SADEV.
Фиттинги прошли испытания в CSTB(институт исследования зданий и сооружений).
Конструкция цельностеклянного навесы над въездом в паркинг. Здание апарт-отеля ул. Хо Ши Мина 14(Санкт-Петербург)
Конструкция навеса над паркингом. Объект: Морской пр-т д. 28 (Санкт-Петербург)
Конструкция навеса над въездом в паркинг. Объект: Морской пр-т д. 28 (Санкт-Петербург Крестовский остров)
Конструкция навеса над выездом из паркинга. Элитный жилой комплекс «АЙНО» пр-т КИМа д.1,литер. А(Санкт-Петербург В.Остров)
Каждый взрослый человек не один раз видел каленые стекла, даже если он не догадывался, что это они. Технический прогресс не стоит на месте. Он совершенствуется год от года. Тоже самое можно сказать и про стекло.
Современные дома больших городов отличаются от своих предшественников наличием более сложных архитектурных форм, а светопропускающие конструкции занимают все больше площади фасада здания – проектировщики стремятся создавать проекты домов для обеспеченных людей, в которых бы в максимальной степени сочетались уют, комфорт и современные технические решения.
Каленые стекла применяют при возведении витрин магазинов, крыш из стекла, ограждения балконов и в ряде других, на первый взгляд не заметных повседневных конструкциях. Даже в каждом автомобиле тоже стоят закаленные стекла.
Достоинства.
Главное преимущество такого материала состоит в его особой прочности. По сравнению с обычным стеклом, каленое прочнее вплоть до 500%! Такие свойства стекла стали возможны благодаря применению технологии, связанной с его специальной термической обработкой. Суть ее состоит в следующем.
Стекло нагревается до жидкого состояния (температура плавления в большинстве случаев составляет порядка 900 градусов Цельсия), затем направленной струей охлажденного воздуха происходит его обработка, которая приводит к нарастанию внутренних напряжений в материале. Применяемая технология получения такого рода стекла, в конечном счете, увеличивает первоначальную стойкость материала к механическим повреждениям и создает свою, особую структуру его разрушения.
За счет прохождения всех процедур закалки стекло становится трудноразбиваемым. Если, все-таки, его и удается разбить, то оно не разлетается во все стороны как обычное, а рассыпается на мелкие кусочки, причем без острых краев. Поэтому сочетание «безопасное стекло» относят к именно закаленному виду материала, обладающему перечисленными выше свойствами.
Еще одно немаловажное достоинство закаленного стекла заключается в его устойчивости к большим перепадам температуры. По сравнению с обычным, выше практически в пять раз!
Важно!
При всех приобретаемых свойствах, показатели закаленного стекла по прозрачности и по светопропусканию остаются на уровне обычного, неподверженного закалке материала.
Недостатки.
Стоимость. Цена закаленных стекол при аналогичных размерах больше, чем стоимость стандартных. Поэтому, при ограниченном бюджете на остекление помещения , либо современными , установка закаленных стекол в эти конструкции окажется неоправданной.
Невозможность дальнейшей доработки. Это скорее минус для завода, где данный вид стекла подгоняется под необходимый размер. Каленое стекло невозможно дополнительно обработать (отрезать, вырезать дополнительные отверстия и т.д.), так как сделать это не позволяет сама структура закаленного стекла.
Виды.
Узорчатые, матовые, тонированные, – заказать каленое стекло можно практически любого вида, все будет упираться в финансовую составляющую вопроса.
Важно!
При заказе двойного стеклопакета, для обеспечения безопасности находящихся внутри помещения людей, достаточно будет установить в него только одно каленое стекло, причем располагаться оно, согласно технологии, должно со стороны улицы.
Итог.
Фраза одного из героев культового российского фильма «Бумер» - «не мы такие, жизнь такая» - вполне соответствует суровым реалиям сегодняшнего жизненного уклада. Поэтому в настоящее время, особенно у жильцов квартир, расположенных на первых этажах, остро встает вопрос об обеспечении безопасности жилища. Помимо монтажа и установки двери с видеонаблюдением, необходимо позаботиться и о защите оконного проема.
Уникальные свойства закаленного стекла, надежность и безопасность в процессе эксплуатации, делают использование материала популярным и востребованным в самых различных сферах нашей жизни. Такое стекло с успехом применяется для остекления фасадов зданий, так как прекрасно переносит высокую ветровую нагрузку и другие механические воздействия. Также материал оптимально подходит для изготовления элитной современной мебели.
Производство
Процесс получения каленого стекла состоит из двух основных этапов.
- Первый этап идентичен технологии получения обычного стекла и представляет собой термическую обработку взятых в нужных пропорциях смесях кварца и песка, результатом которой является получение прозрачной стеклообразной массы. С помощью прокатки такая масса приобретает листовую форму.
- Второй этап - многократная закалка, изменяющая физические свойства материала. Она производится нагреванием до экстремально высоких температур с последующим обдуванием охлажденным воздухом. Этот процесс приводит к повышению напряжения сжатия поверхности и усилению устойчивости к механическим перегрузкам. При разбитии такое стекло распадается на осколки с характерными тупыми краями.
Физические свойства материала будут зависеть от количества примененных процедур закаливания. Чтобы избежать разрушения поверхности в процессе эксплуатации, необходимо внимательно ознакомиться с его эксплуатационными характеристиками перед установкой и использованием.
Свойства каленого стекла
Каленое стекло , полученное в результате полного соблюдения требований технологии, - это материал с уникальными эксплуатационными свойствами и рабочими параметрами.
- Главное достоинство материала - повышенная безопасность в процессе использования. При разбитии такое стекло не повлечет за собой травм и порезов.
- Если сравнивать каленое стекло с обычным, изготовленным по традиционной технологии, можно отметить его высокую прочность и устойчивость к максимальным нагрузкам вплоть до 300 кг на квадратный метр поверхности.
- Этот материал также отличается повышенной устойчивостью к резким перепадам температур.
Все эти уникальные свойства каленого стекла делают его популярным и востребованным материалом, однако, есть некоторые сложности, также связанные с технологией его изготовления. Например, такое стекло на порядок дороже обычного. Его обработка и порезка требуют использования специального оборудования и профессиональных навыков.
Обработка и резка каленого стекла
Каленое стекло имеет необычную структуру, получаемую в процессе его изготовления. Специфика структуры требует особого подхода ко всем способам его обработки, включая порезку. Изменение конфигурации будущих изделий, их сверление и другие работы рекомендуется проводить до того, как будет проведена закалка.
Однако бывают случаи, когда необходимо изменить конфигурацию изделия, предварительно закаленного. Если использовать специальный обрабатывающий станок с возможностью задания программы резки, процедура пройдет без сбоев и неожиданностей. Сложность заключается в том, что такие станки являются достаточно дорогостоящим оборудованием и применяются только на производстве.
Обработка и порезка этого материала вручную - процедура очень сложная и трудоемкая. Она проводится с помощью простого алмазного стеклореза, однако, существует ограничение на максимальную толщину изделия. Она не должна превышать 5 мм. Чтобы снизить уровень натяжения стеклянной поверхности, ее необходимо предварительно обработать средством Уайт-Спирит. После этого делается надрез, формирующий будущий излом поверхности.
Как отличить каленое стекло от обычного стекла
Если ваше производство связано с обработкой стекла, часто возникает необходимость подбора оптимальной технологии для изменения его конфигурации, например, для порезки с помощью алмазного диска. В таких случаях важно точно знать, что вы имеете дело именно с каленым стеклом. Ошибка может повлечь за собой серьезные финансовые издержки.
Недобросовестные поставщики часто пользуются тем, что внешних различий между каленым и обычным стеклом практически нет. Однако способы найти отличия есть.
- Разный звук, получаемый при легком постукивании о поверхность стекла. Звук, который издает каленое стекло, более глухой и низкий, чем звук от обычного стекла.
- Использование поляризованных линз. С их помощью можно увидеть на каленом стекле сетчатые контуры.
- Самый эффективный способ, который поможет избежать производственных проблем и финансовых издержек, - использование специальных точечных приборов для определения марки стекла.
Чтобы увеличить прочность стекол и их степень безопасности их подвергают специальным видам термической обработки. Различают два типа термически обработанных стекол:
- закаленные стекла и
- термически упрочненные стекла.
Стандарты и термины
Для закаленных стекол европейский стандарт EN 12150 применяет термин «thermally toughened glass», а американский стандарт ASTM C1048 - «full tempered glass». Разработанный на основе EN 12150 российский стандарт ГОСТ Р 54162-2010 применяет в английской версии названия сокращенное американское название: «tempered glass». Действует также межгосударственный стандарт на закаленные стекла ГОСТ 30698-2014, который также разработан на основе EN 12150, и, по существу, дублирует ГОСТ Р 54162-2010.
Термически упрочненные стекла европейский стандарт EN 1863 называет «heat strengthened glass», а американский стандарт ASTM C1048 - «heat-strengthened glass» (через дефис). Российский стандарт на термически упрочненные стекла ГОСТ 33087-2014 разработан на основе EN 1863.
Закаленные стекла
Закаленные стекла имеют более высокую прочность и сопротивление термическим нагрузкам, чем термически упрочненные стекла. Их стойкость к ударным нагрузкам в 4-5 раз выше, чем у обычных стекол без термической обработки. В случае разрушения закаленные стекла разрушаются с освобождением большого количества энергии в виде мелких округлых кусочков (рисунок 1). Такой характер разрушения снижает риск тех, кто находится в это время рядом. Поэтому эти стекла считаются безопасными.
Рисунок 1 - Характер разрушения закаленных стекол
Термически упрочненные стекла
Термически упрочненные стекла также обеспечивают более высокое сопротивление термическим и механическим нагрузкам по сравнению с обычными стеклами. Эти стекла приблизительно в два раза прочнее по сравнению с термически необработанными стеклами. В случае разрушения термически упрочненные стекла разбиваются на большие куски, так как при этом выделяется намного меньше механической энергии (рисунок 2). Это связано с тем, что в ходе термической обработки эти стекла подвергаются меньшим напряжениям по сравнению с закаленными стеклами. Когда термически упрочненное стекло разбивается, оно, как правило, остается на своем месте в раме окна или в герметике по периметру фасадного проема. Термически упрочненные стекла сами по себе не являются безопасными, но широко применяются в безопасных многослойных стеклах.
Рисунок 2 - Характер разрушения термически упрочненных стекол
Термическая обработка стекол в закалочной печи
Термическая обработка стекол происходит следующим образом:
- Резка стекол на заданные размеры на специальных компьютизированных столах.
- Обработка кромок, мойка и сушка стекол. Обработка кромок заключается, например, в их притуплении или шлифовке. Это снижает риск разрушения стекол в закалочной печи. На этом этапе еще возможно выполнять различные отверстия, вырезы и выемки. Затем стекла моют, чтобы удалить все посторонние загрязнения, которые могут еще оставаться на них.
- Повышение температуры стекла в закалочной печи до около 600 ºС и выдержке при этой температуре определенное время в зависимости от толщины стекла, его отражательных свойств и других характеристик.
- Быстрое охлаждение стекла. На этом этапе стекло быстро охлаждается с помощью нескольких воздушных форсунок, которые расположены сверху и снизу стекла. В результате этого процесса в стекле создаются сжимающие остаточные напряжения вблизи его поверхности и растягивающие остаточные напряжения в центральных слоях стекла. На этом этапе в зависимости от скорости охлаждения стекла оно становится или закаленным, или термически упрочненным стеклом.
- Стекла подвергают приемке, чтобы убедиться, что они соответствуют требованиям, которые установлены в соответствующих стандартах.
Термическая обработка стекол и искривление изображений
Обычно стекло, установленное в строительной конструкции, подвергается различного рода нагрузкам, которые могут вызывать искажения объекта, которые мы видим сквозь стекло или отображения этого объекта с стекле. Эти искажения определяются как изменение формы, ориентации или расположения исходного объекта. Факторы, которые могут вызывать эти искажения, включают следующие:
- разность высоты над уровнем моря места изготовления стеклопакетов и места их установки;
- изменения атмосферного давления;
- изменение температуры наружного воздуха;
- давление рамы на кромку стекла или стеклопакета.
Ниже будет рассмотрено влияние термической обработки стекол на искривление оптических объектов.
О влиянии изменения погодных условий - температуры воздуха и атмосферного давления - на оптические искажения стекол стеклопакетов
Следы от роликов печи
В печи для закалки стекол стекло размягчается до около 600 ºС. Во время обработки в печи, стекло находится в постоянном циклическом возратно-поступательном движении на керамических роликах. В результате, при проходе через печь стекло в той или иной мере принимает форму этих роликов, что и вызывает заметные волнистые искривления стекла на большинстве изделий из термически обработанного стекла, в том числе, на стеклопакетах (рисунок 3).
Рисунок 3 - Оптические искривления от следов роликов закалочной печи
на закаленных стеклах стеклопакетов
Локальное отклонение от прямолинейности закаленного стекла без покрытия на длине 300 мм не должно превышать (рисунок 4):
- для стекол с номинальной толщиной от 3 до 5 мм: 0,5 мм;
- для стекол с номинальной толщиной от 6 до 25 мм: 0,4 мм.
Производители стекол способны снижать эти локальные отклонения от воздействия роликов закалочной печи до 0,13 мм .
Требования по локальному отклонению от прямолинейности термически упрочненного стекла без покрытия на длине 300 мм более жесткие, чем для закаленных стекол: оно не должно превышать 0,3 мм;
Рисунок 4 - Общий и локальный прогибы стекла:
1 - общий прогиб листа стекла;
2 - ширина, высота или диагональ листа стекла;
3 - локальный прогиб (след ролика);
4 - длина 300 мм
Общий прогиб стекла
Термически обработанные стекла обычно имеют различного рода отклонения от плоскостности. В зависимости от размера, толщины и типа стекла, оно может иметь прогиб вдоль длины и ширины, а также иметь коробление в центре.
Общее отклонение от плоскостности закаленного стекла без покрытия не должно превышать (см. рисунок 4):
- для стекол с номинальной толщиной от 3 до 5 мм: 3 мм на 1 метр;
- для стекол с номинальной толщиной от 6 до 25 мм: 2 мм на 1 метр.
Требование по общему отклонению от плоскостности термически упрочненного стекла без покрытия независимо от толщины также составляет 3 мм на 1 метр.
Термически упрочненные стекла в многослойных стеклах
Многослойные стекла иногда называют ламинированными, а также триплексами. Их изготавливают из двух или более стекол с размещением между ними специальной пленки. Всю эту «конструкцию» склеивают вместе при повышенных температуре и давлении в специальном автоклаве.
Многослойные стекла являются безопасными, так как при их разрушении фрагменты стекла остаются приклеенными к пленке, что снижает риск повреждения для людей.
Многослойные стекла могут изготавливаться как из обычных отожженных стекол, так и из термически упрочненных стекол. Применение в многослойных стеклах термически упрочненных стекол имеет следующие преимущества:
- Термически упрочненные стекла в два раза прочнее отожженных стекол той же толщины. Эта повышенная прочность дает возможность большим стеклам выполнять требования по ветровой нагрузке без необходимости применения более толстых отожженных стекол.
- Термически упрочненные стекла снижают вероятность разрушения стекол под воздействием термических и механических нагрузок.
Термически упрочненные стекла привносят в многослойные стекла характерные для них оптические искажения, такие как следы от роликов закалочной печи. Однако эти искажения имеют намного менее заметный характер, чем для закаленных стекол. Особенность конструкции многослойных стекол может давать новый тип оптических искажений: эффект линзы в местах утолщения пленки или непараллельности двух стекол.
Полезная информация о применении термически обработанных стекол
- Оптические искажения более заметны на термически обработанных стеклах с повышенной отражательной способностью.
- Применение более толстых стекол и применения для всего проекта стекол одной толщины поможет снизить степень оптических искажений термически обработанных стекол. Оптические искажения на более толстых стеклах обычно менее заметны.
- В документации на светопрозрачные конструкции с применением термически обработанных стекол целесообразно указывать, что все стекла должны быть изготовлены одним и тем же производителем и на одном и том же оборудовании.
- Чтобы минимизировать локальные отклонения стекол от плоскостности (следы роликов) на закаленных или термически упрочненных стеклах необходимо указывать в заказе на такие стекла направление их движения через закалочную печь: снизу вверх, а не слева направо (рисунок 5). Это сделает волны от роликов закалочной печи менее заметными для глаз людей, которые двигаются мимо этих стекол.
Рисунок 5 - Рекомендуемая ориентация стекол в закалочной печи
Источники:
1. Glass Heat Treatment - Материалы фирмы MULTIVER Ltd, 2017
2. Roller Wave Distortion - Definition, Causes and a Novel Approach to Accurate,
On-line Measurement / Mark Abbott & John Madocks, Applied Process Technologies, Inc., 2017
3. Standard Guidelines and Tolerances - MKH-001 REV. L, материалы фирмы Cristacurva, 2017
Подробнее узнать о навесных вентилируемых фасадах вы можете .