Содержание:
- Что такое закалка стекла
- Свойства закаленного стекла
- Преимущества закаленного стекла
- Технологии изготовления закаленного стекла
- Оборудование для закалки стекла
- Где применяется закаленное стекло
Стекло – популярный материал, который используется в строительных и отделочных работах, при изготовлении мебели и декоративных изделий. Одним из его существенных недостатков является хрупкость, которая вызывает массу неудобств и даже перечеркивает многие весомые преимущества. Но в результате многочисленных экспериментов и исследований была разработана технология, которая позволяет в значительной мере повысить физические и механические характеристики, – закалка стекла.
Что такое закалка стекла
Закалка – технология обработки стекла, которая предполагает упрочнение путем термического или химического воздействия. Обычные листы подвергают воздействию химикатов или нагреву до высокой температуры, а затем быстро охлаждают. Из-за этого физические свойства стекла изменяются: во внутренних слоях образуется напряжение растяжения, во внешних – сжатия. Материал становится гораздо прочней, благодаря чему его сфера применения значительно расширяется, а безопасность использования повышается. Изготовление закаленного стекла – сложный технологический процесс, который выполняется на современных производственных линиях, управляемых компьютером.
Свойства закаленного стекла
После закалки стекло сохраняет свои светопропускные способности и обладает такими же свойствами прозрачности, как и обычное. При этом его прочностные характеристики в значительной мере повышаются. В таблице указано, какую температуру выдерживает закаленное стекло и какова его устойчивость к различного рода воздействиям:
| Характеристика | Стекло обычное | Стекло закаленное |
|---|---|---|
| Ударная прочность, МПа | 4–7 | 29–33 |
| Устойчивость к изгибанию, МПа | 18–20 | 190–210 |
| Устойчивость к растяжению, МПа | 47–52 | 280–310 |
| Максимальная температура эксплуатации | +80 °C | +300 °C |
| Минимальная температура эксплуатации | -65 °C | -150 °C |
| Термостойкость – устойчивость к перепаду температуры | 180 °C | 40 °C |
Становится понятно, что по стойкости к ударным нагрузкам закаленное стекло превосходит обычное в 5–6 раз, а по пределу прочности на растяжение и изгиб – в 6–10. Разница в допустимых температурах также значительная – в 3–4 раза.
В визуальном плане отличия полностью отсутствуют: их может выявить только опытный мастер, который располагает дополнительными инструментами.
Преимущества закаленного стекла
Рассмотрим подробно характеристики и свойства, которые приобретает обычное стекло в процессе закалки, а также возможности его использования, открывающиеся благодаря обработке.
Устойчивость к температурным воздействиям
Одно из главных преимуществ закаленного стекла – способность выдерживать экстремально низкие и высокие температуры в диапазоне от -150 до 300 °C. Это позволяет использовать его при обустройстве зимних садов, остекления террас и беседок, оформлении помещений саун и бань, изготовлении конструкций, которые подвергаются нагреву под воздействием прямых солнечных лучей.
Повышенная безопасность
В отличие от обычного стекла, закаленное не образует острые осколки, а рассыпается на небольшие куски с закругленными краями, о которые невозможно пораниться. Эта особенность значительно расширила сферу применения материала: его можно без опасения использовать в детских комнатах, общественных заведениях (торговых центрах, ресторанах, барах и т. п.), для изготовления витрин, в разных сферах строительства и ремонта.
Высокая механическая прочность
В советские времена такое стекло называли «сталинит», и это не случайно. По твердости и устойчивости к ударам его можно сравнить с некоторыми марками стали. В соответствии с ДСТУ оно должно выдерживать падение стального шара, имеющего диаметр 38 мм и летящего с высоты 3 м.
Устойчивость к вибрациям
Еще один плюс заключается в том, что закалка делает стекло примерно в 5 раз более устойчивым к вибрациям. Эта особенность имеет важное значение, если материал планируется использовать на большой высоте, в производственных помещениях, для установки в транспортных средствах.
Возможность тонировки в массе и цветной пленкой
Оба способа позволяют получить равномерно окрашенные изделия без потери прозрачности, благодаря чему открываются возможности для архитектурного и интерьерного оформления.
Отличная звукоизоляция
Этим качеством обладает стекло большой толщины при условии использования качественных уплотнителей. Благодаря хорошей звукоизоляции материал нередко применяют для разграничения пространства в офисах и различных общественных заведениях.
Соотношение цены и качества
Закаленное стекло стоит дороже обычного. Но если сравнить соотношение его стоимости с качеством, то становится понятно, что цена вполне разумная. Благодаря повышенной прочности изделия прослужат длительный срок (эксплуатационный период исчисляется десятилетиями), а риск их разбить или испортить сведен к минимуму.
Технологии изготовления закаленного стекла
Сегодня применяются два способа закалки: термический и химический. Первый пользуется большей популярностью и является более продуктивным, но его нельзя применять для материала малой толщины (менее 4 мм).
Термический способ закаливания
Технология основана на горизонтальной подаче листового материала в печь. Процесс проходит в несколько последовательных этапов.
Подготовка стекла
После закалки стекло нельзя резать, сверлить и обрабатывать другими подобными способами. Поэтому обрезка, моллирование, проделывание отверстий, фацетирование и нанесение изображений выполняется до температурного воздействия. Любые попытки воздействия на закаленный материал могут снизить его прочностные качества. Также следует убедиться, что листы не имеют дефектов: пузырей, царапин или шлиров, которые при нагреве могут привести к растрескиванию.
Нагрев
В печи твердую массу размягчают до пластичного состояния. Температура воздействия и продолжительность нагрева определяются в зависимости от технологии изготовления, размеров и состава стекла. К примеру, листы толщиной 6 мм, произведенные по методу вертикального вытягивания, нагревают при 620–650 °C на протяжении 3–5 минут. Флоат проходит закалку при температуре 640–700 °C из расчета 40–50 секунд на каждый миллиметр листа.
Охлаждение
Из печи стекло сразу же подается в обдувочную камеру, где происходит быстрое охлаждение до температуры 22–25 °C. От того, насколько быстро будет проведена эта процедура, зависят прочностные характеристики полученного материала и качество закалки. Именно в это время в нем образуется система напряжений и растяжений, благодаря которым обеспечивается высокая прочность и безопасность в процессе эксплуатации.
Контроль качества
После закалки стекло проходит испытания на соответствие ГОСТам, в процессе которых проверяется устойчивость к ударам и размеры образовывающихся осколков (не должны превышать 3,2 см).
Химическая закалка стекла
Производство закаленного стекла химическим способом целесообразно в том случае, если нужно обработать листы небольшой толщины – 2–3 мм. Также эта технология применяется для закалки изделий сложной формы, в том числе моллированных, или небольших размеров, например, смотровых или фигурных окон.
Материал помещается в разогретую до 400–450 °C емкость, которая содержит калийную селитру – нитрат калия. Под воздействием высокой температуры ионы калия заменяют ионы натрия, которые входят в состав стекла. За счет этого его кристаллическая решетка деформируется и в приповерхностном слое появляются силы сжатия, которые могут достигать 690 МПа.
Также сегодня некоторые производства применяют двухстадийную химическую обработку, при которой изделия предварительно выдерживаются в емкости с разогретым до высокой температуры нитратом натрия. Это позволяет увеличить количество замещаемых ионов, что, в свою очередь, приводит к более высокому напряжению в поверхностном слое продукции.
Оборудование для закалки стекла
Закалке можно подвергать только чистые изделия, так как пыль и мусор на поверхности приведут к ухудшению оптических показателей готового стекла. Поэтому на подготовительном этапе применяется специальное оборудование для качественной мойки и сушки.
При термической закалке равномерный нагрев листов осуществляется на проходных электропечах, которые питаются от трехфазной сети. Они позволяют точно контролировать температурный режим и не образуют продуктов горения при разогреве стекольной массы. Также такое оборудование характеризуется высокой производительностью, которая в зависимости от толщины исходного материала составляет 50–150 м2 в час.
Для подачи материала в печь используется загрузочный стол – конвейер, управляемый автоматически или полуавтоматически. Он направляет листы в секцию нагрева с боковой либо фронтальной стороны на вращающихся обрезиненных валах.
Охлаждение стекла выполняется в печи с обдувочным механизмом. Чтобы обрабатываемый материал максимально быстро терял тепло, применяются разнообразные специализированные средства: масла, солевые расплавы, кремнийорганические составы и прочие.
Более эффективным признан метод с использованием воздухоструйного охлаждения. Для него применяется оборудование, которое имеет множество сопел, расположенных по всей площади обдувочной решетки. Из них потоки холодного воздуха поступают к материалу под давлением, обеспечивая быстрое снижение температуры.
Где применяется закаленное стекло
Сфера применения закаленного стекла достаточно обширная. Его используют для остекления и отделки фасадов современных зданий: особенно красиво смотрятся гнутые изделия, которые добавляют в архитектуру плавные линии и изгибы. Также оно используется при внутреннем оформлении помещений. Из него изготавливают различные предметы мебели и сантехнику: шкафы-купе, столы, журнальные столики и столешницы, столы, полки, раковины, ванны, душевые кабины и другие изделия.
Также стекло, прошедшее процедуру закалки, используется в производстве:
- стеклянных полов, потолков и лестниц (а также их перил);
- жаростойких дверей, перегородок и экранов;
- ограждений зимних садов и торговых павильонов;
- алюминиевых и пластиковых дверей и окон;
- офисных перегородок;
- боковых, передних и задних автомобильных окон.
Материал применяется и в других сферах, где важны такие качества, как повышенная механическая прочность, сравнительно небольшой вес, высокая термическая стойкость и безопасность при разрушении.
Для выполнения качественной закалки стекла вы всегда можете обратиться в нашу компанию «Владимир Стекло». Мы гарантируем соответствие продукции ГОСТам, предлагаем услуги по доступным ценам и доставляем готовую продукцию на собственном специально оборудованном транспорте.