Материалы из стекла

Продукция стекольной промышленности очень прочно закрепилась в современном строительстве. Особенно широко стекло используется при возведении многоэтажных офисных и торговых центров как дань не только новейшим строительным технологиям, но и тенденциям дизайна и архитектуры. Однако к техническим продуктам стекольной промышленности, кроме собственно стекла, относятся шихтные материалы, стеклянные камни и огнеупоры. Особые виды стекол используется в оптике, для изготовления бытовой и специальной посуды и многих других отраслях производства.

Основные материалы для производства стекла

Стекло – это твердое некристаллическое (аморфное) вещество, которое получается в результате переохлаждения расплава особого состава.

Основным компонентом стекла является окись кремния (кремнезем), стабилизирующим – известь. В состав оконного стекла входит окись натрия, а в оптическое – окись калия (поташ). Окиси щелочей выполняют роль флюсов – они придают стеклу легкоплавкости, а известь одновременно позволяет сохранить физическую и химическую стойкость стекла. Поташ (как и окись бора), кроме функции флюса, повышает вязкость стекольного расплава. Если же в составе присутствует более 20-25% окиси натрия, то при повышении температуры и давления стекло становится «жидким» – такой тип стекла тоже используется в строительстве.

Наряду с полезными компонентами в стекле присутствуют и нежелательные примеси. В основном это примеси металлов – окиси железа, хрома, ванадия, титана. В то же время некоторые примеси добавляются специально – для получения цветных стекол. Для этого используют: Mn, Co, Ni, U, Au, Ag, Cu, Se, Sb.

Материалы для изготовления панорамного стекла

Панорамные стекла можно отнести к особому типу оконных конструкций, к которым выдвигаются особые требования, то и их производство имеет некоторые отличия. Главной сложностью в производстве панорамных окон являются их габариты. В данном случае прочным должно быть не только само стекло, но и оконный профиль, чтобы вся конструкция получилась достаточно жесткой.

Стекло должно отвечать необходимым параметрам:

  • по толщине (не менее 5-6 мм);
  • расстоянию между стеклами в стеклопакете (если оно превышает 25 мм, то теплоизоляционные свойства сильно снижаются);
  • камерности;
  • геометрическим размерам;
  • прочности самого вещества;
  • светоотражательным и теплопоглощающим свойствам.

Керамические материалы

Как правило, любая керамика – это материалы, получаемые из выжженных глин и других силикатных масс. Керамику принято подразделять на: тонкую и грубую. Грубая керамика имеет неоднородную пористую текстуру и зернистый излом.

К грубой керамике относят:

  • огнеупоры;
  • строительный (красный) кирпич;
  • черепица;
  • дренажные трубы;
  • печной кафель.

Тонкая керамика, в свою очередь, характеризуется мелкопористым «черепком» и более однородной и плотной текстурой.

К таким материалам относят:

  • фарфор (который, в зависимости от компонентного состава сырья, бывает твердый и мягкий);
  • фаянс;
  • специальные виды корундовой, муллитовой, стеатитовой (клиноэнстатитовой) и кордиеритовой керамики.

Материалы для реставрации и ремонта стекла

Раньше разбитые стекла просто меняли (а в худшем случае стеклили только испорченную часть), а сколы и выщерблины откровенно игнорировали. Несмотря на тенденцию производства «одноразовых» вещей, ремонтировать которые в принципе не предполагается, именно стекла научились ремонтировать. В основном это касается автомобильных стекол, поскольку ремонт стекла и его полная замена имеют значительную разницу в цене.

Чаще всего механическим повреждениям подвергается лобовое стекло. Мелкие царапины, трещины, выщерблины и сколы дают нежелательные блики, которые мешают водителю во время управления. Но исправить эти повреждения достаточно просто и совсем недорого. Стоимость ремонта лобового стекла таким методом зависит от нескольких факторов, главным из которых является цена полимера, используемого для ремонта. Это специальный фотополимеризационный материал с коэффициентом преломления, сходным с показателями преломления стекла, который при облучении ультрафиолетовыми лучами (с длиной волны в 320 нм) дает стойкую адгезию к автостеклу. После обработки полимер не мутнеет, не желтеет и к тому же повышает прочность самого стекла. Качественный фотополимер для обработки трещины стоит в среднем 1 доллар за 1 см, а для обработки скола (в условиях вакуума) в 1,5 см – 15 долларов.

Материалы для обработки и полировки стекла

Большинство стекол со временем покрываются налетом и мутнеют, из-за чего ухудшается обзорность и теряется привлекательный внешний вид. Но это можно исправить полировкой. Для этого используют полировочные пасты, которые в зависимости от грубости частиц способны устранять разные степени повреждений на стеклах. Самая грубая паста содержит максимально крупный абразив, устраняющий легкие царапины, а в самой тонкой – частицы абразива, имеющие сверхмалый размер, что и приводит впоследствии к безупречному блеску. Универсальным средством является паста ГОИ. Основа пасты ГОИ – это оксид хрома.

В зависимости от крупности частиц паста делится на 4 вида:

  • №4 – самая грубая, она используется для устранения сильных потертостей и неглубоких царапин;
  • №3 – убирает матовость и способствует небольшому блеску;
  • №2 и №1 дают максимальный (ювелирный) блеск, поэтому применяется для полировки металлов (в том числе драгоценных), пластика, экранов телефонов и автомобильных стекол.

Крупные царапины способна удалить только шлифовка абразивным кругом с последующей полировкой.

Свойства и характеристики материалов на основе стекла

Основными свойствами любых стекольных материалов являются физические и оптические характеристики, которые зависят от состава и структуры и определяют технические и эксплуатационные качества стекольного материала. По всем этим параметрам подбираются стекла для конкретных целей.

К физическим свойствам относятся пористость, твердость, плотность, прочность к химическим и механическим нагрузкам, теплоемкость, шумоизоляция.

К оптическим свойствам – способность светоотражения и светопоглощения. Для цветного стекла, мозаики и смальты также оценивают цветовые характеристики, к которым относятся чистота и яркость цвета, прозрачность (почти как при оценке драгоценных, полудрагоценных и поделочных камней).

Глушенное стекло свойства материала и его применение

Глушенное стекло – это разновидность стекольного вещества, обладающая матовостью. Это свойство обусловлено наличием в составе мелких пылеобразных частиц талька, гипса, фосфорных соединений, окислов олова, мышьяка, железа, хрома, марганца и включений других соединений.

В основном это стекло, которое используется для изготовления декоративных элементов (облицовочных материалов для жилых, коммерческих и общественных помещений) и делается цветным. Сложность состава такого материала обуславливает некоторые трудности при его производстве: за счет примесей сильно повышается температура размягчения и плавления, поэтому изделию из глушенного стекла достаточно сложно придать нужную форму, а формовочные емкости очень быстро изнашиваются.

Материалы из закаленного стекла

Стекло закаляют подобно металлу – постепенно равномерно нагревают до определенной температуры (температура закалки составляет примерно 650 °С), а потом быстро и так же равномерно снижают температуру. После таких манипуляций стекло становится менее хрупким и более стойким к повышенным механическим нагрузкам, выдерживает более высокие температуры, чем обычное, устойчиво к резким температурным перепадам.

Закаленное стекло часто используется:

  • в автомобилях и вагонах поездов;
  • для изготовления бытовой и специальной (например, химической) посуды;
  • для остекления помещений с требованиями повышенной безопасности (психиатрические больницы, витрины);
  • для заграждений на общественных катках и ледовых стадионах.

Обычно этот тип стекла не подвергается механической обработке – резке или сверлению, поэтому сразу изготавливается нужной формы и размеров.

Ударопрочные материалы из стекла

Главная отличительная характеристика ударопрочного стекла отражена в названии – это стекло, которое не поддается практически никаким механическим воздействиям.

При производстве этот эффект достигается с помощью одной из трех основных технологий:

  1. армированием стекла поливинилбутиральной пленкой;
  2. термической закалкой стекла;
  3. склеиванием нескольких листов стекла и армирующих композиций в один блок.

Область применения определяется свойствами. В основном это остекление окон в помещениях повышенной защиты, а также окон с большой площадью. Окна, застекленные конструкциями из ударопрочного стекла обеспечивают, кроме своей прямой функции – защиты, повышенную звукоизоляцию, при раскалывании обеспечивают минимальную травмоопасность.

Поликарбонат

Поликарбонат – это общее название полимерных веществ, которые состоят из полиэфиров угольной кислоты и двухатомных спиртов. Наиболее распространенным методом производства поликарбоната является синтез на основе фенола и ацетона, из которых получается бисфенол А. Последний, собственно, и является сырьем для производства поликарбоната.

Поликарбонат имеет достаточно высокие прочностные характеристики и активно используется:

  • для перекрытий в различных металлических конструкциях типа остановок общественного транспорта;
  • для строительства теплиц;
  • для перекрытий крыш;
  • для изготовления линз, специальных типов очков, фар;
  • в светотехнических изделиях.

Материалы на основе жидкого стекла

Материалы из жидкого стекла скорее относятся к связующим материалам типа бетонов или полимербетонов. Свойства этих материалов в основном зависят от количественного соотношения компонентов.

Из важных характеристик материалов на основе жидкого стекла нужно отметить:

  • устойчивость к химическим агрессивным средам;
  • механическая и термическая прочность;
  • повышенная пожаробезопасность.

Основные преимущества во многом обуславливают сферу применения такого рода материалов. Жидкое стекло – это отличная альтернатива полимерам, которые обходятся дороже по себестоимости, более токсичны, не всегда имеют необходимую сырьевую базу, а поэтому более дефицитны.

Материалы из жидкого стекла по своей структуре делятся на пористые, зернистые, вспученные, тонкомолотые и другие. Из всего разнообразия материалов из жидкого стекла можно выделить самые распространенные.

К ним относятся:

  • стеклосиликат;
  • стеклофосфогель;
  • стеклоцемент.

Строительные и отделочные материалы из стекла

В строительстве, особенно современном, стекольные материалы используются очень широко.

Кроме остекления (причем, от обычного остекления окон до специального и панорамного), стекла присутствуют в декорировании в виде:

  • плитки;
  • витражей;
  • мозаики;
  • зеркал.

Также активно используются цветные стекла типа марблит и стеклокремнезит. Большинство мелких стеклянных деталей (в частности плитка, мозаика и смальта) производятся из отходов листового стекла, которые переплавляются, иногда с изменениями в составе, с добавлением красителей и примесей для придания матовости.

Стекло для очков

Отдельным видом стекол являются стекла для очков. Традиционно, это стекла, которые корректируют зрение.

Такие стекла, в свою очередь, бывают разные в зависимости от аномалии зрения, но существует много других специальных видов:

  • «хамелеоны»;
  • солнцезащитные;
  • защитные (с механической точки зрения);
  • с 3d-эффектом;
  • цветные;
  • с антибликовым напылением.

Исходя из состава, выделяют два вида стекол для очков: из органического стекла (стеклопластик) или минерального. Главным требованием к таким стеклам является отсутствие каких-либо примесей и дефектов, 100-процентная прозрачность.

Материалы, заменяющие стекло

Благодаря развитию технологий и созданию  альтернативных видов сырья, появилось много вариантов, заменяющих традиционное минеральное стекло. Наиболее распространенными и доступными из них можно назвать органическое стекло (стеклопластик) и поликарбонат.

Несмотря на то, что для большинства стеклозаменителей основа остается одной и той же (чистый кремнезем), за счет различных примесей и вариаций количественного состава по многим параметрам они превосходят обычное стекло. Часто главным преимуществом становится более низкая стоимость и простота монтажа.

Производители и поставщики материалов для производства стеклоизделий

Основным сырьем для производства стекла является кремнезем, который в максимальных количествах содержится в кварцевом песке. В России такие месторождения находятся в Центральном, Северо-Западном, Приволжском и Южном федеральных округах. В этих регионах находится 98% запасов стекольных песков, сосредоточенных в разрабатываемых месторождениях.

Крупнейшим российским месторождением кварцевых песков для стекольной промышленности является Туганское (Томская обл.), на долю которого приходится 27,8% запасов песков России. Помимо Туганского, на территории РФ расположено еще 7 крупных месторождений (запасы каждого превышают 20 млн. т) на долю которых приходится 40% запасов песков, однако 4 из них находятся в Государственном резерве.

Производители и поставщики материалов из стекла

Большинство ведущих компаний, которые специализируются на производстве и поставке материалов из стекла, имеют многолетнюю историю в несколько десятков лет и большой опыт в этой сфере. К ним относятся такие компании, как Asahi Glass Co., Ltd (Япония) – крупнейший производитель листового стекла и различных видов зеркал. Компания основана в 1907 году и сегодня имеет более 50 представительств в Японии и за ее пределами.

Мировым лидером по производству автостекол, флоат-стекла и стеклопластика сегодня является американская компания Guardian Industries Corporation, основанная в 1932 году. Два завода компании находятся в Ростове и Рязане.

Крупным и одним из самых первых поставщиком автостекол и стекольных материалов для строительства является компания Pilkington. Именно в этой компании в 1952 году была изобретена флоат-технология. Ведущим европейским производителем листового стекла и инструментов и станков для обработки стекла признана компания Bohle Group, с которой сотрудничает российская компания «Стекло и стеклоизделия».

В России тоже развито производство стеклоизделий:

  • Бытошевский стекольный завод специализируется на листовом стекле;
  • Борский стекольный завод выпускает полированное и автомобильное стекло;
  • Клинский ордена «знак почета» стекольный завод (Медстекло) производит медицинское стекло и изделия из него;
  • Саратовский стекольный завод (Саратовстройстекло) выпускает листовое стекло;
  • АО «Кубаньжелдормаш» предлагает жидкое стекло.

К поставщикам материалов из стекла относятся: UAB “Aperte”, НПП Фотон и другие.