Описание способа производства
Термическое формование стеклянной ленты на расплаве металла — самый массовый и современный способ производства листового стекла. Его суть состоит в том, что из стекловаренной печи расплавленная стекломасса поступает во флоат-ванну, заполненную расплавом олова и имеющую защитную азото-водородную атмосферу. Расплав стекломассы свободно растекается по поверхности расплавленного олова и, за счет сил тяжести и поверхностного натяжения, приобретает форму с чрезвычайно плоскими и параллельными поверхностями. Для получения стекла необходимой толщины производится либо растягивание ленты стекла (для малых толщин), либо ограничение растекания стекломассы (для больших толщин). Как правило, флоат-стекло имеет толщину от 3 до 19 мм. Технически имеется возможность производить стекло толщиной от менее 1 до 25 мм, однако в строительстве рекомендуется применять стекло толщиной не менее 3 мм.

В 1952 г. английская фирма Pilkington начала исследования по получению непрерывной ленты стекла на расплаве металла, в 1959 г. — объявила о разработке нового промышленного процесса и тем самым положила начало стремительному росту производства высококачественного стекла.

В 1959 г. в Государственном институте стекла СССР и его саратовском филиале начались разработки по созданию независимого флоат-процесса. Одновременно в этом же направлении проводились работы на Украине на заводе “Автостекло” (г. Константиновка), где были впоследствии введены в эксплуатацию три флоат-установки. Первые две линии — ТПС-1500 и ТПС-3000 с шириной ленты соответственно 1500 и 3000 мм — позволяли выпускать полированное стекло толщиной 6-7 мм, третья была специализированной линией для производства стекла толщиной от 6 до 20 мм, спроектированной ПКБ Государственного Института Стекла с использованием авторских свидетельств завода “Автостекло”.

В 1974 г. американская фирма Pittsburgh Plate Glass (PPG) запатентовала свой способ производства флоат-стекла (пат. США 3843346), отличный от способов фирмы Pilkington и отечественной разработки.
На сегодняшний день известны три принципиально различающихся флоат-способа производства листового стекла.

1. Способ фирмы Pilkington — подача стекломассы из стекловаренной печи в ванну расплава — осуществляется методом свободного слива по узкому лотку, отстоящему от поверхности олова на некотором расстоянии. Отформованная лента стекла выводится из ванны расплава на первый вал печи отжига (шлаковой камеры) с температурой 600-615°С и поднимается над выходным порогом (с перегибом ленты); уровень олова в ванне ниже уровня порога на 8-10 мм.

2. Способ двухстадийного формования разработан саратовским филиалом Государственного института стекла. Лента стекла выходит из ванны расплава без перегиба на газовоздушную опору (подушку) при температуре более 650°С. При этом уровень олова в ванне выше уровня порога на 2-3 мм, что достигается за счет применения электромагнитных индукторов, также разработанных институтом (авторские свидетельства СССР 248917, 392674). На газовоздушной подушке происходит вторая стадия формования ленты, где она охлаждается. При этом обеспечивается окончательная фиксация ее геометрической формы, после чего лента передается на приемные валы печи отжига. Преимуществом двухстадийного способа формования является возможность передачи ленты стекла на приемные валы печи отжига с более низкой температурой (570-580°С), что ниже на 20-35°С, чем в процессе фирмы Pilkington, и более надежно обеспечивает сохранность нижней поверхности. Что касается процессов восстановления оксидов олова, то, поскольку температура олова в выходной части ванны расплава выше примерно на 50°С и составляет около 650°С, процессы восстановления оксидов олова идут интенсивнее, что повышает качество нижней поверхности ленты стекла.

3. Способ производства флоат-стекла, разработанный фирмой PPG, отличается узлом слива стекломассы из стекловаренной печи в ванну расплава. Этот способ предусматривает подачу стекломассы из печи в ванну расплава в виде горизонтального слоя на поверхность расплава металла на том же уровне, что и передаваемый слой. Использование данного способа позволяет вырабатывать ленту стекла без растекания в “лужу”, т.е. без нарушения ламинарности слоев подаваемой стекломассы, что обеспечивает получение стекла (как толстых, так и тонких номиналов) с высокими оптическими показателями.
В процессе формования изделий при достаточно быстром их охлаждении в стекле возникают напряжения, неравномерно распределенные в изделии, что отрицательно сказывается на его механической прочности. Для снятия этих напряжений применяют дополнительную тепловую обработку — отжиг стекла, являющийся необходимой стадией технологического процесса.

Процесс отжига включает следующие стадии:

Затем следуют операции резки и упаковки стекла.

Свойства флоат-стекла
Одной из важнейших характеристик бесцветного и особо прозрачного флоат-стекла является коэффициент направленного пропускания света. Чем больше значение этого коэффициента, тем большей степенью прозрачности обладает стекло и тем меньше его цветовой оттенок. С увеличением толщины обычного бесцветного флоат-стекла коэффициент направленного пропускания света снижается, и более заметным становится зеленоватый или голубоватый оттенок стекла. В особо прозрачных стеклах этого нет: с увеличением толщины стекла коэффициент направленного пропускания света практически не меняется. Отличие между особо прозрачным и обычным бесцветным флоат-стеклом особенно заметно, если посмотреть в торец стекла: в бесцветном стекле наблюдается ярко выраженный цветовой оттенок, а в особо прозрачном стекле цветового оттенка практически нет.
На значение коэффициента направленного пропускания света существенное влияние оказывает химический состав стекла, который в свою очередь зависит от состава сырьевых материалов. Поскольку крупные производители бесцветного термополированного стекла работают, как правило, на похожих составах и имеют хорошо отработанную технологию очистки сырья, стекла разных производителей имеют примерно одинаковые значения коэффициента направленного пропускания света, но могут иметь различные цветовые оттенки.

Цветное (окрашенное в массе) термополированное стекло по сравнению с бесцветным всегда хуже пропускает и лучше поглощает свет, поэтому его часто называют “светозащитным”, “солнцезащитным”, “солнцерегулирующим” и т.д.

Из-за высокого коэффициента поглощения света цветные стекла под действием солнечных лучей сильно нагреваются и поэтому имеют ограничения по применению в наружном остеклении. Например, при неравномерном освещении, когда одна часть стекла освещена солнцем, а другая находится в тени, возникает температурный перепад, который может вызвать разрушение стекла. Поэтому стекла, имеющие коэффициент поглощения света более 25% при использовании в наружном остеклении обязательно должны быть упрочненными.
Важными характеристиками термополированного стекла, имеющими большое значение для потребителей, являются оптические искажения и пороки внешнего вида, которые считаются дефектами стекла. Однако, поскольку наличие этих дефектов обусловлено технологией производства, их присутствие в стекле допускается, но строго регламентируется в количественном отношении соответствующими национальными и международными стандартами, техническими условиями и стандартами фирм. Регламентирование этих показателей для термополированного стекла тем более актуально, что оно является основным сырьем для производства различных видов стеклоизделий — стекол с покрытиями, многослойных стекол, стеклопакетов, в которых все недостатки исходного стекла становятся гораздо более заметными.

Из-за высокого коэффициента поглощения света цветные стекла под действием солнечных лучей сильно нагреваются и поэтому имеют ограничения по применению в наружном остеклении

Практика показывает, что стекло, в котором оптические искажения не наблюдаются при просмотре экрана “зебра” под углом менее 50°, удовлетворяет практически все требования современного строительства. Количество допускаемых пороков внешнего вида зависит от конкретных целей применения и определяется потребителем. Здесь также стоит отметить, что по указанным показателям качество термополированного стекла намного превышает качество тянутого стекла.

Применение флоат-стекла
Флоат-стекло — основной светопрозрачный материал, применяемый в строительстве. Оно может использоваться в качестве готового продукта для непосредственного остекления различных строительных конструкций. Однако повышение в последние годы требований к комфорту и безопасности привело к тому, что более 70% производимого в настоящее время термополированного стекла направляется на дальнейшую переработку: нанесение покрытий, закалку, изготовление многослойных стекол, стеклопакетов и т.п.

Выбор вида термополированного стекла (бесцветное, особо прозрачное, цветное) определяется конкретной целью его применения. Бесцветное стекло применяется для остекления различных светопрозрачных конструкций, к которым не предъявляется особых требований к пропусканию света.

Более 70% производимого в настоящее время термополированного стекла направляется на дальнейшую переработку: нанесение покрытий, закалку, изготовление многослойных стекол, стеклопакетов и т.п.

Особо прозрачное флоат-стекло используется в тех случаях, когда требуется повышенное светопропускание и отсутствие нежелательного цветового оттенка, например:

Окрашенное в массе стекло применяют для декоративной облицовки зданий и сооружений, оформления интерьеров, а также с целью защиты от проникновения в здания избыточного солнечного излучения, что позволяет снизить затраты на кондиционирование помещений, особенно в условиях теплого и жаркого климата.

Тянутое стекло (стекло вертикального вытягивания)

Тянутое стекло — это стекло, изготовленное методом вертикального вытягивания (ВВС). По сравнению с термополированным стеклом оно характеризуется относительно низким качеством поверхностей и большими оптическими искажениями.

Описание способа производства
Вертикальное вытягивание стекла (ВВС) — это устаревшая группа методов формования листового стекла, суть которых состоит в том, что из выработочной части стекловаренной печи вязкая стекломасса, интенсивно охлаждаемая при помощи холодильников, постепенно оттягивается специальными машинами в виде непрерывной ленты. По виду узла формования различают “лодочное” и “безлодочное” вытягивание.
При лодочном способе вертикального вытягивания стекла (ЛВВС) используется специальное формообразующее тело — “лодочка”, представляющая собой прямоугольный брус из огнеупорного материала, имеющий сквозной продольный вырез — щель. При принудительном погружении лодочки в стекломассу последняя выдавливается над ней в виде луковицы, из которой непрерывно оттягивается лента стекла при помощи системы вращающихся валков вытяжной машины (валки взаимодействуют уже с затвердевшей лентой). Для интенсификации охлаждения и твердения ленты по обе стороны от нее устанавливают водяные холодильники. Недостатком данного способа является невысокое качество поверхности ленты стекла, обусловленное образованием продольной полосности, зависящей от состояния щели лодочки.

Безлодочное вертикальное вытягивание стекла (БВВС) осуществляется непосредственно со свободной поверхности стекломассы в результате оптимального регулирования ее вязкости (с целью образования луковицы) путем экранирования узла формования (зеркала стекла) оградительными устройствами и водяными холодильниками. Для формования и удерживания бортов ленты по ее краям устанавливают бортоформующие ролики принудительного вращения, а в остальном процесс аналогичен лодочному вытягиванию. Этот способ обеспечивает более высокое качество поверхности ленты стекла, чем метод ЛВВС, однако неоднородность химического состава стекломассы и колебания температуры по поверхности вытягиваемой ленты часто приводят к большим оптическим искажениям в стекле. Методом вертикального вытягивания изготавливают бесцветное и цветное (окрашенное в массе) стекло. Обычная толщина тянутого стекла — от 2 до 12 мм, однако в строительстве рекомендуется применять стекло толщиной не менее 3 мм.

Свойства тянутого стекла
Как и для термополированного стекла, основными показателями, характеризующими качество тянутого стекла, являются коэффициент направленного пропускания света, оптические искажения и пороки внешнего вида.

Значение коэффициента направленного пропускания света бесцветного тянутого стекла, как правило, на 1-2% меньше, чем у бесцветного термополированнонного стекла той же толщины. Это объясняется тем, что при производстве тянутого стекла обычно используют сырьевые материалы низкого качества (с большим содержанием примесей). Однако при необходимости можно изготовить тянутое стекло с оптическими характеристиками, аналогичными характеристикам бесцветного и особо прозрачного флоат-стекла.

По оптическим искажениям тянутое стекло значительно уступает термополированному. По этому показателю наилучшим считается тянутое стекло, в котором оптические искажения не наблюдаются при просмотре экрана “кирпичная стена” под углом 45°.
Количество пороков внешнего вида в тянутом стекле обычно больше, чем в термополированном, однако при производстве некоторых видов декоративных стекол это считается скорее достоинством, чем недостатком.

Важными характеристиками термополированного стекла являются оптические искажения и пороки внешнего вида (дефекты стекла). Наличие этих дефектов обусловлено технологией производства, поэтому их присутствие в стекле допускается, но строго регламентируется в количественном отношении национальными и международными стандартами, техническими условиями и стандартами фирм

Применение тянутого стекла
В современном строительстве существует два основных направления использования тянутого стекла:

Физические и механические характеристики базовых видов листового стекла
Физические и химические свойства базовых видов листового стекла являются стабильными и не меняются в течение длительного времени. Оптические характеристики стекла не изменяются под действием направленного и не направленного солнечного излучения. Поверхность стекла, применяемого в строительстве, практически не чувствительна к воздействию окружающей среды.

← первая новость    последняя новость →