Что такое закаленное стекло: Закалённое стекло — Википедия – Зачем нужны закаленные стекла

Закалённое стекло — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Разрушение закалённого стекла на множество осколков.

Закалённое стекло́ — обычное листовое стекло, получаемое нагревом до температуры закалки (650—680 °C) с последующим быстрым равномерным охлаждением холодным воздухом с обеих сторон. В результате такой обработки в поверхностных слоях стекла образуются остаточные механические напряжения сжатия, обеспечивающие его повышенную механическую прочность, термостойкость и безопасность при разрушении[1]. Разбиваясь, такое стекло разрушается на множество мелких осколков с тупыми гранями, которые не способны причинить серьёзные травмы. Подобный эффект является доказательством высокой ударной вязкости этого стекла. Равномерно распределяющаяся энергия ударов в течение сравнительно продолжительного времени образует очень мелкие микротрещины в стекле и позволяет получить мелкие осколки. Таким образом, закаленное стекло обладает тремя основными полезными свойствами, каждое из которых имеет своё предназначение в промышленности.

Безопасность и механическая прочность закаленного стекла используется в строительстве, посуде, психиатрии, витринах магазинов, для устройства заграждений на хоккейных площадках, мебельной, автомобильной и железнодорожной промышленности. Такое свойство, как термостойкость, позволяет остеклять здания без риска термошока, особенно для тонированных в массе стекол. Единственной уязвимостью такого листового стекла является чувствительность к ударам в торец, поскольку в этом месте остаточные напряжения могут легко освободиться и разбить стекло целиком. Подобный эффект часто используется в дизайне (пример: трехслойные столешницы или двери с эффектом «битого стекла»).

Закалённое стекло не подлежит резке, сверлению и другой механической обработке.

В автомобильной промышленности закалённое стекло используют для изготовления боковых или задних автостекол. Использование закаленного стекла как лобового запрещено (мелкие, хоть и не острые осколки могут повредить глаза водителя или пассажиров). Для производства лобовых стекол используют триплекс из незакалённого силикатного стекла. Хотя триплексы из закалённого стекла намного прочнее, они имеют недостаток: быстрая и полная потеря прозрачности из-за растрескивания по всей площади от одного сильного удара. Это, однако, не мешает использовать их в архитектуре. Незакалённый триплекс с трещинами некоторое время может использоваться до замены. Закалённые автомобильные стекла маркируются английским словом «Tempered» — «закалённое стекло» — или буквой «T».

В СССР часто использовался термин «сталинит» (от «сталь»[2]) для обозначения ряда видов прочного закалённого стекла. Это использование сохранилось в архитектуре и строительстве. Также сталинитом называется наплавляемый на режущие кромки твёрдый сплав.

Зачем нужны закаленные стекла

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.

Если сравнивать с обычными видами, такие стекла выдерживают удары в 5-10 раз сильнее, а также они имеют более высокую прочность на изгиб. Эта технология подходит для изготовления не только плоских, но и гнутых стекол, что делает возможным производство усиленных молированных окон, подробнее о которых читайте на ОкнаТрейд.


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.

Для обеспечения высокого качества каждому из видов необходимо создание индивидуальных условий закалки. Прошедшие такую обработку стекла классифицируются по европейским (EN 12150-2) или американским (ASTM) стандартам.


Область применения закаленных стекол

Использование этих изделий не ограничивается производством безопасных окон стандартного и «Джамбо» форматов. 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 триплекса этот показатель хуже. Кроме того, использование триплекса ощутимо утяжеляет стеклопакеты, а армирование 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.

ЗАКАЛЁННОЕ СТЕКЛО — ЧТО ЭТО ТАКОЕ?

Сейчас, во многих сантехнических изделиях используется закалённое стекло. Это и душевые кабины, и ограждения, мебель для ванных комнат и многое другое. Что из себя представляет закалённое стекло?

Закаленное стекло представляет собой листовое стекло, подвергнутое специальной термической обработке с целью повышения механической прочности и обеспечения безопасного характера разрушения. Закаленное и гнуто закаленное стекло является безопасным в момент его разрушения.

Обычное стекло разрушается, образуя кусочки разного диаметра с острыми кромками, что представляет опасность для жизни и здоровья человека.

ПРОЧНОСТЬ ЗАКАЛЕННОГО СТЕКЛА ВЫШЕ В 5-7 РАЗ ОБЫЧНОГО!

При его разрушении характер осколков несколько иной: они более мелкие, а кромка их притуплена. Такие осколки изначально являются менее опасными по сравнению с теми, которые образуются при разрушении обычного стекла. Использование закаленного стекла обуславливается существующими нормами безопасности. Таким образом, стекло должно соответствовать современным требованиям безопасности в сочетании с солнечным и тепловым контролем. Это основные причины, по которым закаленное стекло пользуется наибольшим спросом. Производство закаленного стекла осуществляется в специальных печах, стекло разогревают при температуре 600-650 градусов, чтобы оно стало мягким, а затем равномерно быстро охлаждают. Механическая прочность и термостойкость закаленного стекла обеспечивается наличием остаточного напряжения сжатия, которое возникает при его охлаждении.

ПРЕИМУЩЕСТВА ЗАКАЛЕННОГО СТЕКЛА

Во-первых, в результате закалки увеличивается прочность стекла по отношению, как к механическому, так и термическому воздействию внешней среды. К примеру, максимальная прочность закаленного материала при изгибе достигает 250 МПа. Если сравнить это значение с показателем предельной прочности обычного листового стекла, то оно выше в 5-7 раз.

Во-вторых, при разрушении закаленное стекло рассыпается на мелкие крошки, что говорит о безопасности данного материала.

В-третьих, закаленное стекло способно выдерживать резкие температурные перепады от — 70 ̊С до 250 ̊С. Материал может сохранять целостность и свои физические характеристики при медленном возрастании температуры до 1800 ̊С. В связи с этим закаленное стекло получило широкое распространение в области противопожарного остекления, как основной материал.

В-четвертых, закаленное стекло устойчиво к резким температурным перепадам не только внутри здания, но и снаружи. Данное свойство, в свою очередь, особо ценно в суровых сибирских условиях. В Сибири температура воздуха в зимнее время способна опускаться до — 40 ̊С на улице, в то время как внутри здания она может доходить до +25 ̊С. Незакаленное стекло зачастую не выдерживает такой температурной разницы.

В-пятых, в результате термической обработки оптические свойства закаленного стекла сохраняются на 99%. Даже если закалке подверглось тонированное в массе стекло, оно все равно не утрачивает своих оптических характеристик.

Закаленное стекло — особенности и преимущества

Закаленное стекло: в чем его особенности и преимущества?

12345Нравится: 470 Статья описывает характерные особенности закаленного стекла, преимущества его использования, преимущества и положительные свойства закаленного стекла, технологию его производства, сферы его применения Glass-Store Закаленное стекло - особенности и преимущества

Для обычного человека стекло — это хрупкий материал, который можно легко разбить. При этом он образует множество мелких осколков, способных нанести серьезные повреждения. В свое время ученые учли эти недостатки и начали работать над созданием такого стекла, которое было бы максимально безопасным и одновременно эстетически привлекательным. Как результат, на строительном рынке появился более элегантный, легкий и безопасный материал под названием закаленное стекло.

Такое стекло существенно превосходит обычное стекло по многим техническим и эксплуатационным параметрам, что позволило ему быстро стать популярным во всем мире. Сегодня без закаленного стекла невозможно представить себе ни одну отрасль народного хозяйства, которое с его помощью сделало большой шаг вперед в своем развитии.

Процесс закалки стекла в некоторой степени напоминает закалку стали. Стекло сначала нагревается до достижения им пластичного состояния, после чего быстро охлаждается. Его внутренние слои остывают значительно медленнее, чем внешние, что приводит к возникновению остаточных напряжений сжатия. Именно они придают стеклу более высокую термостойкость и прочность.

Если ударить закаленное стекло, то оно разбивается так же, как и обычное, но его осколки гораздо более безопасны. Кроме того, количество мелких кусочков материала строго соответствует действующим стандартам. К примеру, если молоточком весом 75 грамм ударить лист закаленного стекла, то оно должно образовать не менее чем 40 осколков размером 100×100 миллиметров или как минимум 160 кусочков с параметрами 50×50 миллиметров. Самую большую опасность, как известно, несут кромки стекла, поэтому следует всячески избегать ударов по нему.

Преимущества

К основным достоинствам закаленного стекла относятся:

1) высокая степень термостойкости — с помощью такого стекла можно остеклять фасады;

2) способность противостоять случайным ударам;

3) безопасность — при ударе такое стекло разбивается на мелкие, но абсолютно безопасные осколки, неспособные нанести какие-либо повреждения человеку;

4) высокая прочность — имеется в виду способность закаленного стекла противостоять значительным нагрузкам на изгиб, что обеспечивает ему превосходство над обычным стеклом;

5) ударопрочность — четырехмиллиметровое по толщине закаленное стекло прекрасно противостоит, например, падению с высоты 1200 метров мешка массой 45 килограмм, содержащего свинцовую дробь, что позволяет этому материалу по степени прочности существенно превосходить его обычный аналог.

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.

особенности производства – статья компании «Стикл» Статьи от компании «Стикл»

« Назад

Что такое каленое стекло: особенности производства 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

Что такое каленое стекло: особенности производства 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.

Что такое каленое стекло: особенности производства

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

Что такое каленое стекло: особенности производстваКаленое 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

Что такое каленое стекло: особенности производства 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

Что такое каленое стекло: особенности производства

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.

Технические характеристики и сфера применения закаленного стекла

Закаленное стекло используют в тех случаях, когда необходимо не только не увеличивать обзор и обеспечить доступ света, но и защитить находящееся за стеклом объекты, в том числе и людей. Такое стекло получается благодаря использованию системы термической обработки, так называемому закаливанию на финальной стадии производства материала. При закалке такого стекла, его нагревают до 600-800 °C, а затем быстро охлаждают, в результате чего получается механически и термически прочный материал.

 Закаленное стекло примерно в пять-семь раз прочнее обычного стекла аналогичной толщины. Данное стекло разбивается на небольшие осколки с тупыми концами, поэтому в ходе несчастного случая довольно сложно получить серьезные травмы.

Закаленное стекло в процессе обработки приобретает три основные характеристики:

  • Термостойкость;
  • Повышенную механическую прочность;
  • Высокую ударную вязкость.

Конкретные технические характеристики данного стекла приведены в таблице 1:

Общие технические характеристики

Средние показатели

удельная теплопроводность стекла

0,93 вт/ м×к

коэффициент упругости стекла при изгибе

66 000 — 73 500 мпа

Плотность стекла

2,5 кг/ дм3

прочность на растяжение при изгибе

200 мпа

масса на 1 мм толщины

2,5 кг/ м2

разрушающие напряжения

200 мпа

термическое сопротивление

0,00534 м2 к/ вт

 

Применяют закаленное стекло для остекления различных объектов, требующих дополнительной защиты. Основными направлениями применения материала являются следующие объекты:

  • Стеклянные офисные перегородки;
  • Стеклянные ограждения;
  • Двери из стекла различных видов;
  • Душевые кабины и двери для саун.

Данный тип стекла имеет широкий спектр применения в интерьерах зданий, жилых домов, офисах, торговых залах и банках. Особенно широко закаленное стекло применяется для ограждения смотровых площадок, лестниц, балконов, защищая человека от падения и увеличивая обзор. Для защиты от кражи экспонатов в музее также используют закаленное стекло.

Этот вид стекла используется для изготовления раздвижных дверей, входных дверей в различных зданиях и помещениях. Кроме этого, такое стекло применяется в производстве дверей и перегородок для саун и душевых кабин и внутренних перегородок. Двери из закаленного стекла придают зданиям современный внешний вид, и они очень удобны и просты в использовании.

Готовое закаленное стекло нельзя подвергать дальнейшей обработке, разрезать или сверлить, а также подвергать химической обработке, так как это может привести к преждевременному разрушению материала. Такое стекло должно быть изготовлено изначально нужного размера с необходимыми отверстиями. При необходимости на таком стекле может выполняться и рисунок.

Такое стекло должно выдерживать падение мягкого тела массой примерно 45 кг. Обычно закаленное стекло подразделяется на классы защиты, которые зависят от высоты падения тела. Классы защиты приведены в таблице 2:

Класс защиты закаленного стекла

Высота падения тела

CM 1

300 мм

CM 2

700 мм

CM 3

1200 мм

CM 4

2000 мм

В зависимости от назначения объекта подбирают и закаленное стекло. Так на смотровых площадках устанавливают самое прочное стекло, высокого класса защиты. Для дверей или внутренних перегородок можно подбирать стекло класса защиты CM 1 и CM 2. Каждый лист стекла подвергают специальным испытаниям и тестируют по установленным стандартам. При этом лист стекла зажимают в горизонтальном или вертикальном положении и проводят специальные тесты.

В период эксплуатации закаленное стекло не допускается протирать тканью с абразивными химическими элементами. Температурный диапазон допустимых значений эксплуатации стекла достаточно широк – от минус 150 до плюс 300 °C. При необходимости использования стекла в других температурных диапазонах следует проводить дополнительные испытания стекла. Очень часто закаленное стекло используют в составе пуленепробиваемых, огнестойких и устойчивых к взрыву конструкциях.

Закаленное стекло пользуется огромным спросом для изготовления цельностеклянных конструкций и широко вошло в интерьеры современных зданий и квартир. При этом высокое качество и отличные характеристики закаленного стекла обусловлены строгим соблюдением технологии производства материала.

 

Химически закалённое стекло — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Химически закалённое стекло (также «ионообменно упрочнёное стекло», «термохимически модифицированное стекло») — разновидность стекла, прочность которого повышена за счёт химической обработки. При разрушении такое стекло по-прежнему даёт длинные острые осколки, как обычное стекло, поэтому требуется ламинирование плёнкой, если есть требования по безопасности. Тем не менее, химически закалённое стекло обычно в шесть — восемь раз прочнее обычного стекла.

Прочность стекла повышается за счёт обработки поверхности.[1] Стекло погружается в ванну, содержащую калиевую соль (обычно нитрат калия) при 300 °C. Это позволяет ионам калия из расплава заменить на поверхности стекла ионы натрия.[2]

Так как ионы калия крупнее ионов натрия, то, заменяя последний в кристаллической решётке, они вызывают её деформацию и появляются силы сжатия в приповерхностном слое. Усилия сжатия в поверхности химически обработанного стекла могут составлять до 690 МПа.

Механизм повышения прочности стекла связан с тем, что стекло обладает большой прочностью на сжатие и малой прочностью на растяжение. Так как с двух сторон в поверхностном слое появляются усилия сжатия — это позволяет получить стеклу больший изгиб, прежде чем в нём появятся усилия растяжения. Явление во многом схожее используемому в строительстве при создании напряжённого бетона.

Также существует более сложный двухстадийный процесс химической обработки, когда предварительно стекло обрабатывается в ванне с расплавом нитрата натрия при 450 °C для насыщения ионами натрия, которые на следующем этапе заместятся ионами калия (увеличивается количество замещаемых ионов, что увеличивает деформации и напряжения в поверхности).

Химическая закалка приводит к увеличению прочности, похожему на обычную закалку стекла. Но этот процесс не использует экстремальных перепадов температуры, что не приводит к деформации и короблению, появлению оптических дефектов, и позволяет обрабатывать даже тонкостенные детали.

Также, в отличие от обычного закалённого стекла, химически закалённое стекло может быть разрезано и обработано после закалки без появления трещин и разрушения, правда, место примерно в 20 мм от разреза теряет свои прочностные свойства. Также при глубоких царапинах окружающая площадь так же теряет прочность, приобретённую при химической закалке.

Химически закалённое стекло используется, например, при изготовлении фонарей для некоторых истребителей. Gorilla Glass — тоже разновидность химически закалённого стекла.

  1. ↑ А. М. Бутаев. Прочность стекла. Ионообменное упрочнение. Махачкала, 1997
  2. ↑ Липатьев А. С., Плотникова А. C., Спиридонов Ю. А., Лотарев С. В., Мамаджанова Е. Х., Сигаев В. Н. Ионообменное упрочнение боросиликатных стёкол в калиевой селитре и хлориде алюминия. Успехи в химии и химической технологии. Том XXVII. 2013 № 5

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о