Стекло в архитектуре
Сырьем для производства обычного стекла служит главным образом оксид кремния (71-73%), или, иначе говоря, обычный песок. В качестве флюссирующих (понижающих температуру плавления) материалов используется двуоксид натрия, то есть сода (13-16%), и оксид калия (5-10%). Карбонат кальция придает веществу твердость (если не включить этот компонент, то получится жидкое силикатное стекло). Оксиды маг
ния и алюминия выполняют стабилизирующую функцию, повышая прочность стекла. Другие добавки обеспечивают материалу специфические технологические, эксплуатационные, физико-механические и декоративные свойства.
В древности стеклянные изделия изготавливались методом отливки (литья) или прессования. На рубеже новой эры (между 27 г. до н.э. и 14 г. н.э.) была изобретена технология выдувания стекла, которая продержалась без малого 2000 лет. с помощью особой трубки мастер-стеклодув выдувал болванку, которая затем подвергалась дальнейшей обработке. Оконное стекло производилось так называемым холявным методом. Сначала выдувалась «холява» - колба цилиндрической формы длинной до 3 м, диаметром до 100 см и весом до 6 пудов (96 кг). Затем у полуфабриката обрезали концы, полый цилиндр разрезали и раскатывали в лист. Начавшаяся в XIX веке научно-техническая революция и последовавшая за ней всеобщая индустриализация, небывалые ранее масштабы строительства, бурное развитие новых отраслей промышленности (автомобильной, авиационной и др.) требовали колоссальных объемов высококачественного стекла. Очевидно, что производство, основанное на полукустарном выдувании, не могло справиться с подобной задачей. В 1902 г в Бельгии был предложен метод непрерывного вертикального вытягивания листового стекла. Из ванны с расплавленной массой стекло протягивают в «щель» между прокатных вальцов. При этом за счет прокатной вязкости вещества и сил поверхностного натяжения образуется лента, которая, застывая, становится листовым стеклом. метод вертикального вытягивания очень скоро получил широкое распространение и применяется до наших дней (правда, в весьма скромных объемах). Между тем поиски более совершенной технологии начались уже в двадцатых годах прошлого столетия. Вертикальное вытягивание не устраивало стекольщиков по трем основным причинам. Во-первых, качество «вытянутого» стекла напрямую зависит от состояния вальцов, другими словами, дефекты оборудования отражаются на конечном продукте. Во-вторых, для получения заданных оптических характеристик материал нуждается в дорогостоящей полировке, оказывающейся зачастую недостаточно эффективной. В-третьих, производительность оборудования вертикального вытягивания весьма ограниченна, что не позволяет увеличивать производственные мощности и, как следствие, снижать себестоимость продукции.
Чтобы получить идеально ровное стеклянное полотно, нужно было вытянуть ленту на поверхность жидкости. Забавно, что решение этой задачи оказалось мистическим образом зашифровано в русском грамматическом правиле, объединившем в одном исключении три слова: стеклянный, оловянный, деревянный. С деревом разобрались еще средневековые мастера, которые заменили соду поташем (древесной золой), покончив тем самым с импортом соды из стран Востока и улучшив некоторые свойства стеклянных изделий (цвет, тугоплавкость).
Олово заявило о себе в новой прогрессивной технологии производства стекла. В 1959 году специалистам компании Pilkington Brothers Ltd. (Великобритания) удалось создать ванну, наполненную расплавом этого металла. Емкость с оловянной «жидкостью» была окружена специальной атмосферой, поскольку расплавленное олово быстро окислялось на воздухе. Сооружение получилось громоздким и весьма опасным. Однако цель была достигнута. Лента формировалась на поверхности оптимальной жидкости, что позволило производить высококачественное стекло со светопропусканием более 90%. В патенте инновационная продукция получила название «флоат» («плавающего») стекла. Справедливости ради отметим, что второй независимый патент на производство стекла с применением расплава олова получили советские стекольщики. Причем англичане безоговорочно признали патентную чистоту нашего метода.
Сегодня основные объемы листового стекла производятся по «флоат»-технологии. Мощные установки способны выдавать 1000-1200 тонн продукции в сутки (для сравнения: печи вертикального вытягивания – не более 400 тонн). Себестоимость «плавающей» продукции существенно ниже, чем у материала, полученного вертикальным вытягиванием.
«Флоат»-стекло - OptifloatTM (Pikington), Planibel Clear (Glaverbel) – используется не только в архитектурных целях, но и служит в качестве основы для производства стеклоизделий со специальными свойствами: солнцезащитных, энергосберегающих, ударопрочных, самоочищающихся, пожаробезопасных, с регулируемой прозрачностью.
Комментарий специалиста
Александр Скворцов, специалист группы спецпроектов и ключевых клиентов компании Glaverbel Russia
Одно из перспективных направлений развития стекольной индустрии – создание многофункциональных стекол. Например, концерн Glaverbel многие годы выпускает продукт Sunergy с «твердым» напылением, сочетающий в себе солярный контроль с повышенными энергосберегающими характеристиками. К тому же этот продукт отличается низким отражением и нейтральностью, что отвечает требованиям современной архитектуры. Однако для достижения высоких показателей по энергосбережению специалисты группы Glaverbel рекомендуют применение стекла Sunergy в составе однокамерных стеклопакетов вместе с внутренним низкоэмиссионным стеклом марки Planibel Top N, обладающим «мягким» магнетронным напылением. При такой композиции стеклопакета плюс дистанционная рамка шириной не менее 15 мм приведенное сопротивление теплопередаче (Ro) оконного остекления достигает 0,62 кв. м С/Вт, а при заполнении стеклопакета аргоном – 0,68 кв. м С/Вт.
Вместе с тем мы предлагаем многофункциональные высокоселективные стекла марки Stopray с «мягким» магнетронным покрытием. Пропуская большую часть видимого солнечного спектра, они отсекают длинноволновое тепловое излучение. Таким образом, исключается перегрев помещений и, как следствие, сокращаются расходы на вентиляцию и кондиционирование. В то же время Stopray – полноценный энергосберегающий продукт. Стеклопакеты с такими стеклами имеют высокие теплотехнические показатели, в частности сопротивление теплопередачи 0,62 кв. м С/Вт. Добавлю, что линия Stopray включает целый ряд стекол различных оттенков. Кроме того, такие стекла входят в состав многослойных комплексов (триплекса и других), обеспечивающих высокий уровень безопасности светопрозрачных конструкций.
Прозрачная «стена».
Как известно, окна представляют собой своеобразные бреши в тепловом контуре здания. И дело не только в низком сопротивлении теплопередачи стеклянного заполнения оконных проемов. В ходе научных исследований доказано, что основной объем теплопотерь происходит за счет радиационной (излучательной) составляющей тепловой энергии, направленной во внешнюю среду. Следовательно, чтобы сократить утечку тепла, необходимо обеспечить отражение инфракрасного излучения внутрь здания.
Скачать реферат