Різновиди скла, що застосовується у фасадних світлопрозорих системах

Оцінюючи скло як світлопроникний матеріал, враховують його оптичні властивості – показники заломлення, світлопроникності, відбиття і поглинання променів оптичного діапазону. Показник заломлення скла залежить від його хімічного складу і становить 1,46 ... 2. Для звичайного будівельного скла він приймається 1,51.

Коефіцієнт відображення є відношення величини світлового потоку, що відбивається склом, до потоку світлового випромінювання, що потрапив на нього. Він становить 3,5 ... 4,4 % і збільшується із збільшенням кута падіння світлового потоку.

Світлопроникність у видимій частині спектру звичайного будівельного скла становить при товщині 5 мм – 83 ... 90 %, 10 мм – 70 ... 88 %. Поглинання світла для сонцезахисних стекол досягає 40 % падаючого світлового потоку, а для кольорового художнього і декоративного скла може бути і вище.

Для поліпшення механічних властивостей скла застосовують загартовування, травлення з наступним покриттям плівками, електрохімічну обробку поверхні, мікрокристалізацію. Опір вигину збільшується при загартовуванні в 4 ... 5 разів, при травленні з покриттям плівкою – в 5 ... 10 разів, а при мікрокристалізації – в 10 ... 15 разів.

5.1.1. «Безпечне скло». Коефіцієнт світло пропускання такого скла становить від 85%, товщина – від 4 до 120 мм.

«Безпечне скло» по суті – це загальна назва різних (за способом виготовлення, комплексу складових, технічним характеристикам і навіть за призначенням) скляних конструкцій. Спільне в них одне – всі вони так чи інакше захищають людину від агресивних зовнішніх впливів і при цьому, в разі надзвичайних ситуацій, самі не ранять її своїми осколками.

До категорії безпечного скла відносяться загартовані, ламіновані (триплекс), пожежостійкі та інші види скла.

Загартоване скло – це скло, що піддане спеціальній термічній обробці з повільним нагріванням до температури, близької до точки розм'якшення (650-700 °С) і наступним швидким охолодженням (рис. 5.3).

У процесі загартування зовнішні шари скла приходять у стан сильного стиснення, а внутрішні – у стан розтягування, утворюючи систему напруг у склі, що забезпечує його високу механічну і термічну міцність. Загартоване скло використовується досить широко, оскільки воно відповідає існуючим нормам безпеки, не вимагає серйозних технологічних зусиль у виготовленні, а також має короткий технологічний цикл виготовлення, порівняно з іншими типами безпечного скла.

Загартоване скло застосовується в конструкціях скління, до яких пред'являються вимоги безпеки, наприклад, в дитячих садах, школах, місцях громадського користування. Воно приблизно в п'ять разів міцніше, ніж незагартоване або ламіноване скло, тому в змозі витримувати значні статичні або ударні навантаження з великими прогинами без руйнування. Тому вироби із загартованого скла використовують для експлуатації в умовах певних навантажень (снігове навантаження і падіння випадкових предметів).

Загартоване скло має високу стійкість до перепаду температур. Завдяки тому, що скло великих форматів піддається великому температурному впливу прямого сонячного випромінювання, завжди існує підвищений ризик мимовільного руйнування скла через утворення критичної різниці значень розтягуючих і стискаючих зусиль. Така небезпека, як правило, виникає в міжсезонний період, при великих коливаннях денної та нічної температур.

Триплекс (ламіноване скло) – скло, яке складається з двох або більше шарів скла (з безбарвних, тонованих або відбиваючих шарів скла (рис. 5.4). Між скляними шарами, міститься прозора, кольорова, біла або безбарвна полімерна плівка, яка спікається зі склом і це стає єдиним однорідним матеріалом високої міцності. Процес ламінування складний, виконується за допомогою автоматизованої лінії в декілька стадій. Останній етап проводиться в автоклаві під впливом тепла і тиску. Існує також технологія, коли певний хімічний склад заливають між шарами, надалі він спікається зі склом, утворюючи однорідне тіло. Скло «триплекс» досить великої товщини, тому у ламінованого скла в деякій мірі страждає якість світлопропускання і рівень можливих навантажень на певних ділянках світлопрозорих конструкцій.

Поєднання скла з еластичною прокладкою забезпечує триплексу здатність не давати осколків, що відлітають або відділяються при руйнуванні скла від ударів або поштовхів.

Рис. 5.3. Загартоване скло

Рис. 5.4. Ламіноване скло

Існують спеціальні триплекси з підвищеними шумопоглинаючими властивостями (знижує рівень вуличного шуму від 32 до 44 дБ і вище), кольоровий, дзеркальний і т.п. Також ламіноване скло сприяє захисту приміщення від шкідливого впливу ультрафіолетових променів (охороняє від вигоряння меблі, шпалери та ін.).

Пожежостійке скло, являє собою вогнестійке, спеціальне багатошарове скло, що складається з декількох пластин скла з прокладеними між ними шарами протипожежного гелю, що утворює при пожежі непрозору, високоефективну теплоізолюючу піну. З прозорого скління при пожежі утворюється практично непрозорий брандмауер. Через непрозоре скло тепло проходить значно повільніше. Протягом 30-хвилинного контакту з вогнем на зворотному боці скла температура за стандартами не перевищує +180 – 200 ºС. Навіть під час сильної пожежі скло не розсипається через те, що гель при високій температурі сплавляється зі зруйнованим ближнім до вогню шаром скла і утримує його (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Пожежостійке скло

Пожежостійке скло застосовується у всіх випадках, коли будівельними нормами передбачається високий рівень пожежної безпеки при збереженні природного освітлення і гарної оглядовості, наприклад: лікарні, школи, готелі, ресторани, магазини, торгові центри, бізнес центри, комп'ютерні зали, промислові будівлі, склади, аеропорти, лабораторії.

5.1.2. Боросилікатне скло.Технологія отримання звичайного боросилікатного скла полягає в заміні у вихідному сировинному складі (шихта) лужних компонентів на окис бору (рис. 5.6).

Рис. 5.6. Боросилікатне скло

Включення оксиду бору замість лужних складових шихти надає цьому склу властивості тугоплавкої, стійкості до різких температурних стрибків і агресивних середовищ. Коефіцієнт термічного розширення стає низьким, в результаті матеріал здатний витримувати високі температури. Є ще один плюс – хороша хімічна стійкість до різних агресивних середовищ, тому таке скло використовують у виробництві побутової техніки, термостійкого і лабораторного посуду.

Коефіцієнт світлопропускання боросилікатного скла становить близько 90 %. Шляхом додаткового термічного оброблення можна отримати спеціальне протипожежне боросилікатне скло. Такий різновид скла було створено спеціально для забезпечення протипожежного захисту і використовується в багатьох країнах вже більше 25 років як при спорудженні нових будівель, так і при реконструкції існуючих. Зі склеєних у стик листів боросилікатного скла виготовляються суцільні, без вертикальних профілів скляні перегородки висотою до 2,2 м, які можуть захищати від вогню і диму протягом 50 хвилин.

Перевагою боросилікатного скла є те, що при дії вогню воно зберігає прозорість, а це дозволяє людям, що знаходяться в зоні пожежі та пожежним добре орієнтуватися в приміщенні. Але є й недолік – здатність перегородки пропускати не тільки світло, але і теплове випромінювання.

Протипожежне боросилікатне скло є безпечним, тобто його характер руйнування такий, що утворюється безліч дрібних осколків з тупими краями. Оскільки готове скло не підлягає подальшій обробці, воно виготовляється тільки у відповідність із заданими замовником розмірами.

5.1.3. Броньоване скло.Броньоване скло забезпечує підвищену безпеку будівлі, що життєво необхідно для будівель спеціального призначення, режимних установ, банків, престижних ділових і торгових центрів, місць перебування VIP персон і т.п.

Рис. 5.7. Броньоване скло

Броньоване скло – надійна перепона можливим хуліганським проявам та діям озброєного різними видами зброї злочинця. У разі пошкодження скло не ранить гострими осколками, а розпадається на тупі шматочки.
Наприклад, від кулі з пістолета ТТ захищає чотиришарова конструкція товщиною 18-26 мм, від автоматної черги – близько 36 мм, від пострілів із снайперської гвинтівки – 44 мм (рис. 5.7). Ще більш потужний захист забезпечують багатошарові конструкції, що містять понад 10 шарів скла як однакової товщини, так і в спеціальних комбінованих варіаціях.

5.1.4. Низькоемісійне скло. Коефіцієнт його світлопропускання – від 80 %, воно енергозберігаюче, відбиває інфрачервону частину спектра, зберігаючи звичайну світлопропускну здатність. Товщина листа від 3 до 10 мм.

Одним з найбільш ефективних шляхів зниження тепловтрат є застосування енергоефективного скління. Так що ж робить скло енергоефективним? Відомо, що поверхня скла має випромінювальну здатність, від якої залежить кількість тепла, що відбивається. Частину поглиненого з приміщення тепла скло випромінює на вулицю. При цьому при використанні звичайного скла, втрати досягають 50 %.

Основним показником, що характеризує здатність скла відбивати теплове випромінювання, є коефіцієнт емісії. У звичайного скла він становить 0,83, а у низькоемісійних може доходити до 0,03, при цьому понад 90 % накопиченого тепла буде відбиватися назад в приміщення. Чим менше коефіцієнт емісії, тим ефективніше матеріал відбиває тепло, тим вище його теплозберігаючі властивості. Саме тому енергозберігаючі вікна називають також низько емісійним. Низькоемісійне скло має високу світлопропускну здатність і прозорість і, в той же час, забезпечує досить високі показники коефіцієнта теплоізоляції, відбиваючи теплову енергію назад в приміщення (рис. 5.8).

Рис. 5.8. Низькоемісійне скло

З технічної точки зору такі стекла являють собою поліроване скло, на яке нанесено спеціальне покриття з оксидів металів, що забезпечує зниження частки енергії, що випромінюється склом у напрямку цього покриття. В даний час застосовуються два типи покриття, що принципово різняться за технологією нанесення – «тверде» і «м'яке».

«Тверде покриття» (на основі оксиду олова) наноситься безпосередньо на одній зі стадій виробництва за рахунок хімічної реакції піролізу (розкладання речовини під дією високих температур). Під час цієї реакції шар оксиду олова осідає на поверхню гарячого скла, стаючи невіддільною його частиною. При цьому утворюється міцне металеве покриття, яке є прозорим, і в той же час має електропровідність, що, як відомо, безпосередньо пов'язане з випромінювальною здатністю поверхні. Тверді покриття стійкі до впливу погодних умов і витримують вплив високих температур. Скло з таким покриттям, називають також k-склом.

«М'яке покриття» (на основі срібла) наноситься на вже готове скло вакуумним напиленням і утримується на ньому силами молекулярної взаємодії. Скло з таким покриттям, називають також i-склом. На відміну від k-скла, i-скло менш стійке до погодних і температурних умов, механічних (абразивних) впливів. Однак, при встановленні в склопакеті покриттям всередину повітряної камери, i-скло має довговічність, яку можна порівняти з k-склом, а за своїми властивостями зберігати тепло – в півтора рази його перевершує. Тому в усьому світі перевага віддається саме i-склу.