Стъкла и стъклопакети

Стъклото

В чистата си форма стъклото е прозрачен, относително здрав и твърд, по същество инертен и биологически неактивен материал, който може да се оформи в много гладка, непропусклива повърхност. Затова има множество употреби. Стъклото обаче е крехко и се чупи на остри парчета. Тези свойства могат да се променят – частично или напълно – с добавяне на други съставки или с топлинна обработка.

Стъклата са хомогенни аморфни материали, които обикновено се получават при бързо охлаждане на подходящ разтопен вискозен материал, без да остане време да се образува подредена кристална решетка. Могат да се правят от много материали. Тъй като стъклото е здраво и нереактивно, от него са много предмети от всекидневието: чаши и бутилки, електрически крушки, огледала, екрани на монитори и телевизори, прозорци.

Видове стъкло според производството

Флоатно стъкло

90 % от плоското стъкло в света се произвежда по технологията на флоатното стъкло, изобретена от сър Алистър Пилкингтън от Pilkington Glass. Разтопеното стъкло се излива в единия край на вана с разтопен калай, стича се по калая и се подравнява, така че става плоско от двете страни. Бавно се охлажда и втвърдява, докато минава по калая, и излиза от ваната като непрекъсната лента. После се полира. Готовият продукт има почти идеално успоредни повърхности.

Стандартните дебелини са 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 19 и 22 мм. Флоатното стъкло е опасно в някои приложения, защото се чупи на големи назъбени парчета, които могат да наранят сериозно. Много строителни нормативи по света ограничават употребата му на места с висок риск от счупване и нараняване – бани, врати, ниски части в училищата.

Равнинно стъкло

Преди изобретението на Пилкингтън плоското стъкло обикновено се е правело чрез екструдиране или валцоване. Повърхностите не са били оптически успоредни и са изкривявали образа; успоредни повърхности са се постигали с механично полиране, което значително е оскъпявало продукта.

Цилиндрично стъкло

Друг популярен метод преди Пилкингтън: стъклото се издухва в кух цилиндър, краищата му се отрязват и той се разцепва по дължина, после се нагрява отново и се разгъва в равна повърхност. Това е първият метод за плоско стъкло, затова стъклата са били малки. Преди флоатната технология са известни и други методи – Фурко, Питсбърг, Асахи и др.

Закалено стъкло

Закаленото (темперирано) стъкло се получава с топлинна обработка на флоатно стъкло. Стъклото се реже по размер и всички обработки – полиране на ръбовете, пробиване на отвори – се правят преди закаляването. После се нагрява в пещ над точката на закаляване от 600 °C и бързо се охлажда с въздух. Така по повърхността се създават натискови напрежения, уравновесени от опънни напрежения в дълбочина; схемата на охлаждане се вижда под поляризирана светлина.

Закаленото стъкло обикновено е шест пъти по-здраво от обикновеното. Има и недостатъци: заради вътрешните напрежения всяка повреда по ръба го натрошава на дребни парчета, затова се реже преди закаляването и не може да се обработва след това. Повърхността му е и по-мека и се драска по-лесно. Използва се обикновено в елементи без рамка (например врати без рамка) и за конструктивни цели. Смята се за по-малко рисково от обикновеното стъкло, защото е по-здраво и се чупи на малки заоблени парчета, които по-рядко нараняват.

Ламинирано стъкло (триплекс)

Ламинираното стъкло е изобретено през 1903 г. от френския химик Едуар Бенедиктюс, вдъхновен от случайност: стъклена епруветка, покрита по небрежност с пласт целулозен нитрат, при изпускане се счупва, но не се разпада. Той създава стъклено-пластмасов композит, за да намали нараняванията при автомобилни произшествия. Производителите на автомобили не го възприемат веднага; първото широко приложение е в противогазите през Първата световна война.

Днес ламинираното стъкло се прави, като два или повече слоя флоатно стъкло се свържат с пластмасов междинен слой, обикновено от поливинил бутирал (PVB). Стъклата с PVB между тях се нагряват до около 70 °C и минават през валцоване, което изкарва въздуха и създава първата връзка. Типичната схема е 3 мм стъкло / 0,38 мм междинен слой / 3 мм стъкло – краен продукт, означаван като ламинирано стъкло 6,38.

Междинният слой държи двата пласта стъкло заедно и след счупване, а високата му якост пречи стъклото да се натроши на големи остри парчета. Повече слоеве и по-дебело стъкло го правят още по-здраво; бронираните стъклени панели от дебело стъкло с няколко междинни слоя достигат 50 мм дебелина. PVB подобрява и звукоизолацията на стъклото с демпферния си ефект и спира 99 % от ултравиолетовата светлина. Ламинирано стъкло се използва там, където рискът от нараняване е по-висок – типично за витрини на магазини и прозорци на автомобили.

Самопочистващо се стъкло

Скорошно изобретение, отново на Pilkington Glass, за строителството, автомобилостроенето и други области. 50-нанометрово покритие от титанов оксид по външната страна създава два механизма на самопочистване: фотокаталитичен ефект, при който ултравиолетовите лъчи разграждат органичните съединения по повърхността, и хидрофилен ефект, при който водата образува тънък слой и отмива разградените съединения.

Стъклопакетът

Стъклопакетът е няколко листа стъкло, съединени с херметик (лепило) и дистанционер. Между стъклата остава херметически затворено пространство, в което не може да попадне замърсен въздух. Затова стъклопакетът живее дълги години и дава по-добра топло- и звукоизолация и устойчивост на вятър. Колко добре изолира, зависи от вида на стъклата, дебелината им и разстоянието между тях. Нужните показатели се постигат по-лесно със специални стъкла с нискоемисионно покритие.

Нискоемисионно Ка стъкло или високоенергийно „4 сезона“

През последните една-две години все по-често се налага високоенергийното стъкло, наричано още „всесезонно“, „енерджи“ или просто „4 сезона“. Като нискоемисионното, и то има метализирано покритие от едната страна, но е по-нататъшно развитие на Ка стъклото с по-добри показатели, особено през лятото.

Нискоемисионното Ка стъкло пропуска повече слънчева топлина отвън навътре, отколкото отвътре навън. През зимата това е предимство – в помещението се задържа повече топлина. През лятото се оказва недостатък: получава се парников ефект и е нужна повече енергия за охлаждане. Високоенергийното стъкло „4 сезона“ избягва този ефект и работи еднакво добре в двете посоки през всички сезони – оттам и името.

Както Ка стъклото, и „4 сезона“ се влага в стъклопакет заедно с едно бяло (обикновено) стъкло, с обща дебелина 24 мм. Показателите са по-добри от тези на комбинацията бяло/Ка 24 мм, която вече е стандартно изискване по закон в България – най-вече защото са еднакво добри във всички сезони, а не толкова заради коефициента на топлоизолация. Предлага се и с дебелина 6 мм, в стъклопакет с 4 мм бяло стъкло, когато се търси по-добра шумоизолация.