Закаленное стекло что это такое
Закаленное стекло: в чем его особенности и преимущества?
17 марта 2018, 10:57
Закаленное стекло: в чем его 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.
Основные характеристики закаленного стекла
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.
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.
Стеклокерамика или закаленное стекло: преимущества, отличия и другая правда о варочных поверхностях
Содержание
Содержание
Бытует мнение, что все стекла, используемые при изготовлении варочных поверхностей, одинаковы. Так ли это на самом деле — разберем в данном материале.
Стекло уже давно используется в интерьере современной кухни. Из него делают полки для посуды, мебельные фасады и фартуки рабочей зоны. Никого не удивишь дверцей холодильника, декорированной стеклом, стеклянным фасадом вытяжки или варочной панелью, рабочая зона которой состоит из цельного листа стекла. Такие поверхности имеют отменный внешний вид и достаточно просты в уходе.
При изготовлении варочных панелей используется два типа стеклянных поверхностей, внешне неотличимых друг от друга — закаленное стекло и стеклокерамика. При всей внешней схожести, это два совершенно разных материала.
Закаленное стекло
Закаленное стекло получают из обычного стекла, произведенного промышленным способом. Технологию производства обычного стекла оставим за рамками материала, она достаточно подробно показана в следующем видео.
Сфокусируемся на технологии закалки, придающей обычному стеклу его потрясающие прочностные свойства.
Процесс закалки стекла в точности повторяет процесс закалки стали: чтобы изменить физические свойства металла и сделать его более твердым, его нужно сначала нагреть, а затем резко охладить. Закалка стекла происходит по тому же принципу. Обычное стекло нагревают до температуры 630-680 °С, после чего резко охлаждают потоками холодного воздуха до температуры, приблизительно равной 40 °С. Простая технологическая процедура в корне меняет физические свойства стекла. В верхних слоях стекла происходят изменения на уровне кристаллической решетки и образуются напряжения. Эти слои и превращают обычное стекло в закаленное. Оно имеет трехслойную структуру и обладает повышенной механической и термической прочностью.
Так, закаленное стекло способно с честью противостоять довольно сильным ударным нагрузкам. Во-вторых, оно будет достаточно гибким. Сила, которую необходимо приложить к листу стекла на изгиб, чтобы сломать его, возрастает в разы! Единственное, чего боится закаленное стекло, так это ударов в торец материала. Противостоять им оно неспособно.
Важно понимать! Закаленное стекло — готовый материал, не допускающий последующей механической обработки! Комплектующие для варочных панелей сначала адаптируют под конкретную модель (раскрой материала, сверление отверстий, шлифовка и фрезерование кромок и т. д.), а затем закаливают.
Закаленному стеклу присущи следующие преимущества:
Наиболее успешно закаленное стекло применяется при оформлении наружных панелей кухонной техники, такой как холодильники, вытяжки и т. д. Что касается варочных панелей, то основная сфера применения — газовые варочные панели и, за редким исключением, электрические варочные поверхности небольшой мощности.
Стеклокерамика
Стеклокерамика — совершенно иной материал: в нем удачно сочетаются лучшие качества стекла и керамики.
Технологический процесс производства стеклокерамических панелей выглядит следующим образом. В расплавленную стеклянную массу, разогретую до 1600 °С, вводят специальные компоненты, кардинально меняющие состав и физические свойства получаемого материала. Основная цель добавок — получение управляемого процесса кристаллизации.
Дело в том, что при остывании обычной стеклянной массы происходит неуправляемая кристаллизация материала с образованием в нем различных по размеру кристаллов.
Неоднородность массы кристаллов обуславливает повышенную хрупкость обычного стекла.
При производстве стеклокерамических поверхностей для варочных панелей применяется материал так называемой LAS-системы (Lithium, Aluminium, Silicium). Это когда в базовую массу оксида кремния (стандартное сырье для производства стекла) добавляются части оксида лития и оксида алюминия.
От количества добавок оксидов лития и алюминия зависит конечная кристалличность получаемого материала. По завершению кристаллизации стеклокерамика состоит из двух кристаллических фаз: преобладающей в материале фазы твердого раствора кварца и остаточной фазы кристаллизации стекла. Температурные коэффициенты этих фракций уравновешивают друг друга, поэтому в LAS-системе с кристалличностью 60-80 % материал имеет нулевое температурное расширение. За счет этого достигается высокая устойчивость материала к многократным резким перепадам температуры, модульное значение которых может достигать 750-1000 °С.
Стеклокерамические панели обладают низким коэффициентом теплопроводности по всей ширине поверхности, на практике это дает отсутствие нагрева плиты за пределами зоны готовки. Поверхность вне конфорок остается едва теплой.
В отличие от производства традиционных керамических изделий, при изготовлении продукции из стеклокерамики этапы прессования и спекания готовых образцов не осуществляются, поэтому стеклокерамике чуждо такое свойство, как пористость.
Готовые экземпляры обладают объединяющими два материала свойствами — прочностью керамики и герметичностью стекла.
К явным преимуществам стеклокерамики относят:
Стеклокерамике присущи и недостатки, которые следует учитывать:
Как правило, стеклокерамические поверхности используют в высокотемпературных варочных панелях, где есть непосредственный контакт горячей посуды с поверхностью плиты.
Краткие итоги
Поскольку визуально определить тип материала, установленного в конкретной модели варочной панели, невозможно, в этом вопросе лучше довериться производителю. А чтобы поверхность плиты долгое время радовала своих владельцев безупречным внешним видом — надо неукоснительно соблюдать рекомендации производителя по ее чистке и уходу, изложенные в инструкции по эксплуатации. И, конечно же, любую поверхность следует оберегать от сильных ударов.
Что такое закаленное стекло и как его делают
Эксперименты по упрочнению стекла увенчались успехом еще в начале 20 века и разработанные технологии нашли свое применение в различных областях промышленности. Стекло после закалки получает новый набор качеств, сохраняя преимущества обычного стекла, чем и объясняется стабильное увеличение спроса на данную продукцию.
Что такое закалка стекла?
Закалкой стекла называют технологию обработки, включающую в себя термическое, химическое или комбинированное воздействие на материал, результатом которого становится повышение его прочностных характеристик.
Для закаливания подходит обычное (сырое) стекло. Под воздействием химикатов или нагрева с последующим быстрым охлаждением изменяются его физические свойства: во внутренних слоях появляется напряжение растяжения, а во внешних – напряжение сжатия. Благодаря упрочению материала, расширяется область его применения и повышается безопасность использования. 
Какие свойства приобретает стекло при закалке?
Закаленное стекло (сталинит) проходит более длительный технологический цикл, что повышает его стоимость. Но это вполне обосновано, поскольку закалка придает стеклу уникальные свойства:
Преимущества закаленного стекла
Закаленное стекло объединяет в себе все достоинства обычного сырого стекла и свойства, приобретенные после закалки, а именно:
ВНИМАНИЕ! Прочность на изгиб, растяжение и сжатие у закаленного стекла сопоставима с показателями стали.
При использовании сталинита в составе триплекса многократно увеличиваются его прочностные характеристики, звукоизоляция и энергосберегающие свойства. Также повышается уровень безопасности при разрушении, что обосновано тем, что между слоями каленого стекла расположен полимер, который удерживает на себе осколки, не давая им разлетаться в стороны.
У закаленного стекла есть и небольшой недостаток, а именно: после закалки его нельзя резать или сверлить – это приводит к его разрушению. Несколько иная ситуация со стеклом, упрочненным химическим путем. Стекло, прошедшее ионообменное упрочение, можно разрезать. Но следует учитывать, что область около 2 см от места реза становится менее прочной.
Технологии изготовления закаленного стекла
Закалка стекла осуществляется посредством термического или химического воздействия.
Метод термообработки
Чаще других используется термический способ закаливания, который включает в себя три последовательных этапа:
Нагрев происходит в горизонтальных или вертикальных печах, а вот для охлаждения используют различные варианты:
Закалка стекла в жидкой среде более эффективна, поскольку скорость отдачи тепла выше, чем при воздушном обдуве.
Химический метод
Альтернативным методом упрочнения стекла является ионообменный. Суть метода состоит в том, что при погружении стекла в расплав соли щелочного металла, ионы калия из расплава замещают ионы натрия с поверхностного слоя стекла. Такую процедуру проводят при температуре 420 °C, что ниже температуры отжига стекла.
После химической закалки стекло приобретает повышенную прочность, но остается опасным при разбивании, разлетаясь на острые удлиненные осколки, по форме напоминающие поплавки. Поэтому изделия, упрочненные ионообменным методом, применяют только при условии их последующего ламинирования.
Поиск наиболее эффективных методов упрочнения стекла продолжается. Ученые используют методы травления, ионного обмена и закалки в различных комбинациях, некоторые из которых показывают хорошие результаты и в перспективе могут быть использованы для массового производства.
СПРАВКА! Отжиг – один из видов термообработки стекла, который заключается в нагреве материала до температуры, при которой стекло достигает граничного состояния между твердым и вязким, после чего его медленно охлаждают. Температура отжига сырого стекла варьируется в пределах от 470 до 530 °C.
Оборудование для закалки
Выбор оборудования зависит от выбранной технологии изготовления стекла. Для наиболее распространенного способа – термической закалки – удобнее всего использовать производственную линию, включающую в себя несколько элементов:
ВНИМАНИЕ! Если закалка выступает отдельным технологическим процессом, то дополнительно понадобится моечно-сушильная машина для обеспечения чистоты сырого стекла.
Область применения
Благодаря свойствам, которое приобретает стекло после закалки, расширяется сфера его использования, в частности, сталинит: 
СПРАВКА! Посуда из сталинита обладает функциональностью и долговечностью. Яркий образец такой посуды – граненый стакан. Он не обладает изяществом бокалов, но значительно прочнее при ударах и температурном воздействии.
Как отличить закаленное стекло от обычного?
Разница между обычным и каленым стеклом очевидна при разбивании, но можно обойтись и без кардинальных методов. Для определения вида стекла испробуйте один из способов:
Можно ли закалить стекло в домашних условиях – особенности, проблемы
Без мощного специализированного оборудования достичь результатов, аналогичных закалке в условиях промышленного производства, невозможно. Но можно добиться улучшения прочностных характеристик.
Метод отпуска применяют для упрочнения стеклянной тары – стаканов, банок, бутылей, чашек. Для этого придерживаются последовательности действий:
После такой процедуры закаленным стекло не станет, но прочность и термоустойчивость изделий повысится.
ВНИМАНИЕ! Температура кипения соленой воды немного выше, чем пресной. При добавлении 40 грамм соли на литр воды, температура кипения увеличивается на 1 градус.
Встречаются рекомендации использовать для закалки плавиковую кислоту. Но без специальных навыков и защитного костюма – это небезопасная процедура. Стекло, упрочненное методом вытравливания плавиковой кислотой, действительно становится прочнее по многим параметрам, но даже при незначительном повреждении рассыпается в пыль или на множество мелких осколков. Поэтому изделие после травления нужно обязательно ламинировать.
Еще один способ связан с использованием муфельной печи. Он подойдет тем, у кого есть к ней доступ, например, работникам лабораторий. Для охлаждения изделий подойдет минеральное масло. Покупать такое оборудование для разового или нерегулярного применения нецелесообразно, так как дешевле обойдется приобретение готового изделия из сталинита.
В домашних условиях любые действия по упрочению стекла можно осуществить только с небольшими по размерам изделиями. Чтобы закалить даже обычное оконное стекло, нужно мощное профессиональное оборудование
Заключение
У закаленного стекла много преимуществ, но от обычного стекла его отличают прочность, термостойкость и безопасность. Сложность, габариты и дороговизна оборудования не рассчитаны на работу в домашних условиях. Лучший выход – обратиться в компанию, занимающуюся производством каленого стекла. Так вы получите качественную продукцию с нужными параметрами и по доступной цене.
Для каких целей рекомендуется использовать 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:
Недостатки закаленных стекол
Каленое стекло имеет один существенный минус – его нельзя обрабатывать после процедур нагрева и равномерного охлаждения.
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:
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:
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.