Стекло безопасное – Безопасное стекло — что это и почему оно безопасно

Безопасное стекло — стекольная компания «Приоргласс»

Безопасным стеклом называют ряд светопрозрачных материалов, обладающих двумя общими чертами: усиленной по сравнению с обычным стеклом прочностью и устойчивостью к механическому воздействию, а также безопасностью при его разрушении по отношению к находящимся рядом людям. Безопасное стекло широко используется при изготовлении стеклянных дверей, перегородок, входных групп, стеклопакетов, столешниц, мебели и многого другого.

Безопасное стекло классифицируется по разным типам защиты в зависимости от вида возможного урона и степени устойчивости к нему. Есть несколько способов сделать из обычного стекла безопасное:

Во-первых, стекло можно закалить в специальной печи. В этом случае прочность его поверхности многократно усиливается, а при разбитии стекло осыпается мелкой крошкой, неспособной порезать находящегося рядом человека. Закалке можно подвергнуть стекла любой толщины, начиная от 4 мм. Закаленное стекло внешне ничем не отличается от обычного, а его способность рассыпаться при разбитии позволяет его использовать в виде декоративного элемента – для этого закаленное стекло помещают в середину триплекса и наносят удар в торец.

К недостаткам данного способа можно отнести следующие моменты: с торца закаленное стекло становится менее прочным, чем обыкновенное и разбить его гораздо проще, нанеся удар по кромке. Сама кромка перед закалкой обязана быть отполирована либо отшлифована, а у всех отверстий в нем должна присутствовать зенковка с обеих сторон, иначе стекло “лопнет” в печи. Эти особенности и дополнительная обработка могут существенно повлиять на сроки изготовления и стоимость конечных изделий. Непосредственно после закалки в стекле невозможно просверлить дополнительное отверстие или уменьшить общий габарит изделия, подшлифовав кромку. Поэтому необходимо крайне точно делать замеры и резку стекла и осуществлять его сверление до закалки. Также, если длина и ширина стеклянного полотна отличаются друг от друга более чем в 3-4 раза или в нем присутствует большой внутренний вырез, стекло может изогнуться под воздействием температуры в печи и потерять свою первоначальную форму.

Наименование	Цена
Безопасное стекло 4мм	от 700 руб/м кв.
Безопасное стекло 5мм	от 750 руб/м кв.
Безопасное стекло 6мм	от 800 руб/м кв.
Безопасное стекло 8мм	от 1300 руб/м кв.
Безопасное стекло 10мм	от 1400 руб/м кв.
Безопасное стекло 12мм	от 2000 руб/м кв.

Хотите узнать стоимость закаленного стекла? Оставьте Ваши контакты, мы перезвоним!

Во-вторых, из двух или более стекол одинаковой формы можно сделать триплекс по технологии склеивания их между собой по площади. В качестве клеящего материала используется полимерный состав, высыхающий и скрепляющий стекла под воздействием ультрафиолетового света, либо же пленка, соединяющая полотна во время обработки в триплексной печи. Благодаря пленке и нескольким стеклам, дающим большую совокупную толщину, триплекс является очень прочной конструкцией. При разбитии все стеклянные осколки остаются на пленке или высохшем клеящем составе, что делает его абсолютно безопасным. Одним из самых безопасных вариантов остекления является триплекс из закаленных стекол.

Важное преимущество триплекса – наличие широкого выбора пленок различных цветов и оттенков. Кроме того, существуют специальные пленки и ткани с узорами и рисунками, которые позволяют воплотить в жизнь множество дизайнерских находок и сделать триплекс не просто безопасным, но и красивым элементом интерьера. Некоторые виды триплекса весьма чувствительны к изменениям окружающей среды и перепадам температур, поэтому триплекс – не всегда оптимальное решение для наружного остекления и изготовления стеклянных козырьков.

В-третьих, на стекло может быть нанесена защитная пленка. Фактически, любая цветная, прозрачная или тонированная пленка придаст безопасность стеклу, так как при разбитии все осколки останутся на ней, но специальные защитные пленки придадут стеклу дополнительную прочность. Защитные пленки бывают 2 толщин – 112 и 300 мк, при этом одну пленку можно наклеить на другую и усилить прочность стеклянной конструкции еще больше. Также практикуется наклеивание защитных пленок на закаленное стекло для создания очень прочного материала.

В наше время безопасное стекло уже является очень популярным материалом и с каждым годом его производство увеличивается. Большинство видов стекла, которое мы встречаем в повседневной жизни – автомобильное, архитектурное и многое другое являются безопасными.

priorglass.ru

📌 безопасное стекло — это… 🎓 Что такое безопасное стекло?



безопасное стекло

3.2 безопасное стекло: Стекло, комбинированное с другими материалами или подвергнутое специальной обработке, которое, по сравнению с обычным стеклом, уменьшает вероятность ранения человека при разрушении этих материалов.

Смотри также родственные термины:

2.4 безопасное стекло из комбинации стекло — пластик (glass-plastics pane): Многослойное безосколочное стекло, состоящее только из одного слоя стекла и одной или нескольких пластмассовых прослоек, из которых по крайней мере одна является промежуточным слоем. Пластмассовый слой должен находиться с внутренней стороны, когда стекло установлено на ТС.

2.3 безопасное стекло с пластмассовым покрытием (safety-glass pane faced with plastics material): Упрочненное стекло или многослойное безосколочное стекло, покрытое изнутри пластмассовым слоем.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

• Безопасное состояние ОПО
• безопасное стекло из комбинации стекло — пластик

Смотреть что такое «безопасное стекло» в других словарях:

• безопасное стекло — beskeveldris stiklas statusas T sritis chemija apibrėžtis Stiklas, kuris nuo smūgio nesubyra arba sudūžta į neaštrius gabaliukus. atitikmenys: angl. laminated glass; non shatterable glass; nonshatterable glass; non splintering glass;… …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

• безопасное стекло из комбинации стекло — пластик

  — 2.4 безопасное стекло из комбинации стекло пластик (glass plastics pane): Многослойное безосколочное стекло, состоящее только из одного слоя стекла и одной или нескольких пластмассовых прослоек, из которых по крайней мере одна является… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• безопасное стекло с пластмассовым покрытием — 2.3 безопасное стекло с пластмассовым покрытием (safety glass pane faced with plastics material): Упрочненное стекло или многослойное безосколочное стекло, покрытое изнутри пластмассовым слоем. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Ударостойкое — безопасное стекло для строительства — Ударостойкое безопасное стекло для строительства: защитное стекло, выдерживающее удары мягким или твердым телом некомпактной массы… Источник: СТЕКЛА ЗАЩИТНЫЕ МНОГОСЛОЙНЫЕ. ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ. ГОСТ Р 51136 2008 (утв. Приказом… …   Официальная терминология

• Стекло безопасное — стекло, которое при разрушении образует фрагменты, вероятность серьезных порезов которыми значительно меньше, чем осколками обычного стекла. Обычно это закаленное стекло. [ГОСТ 5727 88] Рубрика термина: Виды стекла Рубрики энциклопедии:… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

• стекло — Прозрачный хрупкий материал, получаемый при остывании стекломассы [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Разновидности стекла Стекло – твердотельное состояние аморфных веществ. Термин также… …   Справочник технического переводчика

• Стекло армированное — в армированное стекло запресовывается отожженная, хромированная или никелерованная стальная проволока, которая служит каркасом, удерживающим мелкие осколки стекла при его повреждении. [Словарь архитектурно строительных терминов] Стекло… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

• ГОСТ 27902-88: Стекло безопасное для автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных машин. Определение оптических свойств — Терминология ГОСТ 27902 88: Стекло безопасное для автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных машин. Определение оптических свойств оригинал документа: 3.3. Испытание с помощью коллиматора 3.3.1. Сущность метода Метод состоит в определении… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• безосколочное стекло — beskeveldris stiklas statusas T sritis chemija apibrėžtis Stiklas, kuris nuo smūgio nesubyra arba sudūžta į neaštrius gabaliukus. atitikmenys: angl. laminated glass; non shatterable glass; nonshatterable glass; non splintering glass;… …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

• ГОСТ Р 54171-2010: Стекло многослойное. Технические условия — Терминология ГОСТ Р 54171 2010: Стекло многослойное. Технические условия оригинал документа: 3.18 волосные царапины: Механическое повреждение стекла в виде черты, ширина которой не более 0,1 мм. Определения термина из разных документов: волосные… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

normative_reference_dictionary.academic.ru

Безопасные стекла для изготовления стеклянных перегородок и дверей

Помимо дизайна и функциональности большую роль сегодня играет безопасность стеклянных перегородок. Как известно, стекло – это довольно хрупкий материал, который даже при незначительных механических повреждениях может стать угрозой для здоровья и жизни окружающих людей. Особенно это касается маленьких детей. Поэтому стеклянные перегородки в целях безопасности изготавливают из специального ударопрочного стекла.
Специалисты выделяют три вида стекол, которые используются в производстве межкомнатных перегородок:

• Триплекс или многослойное стекло;
• Закаленное стекло;
• Армированное стекло. 

Рассмотрим более детально каждый из представленных видов.

Виды безопасных стекол	Технология производства
Триплекс	Склейка между собою стеклянных пластин с помощью ламинирующей жидкости или пленки
Закаленное стекло	Специальная термическая обработка обычного листового стекла
Армированное	Прокатка листового стекла с последующей запрессовкой армирующей сетки

Триплексное или многослойное стекло

Триплекс – это стекло, что состоит из двух или нескольких стеклянных пластин, склеенных между собой.

Такой материал отличается надежностью, высокой прочностью и безопасностью в эксплуатации. В зависимости от технологии изготовления триплексное стекло бывает двух типов:

• заливной триплекс получают путем склейки между собою нескольких стеклянных пластин по всей поверхности с помощью специальной ламинирующей жидкости, которая застывает под действием ультрафиолетовых лучей. 
• пленочный триплекс — это несколько пластин обычного стекла, склеенных между собою с помощью полимерной пленки под действием высокой температуры и давления.

При этом, процесс склейки стеклянных пластин не увеличивает их механическую прочность, а только повышает гибкость и сопротивление материала к его разрушению. Триплекс, в отличие от других видов стекол, во время разбивания не разлетается на отдельные осколки, а только лишь трескается. 

Такой вид защитного стекла может быть полностью прозрачным либо тонированным. Цветовой окрас данному материалу придают двумя способами: за счет применения тонированных пленок и полимеров либо заранее окрашенных стеклянных пластин.

Закаленное стекло

Данный вид материала, что используется для изготовления стеклянных перегородок и дверей, получают путем термической обработки обычного листового стекла в специальных закалочных установках. Этот процесс чем-то напоминает закалку стали. Сначала стекло разогревают выше температуры его полного размягчения, а затем резко охлаждают под струями воздуха.

Таким образом, примерно в 5 раз повышается прочность, безопасность и термостойкость материала. Закаленное стекло, если сравнивать с другими разновидностями стекол, обладает такими преимуществами:

• в результате механического повреждения не образует больших осколков с заостренными концами, а превращается в мелкую крошку, тем самым снижает риск получения серьезных травм и порезов;
• не разрушается от случайных ударов;
• высокая термостойкость;
• отсутствие оптических искажений. 

Самыми хрупкими частями закаленного стекла являются его кромки. Поэтому их необходимо оберегать от любых механических воздействий. Еще один недостаток такого материала – это его ограниченные размеры. Однако, уже сегодня благодаря применению оборудования последнего поколения удается выпускать закаленное стекло больших размеров 2800×6000 мм.

Закаленное стекло бывает: энергосберегающим, узорчатым, матовым, тонированным и прозрачным.

Армированное стекло

Армированное стекло – это материал, который получают путем проката с одновременной запрессовкой в обычное листовое стекло металлической стальной сетки с квадратными ячейками. Армирование не повышает механическую прочность стекла, но обеспечивает его безопасность в использовании. При механическом разрушении армированная сетка не дает возможности осколкам разлетаться в различные стороны, а задерживает их. Поэтому такое стекло способно пережить даже самые сильные удары. Кроме того, оно не боится воздействия огня и высоких температур.

Армированное стекло бывает плоским либо волнистым. Также оно может быть полностью прозрачным либо цветным. Единственный недостаток данного материала – это сложность работы с ним в домашних условиях.

Виды стекол	Достоинства	Недостатки
Триплекс	Высокая прочность При ударе не рассыпается на осколки, а трескается Широкая цветовая гаммма	Высокая стоимость изготовления
Закаленное	Термостойкость Высокая прочность При разрушении не образует окрупных осколков с острыми краями	Хрупкость кромки Ограниченные размеры
Армированное	Термстойкость При ударах осколки не отлетают в стороны, а удерживаются с помощью сетки Широкая цветовая гамма	Сложность работы

Таким образом, рассмотренные три разновидности стекол являются наиболее безопасными в эксплуатации и больше всего подходят для изготовления надежных стеклянных перегородок и дверей.

www.glasstroy.ru

Безопасное стекло в интерьере, стекло триплекс. Заказывайте выгодно!

Многие люди, выбирая стеклянное изделие задаются вопросом, а безопасно ли оно. Компания «Юнит-Гласс» имеет широкий ассортимент различного стекла, которое вы можете найти у нас в интернет-магазине. Цена на нашу продукцию небольшая, так как мы сами изготавливаем изделия из него и работаем напрямую с поставщиками из Англии. Продажа осуществляется через интернет-магазин, где вы можете купить или сделать заказ необходимого вам продукта. Мы можем сделать проект или изготовить качественное и прочное изделие из вашего проекта и визуализировать его.

Мы предлагаем следующие виды стекол:

• Триплекс. Безосколочное стекло является прочным и безопасным материалом для любых конструкций. Преимущество его в том, что при разрушении оно не разлетается, а остается внутри на полимерной пленке;
• Крашенное. Называют таким стеклом стемалит, к примеру. Изготовление заключается в нанесении покрытия, которое имеет основу керамической краски. Оно становится безопасным после того, как его закалили;
• Моллированное. Гнутое стекло применяется в интерьерном остеклении и для создания стеклянных композиций различных аквариумов и других изделий для животных. Также его применяют в машиностроении. Его формируют в нагретом состоянии при температуре 600+ градусов по Цельсию при применении опорной матрицы;
• Гнутое стекло малых радиусов. В отличие от варианта выше, мы можем предложить вам радиус менее 900 мм. Для душевых кабин, к примеру, применяют 550 мм. Технология производства похожа на прошлую, но есть небольшие отличия;
• Смарт-стекло. Называется электрохромное стекло. Оно имеет различную прозрачность, так как способно само изменить ее. Применяют данное стекло в интерьерном остеклении при производстве дверей и перегородок, а также в автомобилестроении. Оно является многослойным и благодаря полимерным пленкам и току может менять свои пропускные свойства света.

doors-glass.ru

Безопасное стекло :: Стекло в интерьере: тренды и дизайн

В понятие «безопасность» сегодня вкладывает гораздо больше, чем просто «безосколочность»: стекло защищает наши дома и, глобально, благополучие жителей.

Вообще появлением безопасного стекла мы обязаны автомобилям, а еще точнее – воле случая. «В ноябре 1903 года эта колба упала с высоты трех с половиной метров и была поднята в том состоянии, в каком она находится сейчас», – гласит запись в дневнике Эдуарда Бенедиктуса. Однако лишь через 7 лет после «несчастного случая» французский химик запатентовал новый прочный материал – триплекс.

Вспомнить и проанализировать давнее происшествие в лаборатории Бенедиктуса заставила тяжелая дорожная авария, когда водителя изранило разбившимся стеклом. Он понял, что пленка, образовавшаяся после испарения раствора нитроцеллюлозы и спасшая колбу, может спасать человеческие жизни. Ведь тогдашняя статистика гласила, что чуть ли не две трети жертв ДТП страдают от стеклянных осколков. Триплекс решил эту проблему: если пленка проложена не между двумя слоями стекла, как обычно, а между пяти слоев – трех стеклянных и двух «целлулоидных» – то  триплексу даже пули не страшны. Во время войны такие стекла вставляли в смотровые щели танков.

Но наступил мир, и стеклянные панели, устроенные подобным же образом, стали рядовым явлением в наших домах. Многослойное стекло марки Stratobel от AGC, в котором за «невидимую защиту» отвечает слой поливинилбутановой (ПВБ) пленки, получило официальный статус «безопасного» по российским ГОСТам. Аналогичными свойствами обладает, например, и марка Lacobel, предназначенная исключительно для создания интерьерных поверхностей.

Однако, когда мы говорим об окнах – связующем звене между нами и внешним миром, – опасность порезаться не единственная: во всевозможных детских и медицинских учреждениях, например, очень ценят свойство таких многослойных стекол не допускать случайного выпадения из окна. Даже при большом силовом воздействии стекло сохраняет свою целостность.

В обратную сторону это тоже работает: нежданный гость не сможет просто так попасть внутрь, даже вооружившись стеклорезом. Или чем-нибудь огнестрельным – ничего страшного не произойдет, иначе конструкторы танков не стали бы повсеместно вставлять безопасные стекла в смотровые окна. Защитные решетки и роль-ставни вам уже точно не понадобятся.

И наконец, приятный «бонус» безопасных стекол, предназначенных для фасадных окон, – отличные показатели звукоизоляции: для Stratobel максимальный уровень шума – 34 дБ. Тишина и спокойствие. 

archspeech.com

триплекс (многослойное стекло) закаленное стекло – ООО «СК Эткос»

Стекольная компания «Эткос» осуществляет производство различных изделий, используя безопасное стекло. В настоящее время мы применяем стекла четырех основных видов:

Безопасное стекло Триплекс

Триплекс представляет собой композицию из двух стекол, которые соединены между собой прозрачной поливинилбутиральной плёнкой с использованием метода автоклавного прессования.

Многослойное стекло представляет собой конструкцию, подобную триплексу, однако состоит он из трех либо более стекол, для соединения которых используется два или более слоя пленки. Эти стекла соединяются между собой с использованием методов автоклавного прессования либо заливки прозрачным полиуретаном.

К числу основных преимуществ многослойного стекла относится повышенная сопротивляемость разлому и разрушению. Такое, ударопрочное стекло может использоваться в остеклении антивандальных перегородок.

Производя стеклопакеты, компания «Эткос» применяет прозрачные или тонированные стекла, единичная толщина которых может составлять 3, 4, 5, 6, 8, 10 или 12 мм.

Для стандартного строительного триплекса толщина может составлять 6,4 мм или 8,4 мм, предельные размеры одного листа стекла составляют 3100 х 2100 мм.

К этой же группе продукции можно отнести ламинированное стекло. Оно не является многослойным, так как в его изготовлении используется только один слой стекла, на который наклеивается специальная пленка. Для производства ламинированного стекла может использоваться лавсановая, матовая или тонирующая, а также прозрачная армирующая пленка. Толщина последней может составлять 112, 224 или 336 мкм.

Ламинированное безопасное стекло имеет ограничения по предельным размерам. Для прозрачных и матовых стекол предельные размеры составляют 3100 х 1800 мм, для тонирующих пленок — 3100 х 1500 мм.

Ламинация позволяет получать безопасное стекло, которое при разрушении не дает острых осколков. Стоит отметить, что ламинированное стекло отличается повышенной ударопрочностью, что позволяет использовать его в создании несущих элементов, а также ударостойких противовзломных перегородок.

Также в производстве перегородок могут использоваться упрочненные зеркала. Уточнить расценки на упрочненные зеркала Вы можете в нашем прайс-листе на обработку стекла.

Закаленное стекло

Закаленное стекло отличается повышенной прочностью, а также термостойкостью, оно может выдерживать перепад температур до 160 град.С. Это ударопрочное стекло может изготавливаться толщиной от 4.0 до 12,0 мм, при изготовлении может использоваться тонирование в массе. Важным преимуществом закаленного стекла является то, что при разрушении оно распадается на осколки, не имеющие острых углов, причем их размер не превышает толщины стекла. Наиболее распространенное применение закаленного стекла — для изготовления элементов мебели (в том числе столешниц), козырьков крыш, балюстрад лестниц и ограждений, а также для огнепреграждающих экранов каминов, печей и плит.

Размеры закаленного стекла могут варьироваться от 200 х 300 мм до 3600 х 2400 мм. Закаленное стекло изготавливается в размер методом воздушной закалки.

Дуплекс

Ударопрочное стекло дуплекс — защитный материал, состоящий только из одного слоя стекла, который обклеивается прочной иногда декоративной, матовой или тонирующей пленкой. Дуплекс благодаря защитной пленке обеспечивает не только антивандальные свойства, но и высокую травмобезопасность, так как при разрушении его поверхности осколки склеятся, а не разлетятся и не повредят людей и материальные ценности. Это безопасное стекло за счет простой конструкции имеет малый вес, высокую прочность, относительно небольшую цену и проигрывает триплексу только в меньшей шумоизоляции.

Композиционное стекло

Стеклянные полы – эксклюзивный элемент интерьера частных домов, многоуровневых квартир, торговых центров и клубов. Такой пол кроме основной функции может играть роль выставочной витрины и места хранения декоративных элементов. Композиционное стекло – особо прочное изделие очень большой толщины, которое изготавливается специально для создания стеклянных лестниц, перекрытий и полов. Это безопасное стекло несет опорную функцию, превращает лестничный пролет в легкую прозрачную конструкцию, не препятствующую свободному проникновению света.

Ступени и полы из листового стекла — это эстетичное решение для современного интерьера. Они изготавливаются из листового стекла, в том числе закаленного, а также из триплекса и безопасного стекла, покрытого ламинирующими упрочняющими пленками. Основное назначение таких изделий — использование в качестве силовых элементов полов, перекрытий, ступеней и т.п.

Виды безопасного стекла от компании Эткос

Номенклатура	Формула	Цена	Примечания
ТРИПЛЕКС			Триплекс 4.1.4 и толще только со шлиф.кромок
6,4 мм	В размер	Цены >>>	Максимальный размер 2900*1900
8,4 мм	В размер	Цены >>>	Максимальный размер 2900*1900
10,4 мм	В размер		Максимальный размер 2900*1900
СТЕКЛО УДАРОСТОЙКОЕ	Класс защиты		Классы защиты по ГОСТ Р 51136-98
А1 ( 4-6 мм)		Цены >>>
А2 (4-6 мм)		Цены >>>
А3 (4-6 мм)		Цены >>>
ЗАКАЛЕННОЕ СТЕКЛО
4 мм		Цены >>>	Мин размер одна сторона свыше 350 мм
5 мм		Цены >>>
6 мм		Цены >>>
4 мм Бронза		Цены >>>	Мах 2 500 х 1 600 мм
5 мм Бронза
6 мм Бронза		Цены >>>	Для стекла 8 мм — 12 мм плюс обработка края
8 мм		Цены >>>
8мм Бронза		Цены >>>
10 мм		Цены >>>
10мм Бронза		Цены >>>
12 мм		Цены >>>

Также в ассортименте компании «Эткос» представлены специальные виды стекол, и в том числе:

• стёкла ударостойкие и антивандальные с классами защиты Р1А,…Р4А,и Р6В,…Р8В по ГОСТ 30826-2014;
• пулестойкие стёкла классов Бр1, Бр2, Бр4, Бр5 по ГОСТ 30826-2014.

Базовый прайс-лист

У нас действуют индивидуальные условия сотрудничества в зависимости от объемов работ. Хотите узнать Вашу цену? Укажите размер и необходимое количество изделий.

+7 (495) 510-99-50     +7 (495) 762-11-51     +7 (495) 502-40-62

ЗАКАЗАТЬ ЗВОНОК НАПИСАТЬ ПИСЬМО

Компания «Эткос» ответственно и профессионально подходит к сотрудничеству со своими клиентами. Выполнение каждого заказа осуществляется по индивидуальному техническому заданию. При изготовлении перекрытий полов последние могут дополнительно оснащаться элементами противоскольжения. Кроме того, для стекла может применяться пескоструйная обработка. В этом случае толщина изделий не должна превышать 38 мм, для изделий из пулестойкого стекла B6 — 53 мм.

Все представленные в ассортименте «Эткос» изделия обладают гарантированным качеством и имеют сертификаты соответствия.

www.etkos.ru

Прочное и безопасное стекло | Наука и жизнь

Фрагмент из книги: Леенсон И. А. Химия в технологиях индустриального общества. — Долгопрудный: ИД «Интеллект», 2011.

Фото Натальи Домриной.

Распределение напряжений в стекле при изгибающей нагрузке: а — напряжение в листе закалённого стекла без нагрузки; б — напряжение в отожжённом стекле; в — напряжение в закалённом стекле под нагрузкой.

‹

›

Стекло — один из самых распространённых материалов, окружающих человека. И в то же время мы его чаще всего не замечаем — и когда смотрим в окно, и когда разглядываем витрины магазинов, и когда смотримся в зеркало. А всё потому, что чистое стекло прозрачно.

Стекло появилось много тысяч лет назад, и никто не знает, кто и как его изобрёл. Римский писатель и учёный Плиний Старший, живший в I веке, рассказывает, что как-то финикийские купцы развели огонь под сосудом, чтобы в пути сварить еду. Очаг они устроили, за неимением камней, из кусков соды, которая на жару расплавилась и образовала с песком и другими составными частями почвы первое рукотворное стекло. Вероятно, этот рассказ — выдумка. Хотя бы потому, что для расплавления соды нужна очень высокая температура, которую обычный костёр не даёт. Скорее всего, стекло изобрели представители одной из древнейших профессий — гончары. При обжиге глиняные сосуды, кирпичи нередко трескались. Поэтому их пытались предварительно обмазывать разными составами. Одна из смесей оказалась удачной: готовое изделие покрылось тонкой блестящей эмалью. Это и было первое стекло — непрозрачное и мутное. Но для гончарных изделий это не было недостатком. Со временем из смеси соды, песка и известняка (или мела) стали варить стекло, из которого делали украшения, флакончики для благовоний. Вводя в стекло различные добавки, научились окрашивать его в разные цвета.

Труднее всего было получить бесцветное прозрачное оконное стекло. Его не было даже у королей и императоров средневековой Европы. Окна построек представляли собой узкие щели или небольшие отверстия, которые в непогоду закрывали ставнями или завешивали кожами, холстами, или натягивали бычий пузырь. Самые богатые люди могли позволить себе вставить в окна прозрачные пластинки слюды. В Европе слюду добывали в Карелии. Большие пластинки слюды попадались редко и потому стоили очень дорого. Лишь в XIV веке в домах самых богатых людей появилось оконное стекло (в зданиях церквей его стали использовать раньше — примерно в X веке). Для выработки хорошего стекла прежде всего нужен был очень чистый белый песок, а он встречается нечасто. Обычный песок, содержащий примеси железа, окрашивает стекло в зелёный цвет. Поэтому когда-то все оконные стёкла были зеленоватыми. И чем больше в песке железа, чем песок темнее, тем менее прозрачным будет стекло. Сейчас из такого стекла делают бутылки.

Промышленность выпускает множество самых разнообразных сортов стекла: электровакуумное, светотехническое, оптическое, химико-лабораторное, термометрическое, медицинское, тарное, хрустальное… В их состав могут, помимо обязательного оксида кремния, входить оксиды разных элементов – алюминия, кальция, магния, бария, натрия, калия, железа, бора, цинка и даже мышьяка (например, в молочном светотехническом стекле).

Все знают, что основной недостаток многих стёкол — их хрупкость. Огромная масса стеклянных изделий ежедневно превращается в стеклянный бой. Помимо экономических убытков, разбитое стекло представляет опасность, так как свежий скол стекла очень острый. Недаром только что надломленную пластинку стекла можно использовать в качестве режущего инструмента в микротоме — приборе, делающем тончайшие срезы биопрепаратов для биологических исследований. Но оказывается, стекло можно сделать не только очень прочным, но и не дающим острых осколков.

Эта история началась давно — в XVII веке. Английский принц Руперт (полный титул — пфальцграф Рейнский, герцог Баварский) имел все шансы сделать блестящую военную карьеру. Но, оставив военную службу, он посвятил последние годы своей жизни искусству и науке. Одно из его открытий — закалённое стекло. Что же это такое?

Все знают, что бывает, когда в графин или гранёный стакан из толстого стекла наливают крутой кипяток: стекло лопается. Это происходит потому, что стекло — очень плохой проводник тепла; оно прогревается в сотни раз медленнее, чем, например, медь. Поэтому когда внутренняя часть стакана уже горячая, внешние его слои ещё холодные. В результате теплового расширения наружная часть изделия испытывает огромные нагрузки, которые оно часто не выдерживает. Чтобы толстостенные стеклянные изделия не разрушались, их следует нагревать (и охлаждать) медленно. Тем более это относится к изготовлению различных стеклянных изделий: после формования из полужидкой стеклянной массы их охлаждают до комнатной температуры очень медленно. Делается это в специальных печах, в которых температура понижается в течение многих часов. Эта процедура называется отжигом, а полученное таким образом изделие — отожжённым.

В плохо отожжённом стекле остаются внутренние напряжения, которые никак не изменяют его внешний вид (они видны только в поляризованном свете), но сильно ухудшают механические свойства. Эти напряжения часто концентрируются на краях, утолщённых частях изделий. В листовом стекле они могут следовать одно за другим, образуя как бы цепочку. Такое стекло очень трудно отрезать по прямой линии: неравномерно распределённые напряжения уводят трещину в сторону от нанесённой алмазом царапины.

Но отжечь стекло — только полдела. Поверхность даже хорошо отожжённого стекла, как правило, ослаблена множеством мельчайших трещинок, царапин, которые могут быть не видны невооружённым глазом. Особенно опасны микротрещины на краях стеклянных изделий. Именно с них и начинается разрушение. Под нагрузкой на концах трещинок концентрируются очень большие напряжения; трещина увеличивается и, в конечном счёте, прорезает всё изделие — оно раскалывается на части. Если каким-либо способом «залечить» поверхность стекла, сделать её очень ровной и гладкой, то такое стекло станет намного прочнее. Сделать это можно, например, химическим травлением поверхности. Если обычное оконное стекло опустить на несколько минут в смесь фтороводородной (плавиковой) и серной кислот, то с его поверхности будет стравлен слой толщиной до 0,1 мм. Оксид кремния из состава стекла при этом переходит в растворимый фторосиликат:

SiO₂•xH₂O+6HF→SiF₆^2-+(2+x)H₂O+2H⁺.

Чтобы обработанное таким образом стекло вновь не покрылось трещинками и царапинками из-за попадания на него пыли, а также для защиты от атмосферной влаги (она тоже понижает прочность стекла), его поверхность после сушки покрывают защитной плёнкой из кремнийорганических соединений. Частично «залечить» трещинки в только что купленном стакане можно и в домашних условиях. Для этого его надо осторожно нагреть в воде до её кипения и продолжать кипячение ещё минут десять. Такой стакан будет жить дольше.

В промышленности для упрочнения стекла его закаляют. Закалку осуществляют путём резкого охлаждения горячего стекла. Посмотрим, что будет, если расплавленное стекло вылить в холодную воду. Если лить его понемногу, отдельными каплями, то они не растрескиваются и после охлаждения остаются целыми. Если стекло нагрето до очень высокой температуры (когда оно совсем жидкое), то при падении в воду капельки стекла с достаточно большой высоты она превращается почти в идеальный шарик. Если же кончик стеклянной палочки расплавить на обычной горелке, которой пользуются стеклодувы, то образуется довольно вязкая капля, которая как бы нехотя отрывается от палочки и при этом тянет за собой стеклянную нить. При попадании в холодную воду такая капля принимает форму слезинки с длинным хвостиком. При вхождении в воду скорость падения капли резко замедляется, тогда как её полужидкий хвост продолжает двигаться с прежней скоростью. В результате хвостик у застывшей капли получается в виде змейки. Именно такие капли получил впервые принц Руперт, поэтому они названы его именем (другое название — батавские слёзки).

То, что слёзки остаются целыми, — далеко не самое удивительное их свойство. Они исключительно прочные: выдерживают сильные удары молотком по толстой грушевидной части. Но есть у слёзки ахиллесова пята: стоит надломить её тонкий хвостик поближе к основанию, как вся капля с треском рассыпается на мельчайшие кусочки. Если проводить этот эксперимент в темноте, то иногда видно свечение. Рассыпание слёзок может происходить с такой силой, что, если проводить опыт в стакане с водой, он разбивается, как при взрыве!

Чтобы объяснить необычные свойства слёзок, рассмотрим более подробно процесс их образования. При охлаждении капли возникают силы, которые тянут наружный слой внутрь, создавая в нём напряжения сжатия, а внутреннее ядро — наружу, создавая в нём напряжения растяжения. Отжиг (длительный нагрев при 100^оС) приводит к снятию напряжений, так как при повышенных температурах частицы стекла приобретают подвижность и переходят на свои «удобные» места.

Описанные свойства «рупертовых слёз» присущи в большей или меньшей степени всем стеклянным изделиям, которые не прошли отжиг. Такое стекло называется закалённым. Болонские стеклодувы, например, изготовляли круглые сосуды с толстым дном, которые быстро охлаждали на воздухе. Эти сосуды (их называли болонскими склянками) выдерживали сильные удары без разрушения. Но уже незначительные повреждения внутренней их части, например царапины, приводили к разрыву сосуда на части.

Высокая прочность закалённого стекла широко используется на практике. Если напряжения создаются в стекле направленно и равномерно, то они в значительной степени упрочняют его. Чтобы понять, почему это возможно, рассмотрим лист быстро охлаждённого с обеих сторон стекла.

Как и в случае шарика, наружные слои такого стекла будут испытывать сильное сжатие, которое по мере продвижения внутрь листа сначала уменьшается, а потом переходит в напряжение растяжения — оно максимально в центре, как это показано на рисунке. Распределение напряжений в нижней половине листа зеркально повторяет картину в верхней части.

Рассмотрим теперь, как будет вести себя под нагрузкой обычное стекло. Положим лист стекла на две опоры и надавим сверху. Верхняя изогнутая часть стекла будет испытывать сжатие, а нижняя часть — растяжение. Очевидно, что максимальные нагрузки приходятся на самые внешние слои — а они как раз и самые слабые — по причинам, о которых говорилось выше. При этом стекло начнёт разрушаться снизу, так как сжатие оно выдерживает в десять раз лучше, чем растяжение, как, впрочем, и другие материалы.

Проделаем ту же операцию с закалённым стеклом. Здесь прилагаемая механическая нагрузка приведёт к напряжениям, которые будут налагаться на уже имеющиеся в стекле. Казалось бы, это должно только ухудшить дело. Действительно, в верхней части стекла суммарное напряжение сжатия ещё более вырастет. Но дальше сложение напряжений приведёт к тому, что наиболее опасные напряжения растяжения будут максимальными где-то внутри листа, тогда как вблизи нижней поверхности напряжения могут оказаться очень малыми. Итак, под влиянием изгибающего усилия закалённое стекло испытывает по сравнению с отожжённым стеклом большее сжатие в верхнем слое и меньшее растяжение в нижнем слое. В результате на лист закалённого стекла, лежащего на двух опорах, могут встать несколько человек — лист прогнётся в 4—5 раз сильнее, чем обычное стекло, но не сломается! Закалённое стекло значительно превосходит обычное и по термическим нагрузкам — оно выдерживает перепады температур до 270^оС, тогда как обычное растрескивается уже при быстром изменении температуры на 70^оС.

Опыты по получению промышленного закалённого стекла начали проводить в последней четверти XIX века. Изобретателем особого «твёрдого стекла» считается итальянец де ла Басти. Стеклянные изделия, нагретые до красного каления, но не потерявшие своей формы, он погружал в ванну со смесью расплавленного жира и растительного масла, смешанных в определённой пропорции. Такую смесь можно было нагреть до нужной температуры (обычно от 150 до 300^оС) и таким образом регулировать скорость охлаждения в зависимости от состава стекла, формы изделия и его размеров. Испытывались и другие способы закалки — в расплавленном парафине при 200^оС, перегретым водяным паром, охлаждение листового стекла сдавливанием между холодными металлическими (или металлической и глиняной) пластинами. Такие опыты, в частности, проводил немец Ф. О. Шотт, который в 1886 году основал знаменитый стекольный завод (шоттовское стекло и поныне известно во всём мире; из него делают и лабораторную посуду высокого качества). Отличить закалённое стекло от простого можно по его оптическим свойствам: закалённое стекло обладает двойным лучепреломлением и в поляризованном свете будет казаться окрашенным.

В настоящее время закалённое стекло производят в большом количестве. Для закалки листового стекла его нагревают до 600—650^оС и затем быстро охлаждают путём равномерного обдувания воздухом на специальной обдувочной решётке. Такое стекло по своим термическим и механическим свойствам значительно превосходит обычное. Например, листовое отожжённое стекло толщиной 5—6 мм выдерживает без разрушения удар стального шара массой 800 г при его падении с высоты не более 15 см. Если же это стекло закалить, то оно уже сможет выдержать без разрушения удар аналогичного шара при его падении с высоты 120 см! Прочность на изгиб у закалённого стекла тоже в 4—5 раз выше, чем у обычного. Такое «небьющееся» стекло применяют для остекления вагонов, автомобилей, самолётов и т. д. Главная его особенность в том, что при аварии оно не даёт больших кусков с очень острыми краями, которые исключительно опасны, а рассыпается на небольшие (примерно 3—5 мм) кусочки округлой формы без острых краёв. Для ещё большей безопасности передние стёкла автомобилей делают из так называемого триплекса: комбинации из двух листов обычного или закалённого стекла, склеенных прозрачным и упругим слоем синтетического полимера. При ударе осколки такого стекла остаются на месте, так как удерживаются полимером.

Информация о книгах Издательского дома «Интеллект» — на сайте www.id-intellect.ru

www.nkj.ru