Материалы и изделия из стеклорасплавов

Наибольший объем выпускаемой продукции составляют листовые стекла, представляющие собой плоские листы, у которых длина и ширина во много раз больше толщины изделия. Эти материалы получают из стекломассы вертикальным вытягиванием, горизонтальным прокатом между двумя вращающимися валиками и флоат-способом. Сущность флоат-способа в том, что струя стекломассы (1000^оС) непрерывно подается на поверхность расплавленного олова (232^оС), растекается по ней слоем определенной толщины и в результате охлаждения превращается в ленту стекла с полированной поверхностью. В строительстве применяют следующие виды листовых стекол: оконное, витринное полированное и неполированное, светорассеивающее узорчатое, цветное, армированное, солнцезащитное, многослойное (триплекс), увиолевое.

Оконным называют бесцветное прозрачное листовое стекло толщиной 2 – 6 мм, которое применяют для остекления окон, дверей жилых
(2,5 – 3 мм), общественных, производственных зданий и сооружений
(3 – 6 мм). Витринным называют крупногабаритные листы бесцветного прозрачного неполированного и полированного стекла толщиной 6,5 – 10 мм. Основное назначение – остекление витрин и витражей зданий аэропортов, автовокзалов, торговых и спортивных зданий с использованием стальных и алюминиевых переплетов.

Цветное листовое стекло вырабатывают из окрашенной стекломассы или путем плотного соединения при формовании бесцветного и тонкого цветного слоев. Этот вид стекла толщиной до 4,5 мм используют для декоративного остекления световых проемов, оформления фасадов, внутренней облицовки, а также для изготовления витражей.

Армированное стекло получают путем проката стекломассы с закатанной внутрь металлической сеткой. Это придает ему повышенную безопасность и огнестойкость. Стекло может быть цветным, а поверхность – узорчатой. Применяют армированное стекло для остекления окон, дверей, выполнения светопрозрачных кровель и перегородок.

Узорчатое стекло имеет на одной или обеих поверхностях четкий рельефный рисунок. Оно обеспечивает рассеивание света и обладает высокими декоративными свойствами. Этот вид стекол используют для остекления оконных и дверных проемов, устройства перегородок.

Солнцезащитными или теплопоглощающими называют стекла
с низким пропусканием инфракрасных солнечных лучей. Такой вид стекол может быть получен за счет введения в исходное сырье окислов металлов (кобальта, никеля) или путем покрытия поверхности листового стекла прозрачным солнцезащитным составом из окислов металлов. Солнцезащитные стекла целесообразно использовать для остекления зданий административно-общественного и производственного назначения. При поглощении инфракрасных лучей происходит нагревание стекол на несколько градусов, поэтому целесообразно выполнять двойное остекление с наружным расположением теплопоглощающего.

Увиолевое стекло получают из шихты определенного химического состава. Оно обладает способностью пропускать до 75% ультрафиолетовых лучей, поэтому его применяют для остекления оранжерей, соляриев, зимних садов.

Многослойное стекло состоит из нескольких листов обычного стекла, склеенных между собой прозрачной эластичной полимерной прокладкой. Наибольшее распространение получило трехслойное стекло – триплекс, которое обладает высокой прочностью и безопасностью. В строительстве многослойное стекло используют в качестве дверных полотен, специальных ударопрочных перегородок и ограждений. С этой же целью используют листовое закаленное стекло, которое может быть прозрачным, матовым и тонированным.

К конструкционным материалам относятся стеклоблоки, стеклопрофилит, стеклопакеты, стекложелезобетон и стеклянные трубы.

Стеклянные блоки представляют собой пустотелые стеклоизделия с герметичной воздушной полостью, неокрашенные и цветные, получаемые сваркой по периметру двух отпрессованных полублоков, внутренняя поверхность которых может быть гладкой или рифленой для обеспечения светорассеивания. Изделия обладают повышенными тепло-, звукоизоляционными свойствами, прочностью и огнестойкостью, обеспечивают высокий уровень светопропускания и светорассеивания. Стеклоблоки выпускают квадратными и прямоугольными с толщиной стенок не менее 8 мм, при общей толщине изделия 75 – 98 мм, длине и ширине, например, 194×194 мм, 294×194 мм. Их используют для кладки на цементно-песчаных растворах светопрозрачных ненесущих вертикальных ограждающих конструкций.

Профильное стекло (стеклопрофилит) является погонажным изделием с сечением определенного профиля (швеллерное, ребристое, коробчатое, овальное, треугольное), которое применяют для устройства наружных светопрозрачных ограждающих конструкций, перегородок, ограждений балконов. Его производят непрерывным прокатом ленты листового стекла неокрашенного или цветного и изгибанием ее при прохождении через формующее устройство. После остывания изделие разрезают по длине на заданные размеры. Профильное стекло может быть неармированным и армированным стальной проволокой или сеткой.

Стеклопакетами называют изделия высотой (длиной) от 400 до 2550 мм, шириной от 400 до 2950 мм и толщиной до 46 мм, состоящие из двух или более листов светопропускающего стекла, соединенных между собой по контуру таким образом, что между ними образуются герметически замкнутые прослойки толщиной 6 – 18 мм, заполненные сухим воздухом или газом. По способу изготовления стеклопакеты подразделяют на клееные, паяные и сварные, по числу слоев стекла – двух-, трех- и четырехслойные. Они предназначены для остекления окон, витрин, балконных дверей общественных, производственных и промышленных зданий. В зависимости от того, какие виды листового стекла использованы для их получения, стеклопакеты могут быть обычными и специального назначения. Свойства применяемых стекол можно регулировать в широких пределах за счет применения специальных оконных пленок, которые располагают на внутренней или внешней поверхностях. С их помощью обеспечивают ударопрочность, безосколочность, термоизоляционность, защиту от ультрафиолетового излучения, пожаростойкость.

Стекложелезобетонные крупноразмерные изделия в зависимости от назначения подразделяют на стеновые, конструкции покрытий, сводов и куполов. В этих конструкциях, где толщина равна высоте стеклоблока, нагрузку воспринимает железобетон, а заформованные в процессе изготовления стеклянные изделия обеспечивают равномерное освещение помещения.

Многолетний опыт показал, что для транспортировки особо чистых веществ в пищевой и химико-фармацевтической промышленности наиболее эффективны стеклянные трубы, полученные методом экструзии из стекломассы с толщиной стенок 2,5 – 12 мм и диаметром 50 – 300 мм. Основными достоинствами таких труб являются высокая коррозионная стойкость, чистота поверхности, газо- и водонепроницаемость, прозрачность, стойкость при температуре от –50 до +100^оС и давлении до 0,6 МПа.

Отделочные материалы производят из цветного глушеного (непрозрачного) стекла, обычного стекла с окрашенной поверхностью, а также из ситаллов и шлакоситаллов. Они предназначены для внутренней и наружной облицовки стен (стемалит, марблит, стеклянные и коврово-мозаичные плитки и др.), а материалы, которые обладают высокой прочностью на истирание и удар (плиты стекломрамора, ситаллов, шлакоситаллов и др.), применяют для покрытия пола.

Стемалит – крупноразмерный материал толщиной 5 – 7 мм, полученный из бесцветного листового стекла, окрашенный с одной стороны специальной керамической эмалевой краской. Для закрепления краски на стекле и упрочнения поверхностного слоя изделие подвергают дополнительной термообработке. Стемалит в виде листов размером 1500×1100 мм применяют для облицовки фасадов, внутренних стен производственных и общественных зданий, ограждения балконов, лоджий и лестничных клеток.

Марблитом называют полированные плиты размером от 250×140 до 500×500 мм при толщине 5 – 12 мм, полученные методом непрерывного проката из темно-зеленого или черного глушеного стекла специального состава. Своеобразный декоративный эффект создают блестящие переливающиеся кристаллические вкрапления (авантюриновое стекло). Этот материал используют при облицовке цоколей зданий, стен, колон, оформлении интерьеров.

Облицовочные плитки из глушеного молочно-белого или цветного стекла производят квадратными и прямоугольными методом проката или прессования. Для более прочного сцепления с раствором тыльная сторона плиток рельефная, лицевая имеет эмалевое покрытие, рельефный рисунок или гладкая. Толщина плиток 4, 5, 6 мм, размеры от 50х50 до 150х150 мм. Их применяют для облицовки стен помещений, к которым предъявляют повышенные гигиенические требования (ванные, кухни, столовые, вестибюли).

Коврово-мозаичные глушеные цветные плитки с размером ребра 21 мм при толщине 4,5 мм получают методом проката или прессованием из пресс-порошка. После охлаждения плитки на специальной машине наклеивают лицевой поверхностью вниз на бумажные ковры. Наибольшее распространение этот материал получил при заводском изготовлении наружных стеновых бетонных панелей. Плитки могут быть применены также при изготовлении панно с мозаичным рисунком на фасадах и при отделке интерьеров производственных и общественных зданий. Стеклянную крошку получают путем дробления и сортировки глушеных белых или цветных отходов стекла. Смальта представляет собой изделия заданной формы и размера из глушеного разноцветного стекла с определенным рисунком излома. Изготавливают этот материал методом полусухого прессования из стеклянных порошков, а также прессованием или литьем расплавленной окрашенной стекломассы в формы. Стеклянную крошку и смальту применяют для отделки фасадов и интерьеров зданий, изготовления мозаичных панно, витражей.

С целью утилизации больших объемов заводского стеклобоя разработаны технологии получения облицовочных материалов с использованием стеклоотходов. К ним относятся стекломрамор, стеклокремнезит, стеклокерамит, стеклокристаллит.

Стекломрамор производят методом непрерывного проката глушеной стекломассы, полученной из отходов стекла определенного цвета. Ленту стекла разрезают на плиты заданных размеров. Плиты стекломрамора выпускают белого, голубого, синего, зеленого цветов, однотонные или белые с мраморовидным рисунком. Лицевая поверхность – шлифованная или полированная, тыльная имеет рифление для лучшего сцепления с раствором. Плиты стекломрамора толщиной 8 и 10 мм, длиной и шириной от 250×140 до 800×500 мм применяют для облицовки стен внутри зданий, а также для покрытия пола в помещениях с повышенными санитарно-гигиеническими и эстетическими требованиями при отсутствии ударных воздействий.

Стеклокерамит – двухслойных плитный материал для внутренней и наружной отделки стен. Плита состоит из слоя подложки – спекшейся смеси стеклобоя, песка и глины и верхнего декоративного – расплавленного цветного стеклогранулята.

Стеклокристаллит выпускают в виде плит, получаемых сплавлением гранул из бесцветного или окрашенного стекла. Толщина плит 15 мм, длина и ширина 300×300 мм, 300×150 мм. Лицевая поверхность – полированная, тыльная – грубошероховатая. Термостойкость плит 60^оС, морозостойкость F 80, износостойкость 0,1 г/см². Изделие применяют для внутренней и наружной отделки стен, покрытия полов.

Стеклокремнезит представляет собой плитный композиционный материал, нижний слой которого состоит из спекшейся смеси бесцветных стеклянных гранул и песка, а верхний – из расплавленных гранул цветного стекла. Лицевая полированная поверхность имеет различные однотонные или в виде неповторяющегося узора расцветки, имитирующие природный камень. Так как стеклокремнезит обладает декоративными свойствами, высокой механической прочностью и атмосферостойкостью, то его используют для наружной и внутренней облицовки стен, колонн, покрытия полов. С этой же целью в строительстве применяют прокатные листы, плиты и прессованные плитки из ситаллаишлакоситалла, которые могут быть белыми, темно-серыми и с декоративной цветной наружной поверхностью. Вследствие высокой кислотостойкости этих изделий их применяют также для покрытия полов на химических предприятиях.

К материалам специального назначения– теплоизоляционным и акустическим – относятся изделия из ячеистого стекла и стеклянных волокон.

Ячеистое стекло (газо-, пеностекло) получают спеканием тонкоизмельченного стеклянного порошка с газо- или пенообразующей добавкой. В качестве газообразователя применяют антрацит, кокс, древесный уголь, мрамор, известняк. Этот материал можно резать, шлифовать, сверлить. Плотность пеностекла колеблется в пределах 140 – 350 кг/м³, пористость составляет от 86 до 95%, водопоглощение 5 – 15%, предел прочности при сжатии 0,5 – 4,4 МПа, интервал рабочих температур от –180 до +400^оС.
В зависимости от назначения его выпускают теплоизоляционным – для утепления стен, покрытий, трубопроводов и декоративно-акустическим – в виде скорлуп, гранул, блоков и плит. Для улучшения акустических свойств плиты для выполнения подвесных потолков выпускают перфорированными. Гранулированное ячеистое стекло применяют в качестве легкого заполнителя при изготовлении бетонных ограждающих конструкций и засыпной теплоизоляции.

К рыхлым зернистым пористым материалам, полученным дроблением резко охлажденного шлакового стеклорасплава, относится шлаковая пемза (термозит). В зависимости от размера зерен выпускают щебень от
5 до 40 мм и песок от 0,14 до 5 мм. В зависимости от насыпной плотности щебень классифицируют на марки от 300 до 1000, а песок – от 600 до 1200. Эти материалы применяют в качестве пористых заполнителей конструкционных, конструкционно-теплоизоляционных, теплоизоляционных легких бетонов, а также в качестве теплоизоляционных засыпок.

Стеклянное волокно вырабатывают из стеклорасплава определенного состава. В зависимости от длины нити различают непрерывное (20 км и более), полученное путем протягивания стеклорасплава через фильеры, и коротковолокнистое – штапельное стекловолокно диаметром от 5 до 12 мкм. Первое применяют для изготовления стеклосетки и стеклоткани, которые представляют собой рулонные материалы из переплетенных волокон, в ряде случаев связанных синтетическими смолами. Они обладают высокой теплостойкостью, биостойкостью, имеют большую механическую прочность. Их используют в качестве основы для изготовления рулонных кровельных, гидроизоляционных материалов и линолеумов для покрытия пола. Стеклосетку как армирующий материал применяют также при выполнении многослойной теплозащиты фасадов; стеклоткань, пропитанную смолами, – для гидроизоляции подземных трубопроводов и получения стеклопластиков.

В последние годы все шире используют такой рулонный материал, как стеклообои, представляющий собой стеклоткань с определенным гладким или рельефным рисунком. В связи с тем, что материал обладает высокой декоративностью, влаго- и огнестойкостью, гигиеничностью, не токсичен, его рационально использовать для отделки стен в офисах, школах, магазинах, больницах.

Стеклопластик производят прессованием стекловолокна или стеклоткани, пропитанных синтетическими смолами. Стеклопластики выпускают прозрачные (светопропускание 70 – 80%), полупрозрачные (50 – 70%) и непрозрачные. Эти материалы не подвергаются коррозии, не усыхают, водостойки, водонепроницаемы, не разбухают, не коробятся. В строительстве стеклопластики применяют в виде плоских и профильных листов как ограждающий и отделочный материал (кровли, внутренние перегородки, наружная отделка стен, ограждение балконов, лоджий и т.д.) для изготовления санитарно-технических изделий.

Штапельное стекловолокно получают так же, как минеральную вату, только из стеклорасплава, т.е. раздувом вертикальной струи расплава паром (воздухом) или подачей ее на центрифугу. Из штапельного стекловолокна выпускают изделия, аналогичные минераловатным: маты мягкие и полужесткие на синтетическом связующем, а также жгуты и шнуры. Эти материалы относят к трудносгораемым и применяют для теплоизоляции технологического оборудования с температурой поверхности от –60 до +450 ^оС. Изделия могут быть также использованы для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий в качестве звукопоглощающих плитных и звукоизоляционных рулонных материалов.

Подвесные потолки и отделочные стеновые панели выполняют из жестких стекловолокнистых плит толщиной 20 мм. Лицевая поверхность изделий для обеспечения водостойкости и возможности влажной уборки покрыта пленкой из ПВХ, тыльная сторона – бесцветным стекловойлоком (ванные комнаты, бассейны, кухни). При покрытии плит стеклотканью повышаются ударная прочность, влагостойкость и звукопоглощающие свойства изделий, что обеспечивает их применение в спортивных залах, офисах и коридорах общественных зданий. Плиты с лицевым слоем из белого или окрашенного стекловойлока используют в кинотеатрах, ресторанах, лекционных залах. Материалы из стеклорасплавов приведены
в таблице 3.4 (ил. 30 – 32, 34).

Таблица 3.4