Безопасное стекло: необходимость или излишество?

Аспекты безопасности. Наиболее вероятной объективной причиной применения ламинированного или закаленного стекла являются именно их безопасные свойства, которыми они обладают. Здесь речь всегда идет о том, что стекло является безопасным по отношению к человеку в момент своего разрушения. Обычное стекло при разрушении образует множество длинных и прочных осколков с острыми клиновидными кромками, что, конечно, представляет серьезную потенциальную угрозу здоровью человека. Закаленное стекло прочнее обычного в 5-7 раз, а при превышении значения предела стойкости к внешним нагрузкам образует множество мелких осколков с притупленными краями. Такие осколки изначально намного менее опасные, чем длинные клиновидные, получающиеся при разрушении обычного стекла.

Сегодня прослеживается явная тенденция увеличения форматов стекла при остеклении двойных фасадов современных зданий, что заставляет нас задумываться об определенных функциональных свойствах применяемого стекла. Благодаря тому, что стекла больших форматов подвергаются большему температурному воздействию от прямого солнечного излучения, всегда существует повышенный риск самопроизвольного разрушения стекла из-за образования критической разницы значений растягивающих и сжимающих напряжений. Такая опасность, как правило, возникает в межсезонный период, при больших колебаниях дневной и ночной температур. Вероятность самопроизвольного разрушения стекла увеличивается в несколько раз также и при использовании специальных энергоэффективных стекол в составе однокамерных и двухкамерных стеклопакетов. Учитывая вышеизложенные аспекты, на практике рекомендуется применять только конструкции, в которых используется безопасное закаленное стекло, прекрасно выдерживающее большие температурные перепады.

Несколько доводов, почему нужно использовать безопасное стекло:

Стандарты и строительные нормы.

Национальные и международные стандарты и строительные нормы суммируют положения по трем аспектам применения безопасного стекла. Принимается во внимание безопасность, сохранность (противовзломность) и функциональность. Наиболее популярным документом по обязательному и рекомендуемому применению безопасного стекла сегодня является Британский стандарт BS 6206, рекомендации которого взяты за основу для разработки первого общеевропейского стандарта по безопасному стеклу, работы по которому идут на протяжении последних 2х лет. Архитекторы и заказчики во многих странах мира закладывают обязательное применение безопасного стекла, подчас не дожидаясь появления официальных циркуляров. Ведь отсутствие надлежащих стандартов и нормативов никогда не освободит проектировщиков от ответственности перед пострадавшими от осколков стекла, пусть даже моральной. Да и страховые компании вряд ли будут страховать здание, в котором существует потенциальная угроза здоровью людей.

Закаленное безопасное стекло обладает 2-мя основными преимуществами, которые делают его более пригодным для широкого использования в архитектурных и строительных проектах. В то время, когда 100% обычного флоат-стекла разрушается при перепаде температур со значением в 70 0С, закаленное стекло прекрасно выдерживает перепад в 160 0С между кромкой и серединой стекла. По своей природе обычное флоат - стекло очень чувствительно к изгибающим нагрузкам. Это обусловлено, в основном, наличием большого числа микротрещин по краевым поверхностям стекла. Процесс закалки создает высокие сжимающие напряжения на поверхности стекла, в то время как середина испытывает растягивающие напряжения. Вот почему, закаленное стекло способно выдерживать большие изгибающие нагрузки, чем обычное флоат - стекло.

Ламинированное безопасное стекло.

Параметры безопасности ламинированного стекла обусловлены наличием специального связующего элемента, который выполняет роль эластичной высокоадгезионной связки, плотно удерживающей слои стекла между собой. При разрушении слой полимерной пленки удерживает осколки стекла на месте, что предотвращает возможное поражение как людей, так и повреждение материальных ценностей. Ламинированное стекло может состоять из 2-х и более слоев стекла, в зависимости от его дальнейшего предназначения.

Этапы обработки стекла от простого флоат-стекла - до безопасного:

Предварительная подготовка стекла:
* Резка стекла.>>* Обработка кромки стекла.>>* Сверление.>>* Нанесение шелкотрафаретного рисунка или окраска стекла.

Закаленное стекло не может быть подвергнуто последующей механической обработке - оно разрушается. Поэтому, перед закалкой листы стекла должны быть подвергнуты предварительной обработке. Притупление кромок стекла является обязательным условием по подготовке стекла к закалке. Самый простой способ - это ручная обработка кромок стекла на станках с использованием абразивных лент. С другой стороны - качественная обработка кромки стекла придает более привлекательный вид изделию с эстетической точки зрения. Это, несомненно, важно в случаях, когда кромки готового изделия остаются открытыми после монтажа. Качество шлифовки играет важную роль в процессе закалки. Вот почему необходимо более подробно остановиться на некоторых деталях:

Шлифованная кромка (притупление) - данный вид обработки кромки стекла является минимальным требованием к стеклу, которое будет подвергнуто закалке. Притупление кромки шлифовальной лентой также подходит для случаев, когда качеством обработки кромки стеклоизделия можно пренебречь. Как правило, такая кромка закрывается рамой и становится невидимой для глаза. Подобный метод обработки кромки может применяться лишь для стекол, толщиной до 10 мм. В стеклах, толщиной более 10 мм, внутренние напряжения, в сочетании с т.н. "термическим ударом" в момент поступления стекла в печь разогрева, могут привести к самопроизвольному разрушению стекла, что является неприемлемым условием для всего производственного процесса. Вот почему для толстых стекол требуется более качественная обработка поверхности кромки.

Шлифование кромки стекла по плоскости применяется в случаях, когда кромки изделия остаются открытыми или качество обработки методом шлифования абразивной шкуркой является недостаточным.

Плоскополированная кромка имеет самое широкое применение и выполняется при всех толщинах стекла. Процесс изготовления плоскошлифованной кромки выполняется на автоматизированном оборудовании.

Процесс закалки (на линии горизонтальной закалки).

Сначала, стекла укладываются на стол загрузки. В одной загрузке должно быть стекло одного типа. Со стола загрузки стекла подаются в печь, где они начинают разогреваться перемещаясь на керамических валах. Как только стекла разогрелись до нужной температуры, например, до 630 0С они сразу же передаются в секцию закалки и охлаждения. Закалка стекла происходит в т.н. чиллере, где обе поверхности стекла, разогретые до нужной температуры, быстро обдуваются мощным потоком воздуха. Благодаря тому, что поверхность стекла охлаждается и затвердевает моментально, а внутренний слой остается какое-то время еще мягким создается определенная картина распределения напряжений: на поверхности сжимающие напряжения, а внутри - растягивающие напряжения,

Технология бесшаблонного моллирования (изгибания) и закалки стекла.

Бесшаблонная технология моллирования и закалки стекла является высокорентабельным процессом изготовления высококачественного специального архитектурного стекла. Наиболее характерными чертами данного типа оборудования являются следующие преимущества:
1. Быстрая переналадка оборудования при переходе на другие радиусы моллирования или при переходе на другие типоразмеры стекла.
2. Отсутствие шаблонов для осуществления моллирования стекла, а, следовательно, более низкая себестоимость выпускаемой продукции.
3. Высокая степень повторяемости качества выпускаемых изделий как по физико-механическим свойствам, так и по оптическим характеристикам, что, бесспорно, является главным определяющим фактором при освоении данного типа производства.

Учитывая приведенные выше аргументы, можно сделать вывод, что бесшаблонная технология моллирования и закалки стекла дает новые возможности для заказчиков, дизайнеров и архитекторов при проектировании, как фасадных конструкций, так и при разработке новых решений в области прикладного использования безопасного моллированного стекла. Принимая во внимание высокую степень повторяемости качества конечного продукта в рамках серийного производства, можно смело рекомендовать данную технологию не только для выполнения элитных заказов, как это существует сегодня, но и для выполнения более массовых проектов, например, для остекления новых серий домов жилищно-массовой застройки. Ведь данная технология позволяет изготавливать не только одинарные закаленные стекла, но и также гнутые по радиусу стеклопакеты.

Линии, предлагаемые сегодня, позволяют изготавливать моллированные закаленные стекла со следующими характеристиками:
1. Толщина обрабатываемого стекла: от 4,0 до 8 мм
2. Минимальный радиус моллирования: 1000 мм для стекол толщиной до 5 мм и 3000 мм для стекол от 5 до 8 мм
3. Варианты исполнения стекла: ANSI и ЕСЕ R43
4. Габариты макс.: 1500 мм х 2400 мм

Хорошая повторяемость качества изделий позволяет использовать их также и при изготовлении транспортных стеклопакетов для подвижного состава, включая и автомобильный транспорт.

Последовательность технологического процесса бесшаблонного моллирования и закалки стекла:
1. Сначала стекло подается в камеру разогрева, где нагревается до определенной температуры, близкой к температуре, необходимой для осуществления закалки стекла.
2. Когда стекло достигло необходимой температуры, оно моментально перемещается в секцию моллирования, которая технологически является и секцией закалки стекла. Как только стекло полностью вышло из печи роликовый конвейер, отвечающий за моллирование стекла, прогибается до заданного радиуса и осуществляет непосредственное моллирование стекла. В процессе моллирования стекло постоянно колеблется, т.е. ходит вперед-назад по роликовому конвейеру до достижения заданного радиуса и прочих геометрических параметров.
3. Как только процесс моллирования подходит к концу, на стекло автоматически подается мощный поток воздуха, за счет которого и осуществляется закалка стекла. Во время закалки стекло также находится в состоянии осцилляции.
4. После закалки конвейер моллирования принимает первоначальное горизонтальное положение, т.е. распрямляется и стекло перемещается в секцию охлаждения, после чего направляется на стол разгрузки.

Развитие технологии моллирования и закалки по радиусу:

Изначально, максимальным габаритом был размер 1000 на 1600 мм.
Затем, габариты моллированного закаленного стекла увеличились до 2400 мм на 1500 мм.
Последние достижения в этой области позволяют моллировать и закаливать стекло размером до 3600 мм на 2400 мм.

Все эти размеры могут быть подвергнуты моллированию с постоянным минимальным радиусом до 1500 мм. Все представленные машины производят моллирование стекла по т.н. бесшаблонному способу.

Процесс изготовления плоского ламинированного стекла (триплекса).
Данный процесс позволяет изготавливать плоское ламинированное стекло, толщиной до 65 мм для его последующего применения в строительных и специальных целях. На сегодня, производство плоского триплекса строительного назначения является достаточно неосвоенной темой, как с технологической точки зрения, так и с точки зрения востребованности данного продукта на отечественном рынке, что в значительной степени достаточно взаимосвязано.

В мире используется два типа производства триплекса: это метод т.н. жидкой заливки и метод пленочного ламинирования.

Единственным фактором, сдерживающим более широкий спрос на триплекс, является неспособность большинства российских компаний произвести его раскрой под заданные размеры и формы.

Оборудование позволяет производителю выпускать триплекс как в виде полноформатного листа больших размеров, так и в виде уже практически готовых конечных изделий определенной формы и размеров.

Технологическая цепочка производства плоского триплекса выглядит следующим образом:
1. Загрузка стекла на стол конвейера.
2. Мойка стекла и его сушка в автоматическом режиме.
3. Заправка поливинилбутиральной пленки (ПВБ) и сборка триплекс-пакета.
4. Осуществление предварительного вакуумирования триплекс-пакета в калландере.
5. Проведение окончательного вакуумирования в автоклаве.

Большие размеры - новые возможности для дизайна.
Тенденции развития современной архитектуры предъявляют к изготовителям оборудования для выпуска безопасного стекла абсолютно новые требования. Эти тенденции подразумевают широкое использование все более сложных стекол еще большего размера.

Большие площади остекления создают более комфортные условия.
Визуальный комфорт в зданиях коммерческого назначения.
Роль остекления сегодня трактуется не только исходя из аспекта эстетического вида фасадов современных зданий, но также как важный элемент для создания комфортабельной атмосферы внутри здания.

Современные оконные конструкции больших форматов, пропускающие много солнечного света, но одновременно ограничивающие проникновение определенной части волнового спектра, отрицательно влияющего на климатологию, несомненно, дают архитекторам возможность создать более комфортные условия пребывания человека внутри здания.
Замечено, что наличие солнечного света в больших торговых центрах повышает уровень продаж, а в больницах - ускоряет процесс реабилитации больных. Это также положительно сказывается на уровне производительности внутри производственных помещений.

Как было заявлено, задача как раз и состоит в том, чтобы разрабатывать все более сложные технологические процессы, направленные на создание машин, способных выпускать качественное безопасное стекло больших габаритов и более сложных форм, позволяя, таким образом, давая свободу и большие возможности для архитекторов и конструкторов. Выпуск безопасного стекла большого формата сегодня не является проблемой для оборудования. Перечислим здесь основные этапы развития оборудования, имея в виду последовательность появления тех или иных максимально возможных габаритов выпускаемого безопасного стекла.

Сегодня т.н. классический размер 2400х4800 мм является недостаточным для остекления многих новых объектов. Появление оборудования нового поколения позволяет производить закалку стекол размером близким к т.н. джамбо, т.е. 2800х6000 мм. Или производить закалку нескольких стекол размера "медиум" одновременно за одну загрузку.

Производство оборудования, способного выпускать закаленное стекло большого формата, да еще и превосходного качества по всеобщему признанию является сложной технологической проблемой. Все еще ведутся исследования, посвященные разработке наиболее подходящих режимов разогрева стекла в печи. Ведь при отклонении от оптимальных режимов неравномерный разогрев может привести к изгибанию стекла. Причиной изгибания стекла является неравномерный разогрев стекла в печи по толщине.

Наиболее характерные виды изгибания стекла:
? изгибание стекла;
? образование седловины;
? выгибание стекла.

Неравномерный нагрев приводит не только к искривлению стекла, но также и к непредсказуемым результатам при проведении тестов на фрагментацию.

Перегрев стекла в печи чреват появлением другой проблемы. Это могут быть следующие дефекты:
1. Образование т.н. роликовой волны.
2. Выгорание покрытия, которое часто присутствует на современных стеклах.
3. Концевое изгибание.

Новые требования к современному оборудованию для закалки стекла:
? способность работать на смешанных партиях стекла, быстрая переналадка;
? способность обрабатывать все габариты и толщины стекла;
? способность обрабатывать стекла с низкоэмиссионными покрытиями с коэффициентом эмиссии 0,04;
? более совершенные системы управления разогревом и закалкой стекла;
? более подходящие программы и новые методы разогрева.

Компании проводят постоянные научно-исследовательские работы, направленные на создание оборудования, способного закаливать все большие и большие форматы стекла. На сегодня только в Европе работает 7 машин, производящих плоское закаленное стекло большого формата 3000х6000 мм. Это стало доступным благодаря разработке нового способа разогрева стекла.

Что касается производства моллированного закаленного стекла, то последними разработками в этой области является машина Pro Bend, способная моллировать по радиусу и закаливать стекла размером 3 на 4 м, а также машина HTBS РгоЕ, способная закаливать стекла размером 1,5 на 2,4 м, но меньшей толщины, чем Pro Bend. Точность исполнения такова, что позволяет в последствии производить гнутые стеклопакеты.

Метод фокусированной конвекции.

Из-за наличия определенных физических свойств, кромки стекла стремятся поглотить больше тепла, чем средняя часть стекла. Идея грамотного сочетания радиационного нагревания и фокусированной конвекции состоит в том, чтобы подать больше теплового потока в середину стекла и, одновременно, защитить открытые кромки стекла от перегрева. Это еще более важно при закалке низкоэмиссионных стекол. В целом, это дает несколько базовых преимуществ, которые положительно влияют на качество конечного продукта.