Технология укрепления прочностных качеств стекла методом закаливания была разработана еще в 1929 г. Закаленные стекла широко применяются во всем мире, но в нашей стране спрос на них можно назвать стабильно растущим только последние 10-12 лет. Если в Европе каждое третье стекло, используемое для остекления фасадов, – термически упрочнено, то в России – на 50 обычных приходится лишь одно закаленное.
Преимущества закаленного стекла
Изделия, прошедшие закалку, называют безопасными, так как при разрушении они распадаются на небольшие осколки с затупленными гранями, что значительно снижает риск возникновения порезов и травм.
Такие свойства стекло приобретает благодаря термической обработке и способу охлаждения, в результате которых готовое изделие становится прочнее в 5-7 раз.
Другие плюсы закаленного стекла по сравнению с обычным листовым:
- увеличивается прочность на изгиб до 250 МПа;
- выдерживает температурные перепады до 300 С;
- прочность на удар возрастает в 5-10 раз;
- окрашенное в массе стекло сохраняет до 99% оптических показателей;
- благодаря широкому температурному диапазону (от -65 С до +300), закаленное стекло можно использовать для внутри, так и снаружи помещения.
Применение закаленного стекла
- Производство высокопрочных стеклопакетов.
- Автомобиле- и машиностроение.
- Приборостроение.
- Изготовление световых фонарей, стеклянных куполов, витрин.
- Остекление высотных зданий, мансард, наклонных фасадов, малых архитектурных форм (киосков, остановок пассажирского транспорта).
- Производство мебели, бытовой техники.
- Возведение светопрозрачных лестниц, ограждающих конструкций, перегородок и других интерьерных решений;
- Изготовление рекламных щитов, внешних световых табло и др.
Технология закалки стекла
На сегодняшний день самой продуктивной и распространенной признана технология закаливания, основанная на горизонтальной подаче стекол в печь.
Процесс закалки происходит в несколько этапов:
1. Подготовка исходного материала
Стекло для закалки не должно содержать пороков: пузырей, царапин, свилей, шлиров. Эти дефекты могут привести к образованию трещин во время нагрева. Необходимо провести заранее всю запланированную обработку: моллирование, обрезку краев, фацетирование, сверление отверстий, нанесение рисунков и т.д. После термической обработки любые поверхностные повреждения уменьшают прочностные качества готовых стекол.
2. Нагрев
Наиболее важный этап – размягчение стекломассы до пластичного состояния — осуществляется в закрытых камерах нагрева. Здесь стекло выдерживается при t 620-700 С заданное время. Время и величина нагрева (как и охлаждения) зависят от химического состава, толщины и габаритов стекла и технологии его изготовления. Например, стекло 6 мм, произведенное методом вертикального вытягивания, закаляют при 620-650 С в течение 3-5 мин. А флоат – при t 640-700 из расчета 40-55 с на 1мм толщины листа (то есть, для 6 мм – 4-5,5 мин).
3. Охлаждение
После нагрева, стекло продвигается в обдувочный отсек, где его быстро охлаждают с 620 С (минимальная температура после печи) до 22-30 С. От скорости охлаждения листа зависит его прочность и степень закалки. После обработки на поверхности стекла образуется система напряжений, а внутри – растяжение, что и обеспечивает изделию высокую прочность и безопасность эксплуатации.
4. Контроль качества
Закаленное стекло должно пройти тест на безопасность и соответствие требованиям ГОСТа Р 54162-2010 (для строительного стекла) и ГОСТа 5727-88 (для транспорта). Для изделия толщиной менее 5 мм нормой считается выдержка удара стального шара весом в 800 г при свободном падении с 80 см, а при толщине выше 5 мм – с высоты в 1,2 м. Кроме того, при разрушении стекла образовавшиеся осколки не должны превышать 32 мм.
Оборудование, необходимое для производства закаленного стекла
Стекло, поступающее в печь, должно быть чистым – без пыли и мусора, которые повлияют на качество поверхности и оптические показатели готового изделия. И если закалка – не один из этапов изготовления листового стекла, а отдельный технологический процесс, понадобится оборудование для мойки и сушки на подготовительном этапе.
Высокое качество изделий обеспечивается с помощью равномерного нагрева по всей поверхности стекла. А для этой цели оптимально использовать проходные электропечи, питаемые от трехфазной сети, которые легко поддаются температурному контролю, не образуют продуктов горения при разогреве стеклянной массы и обеспечивают производительность 50 — 150 м2/час (зависит от толщины исходного материала).
Для этапа охлаждения необходимо оборудовать печь обдувочным устройством. В качестве охладителей используют различные средства, обеспечивающие стеклу быструю потерю тепла – масло, расплавы солей, кремнеорганические жидкости. Но наиболее положительно зарекомендовал себя воздухоструйный метод закаливания: охлаждение стекла потоками холодного воздуха, направленными под давлением из большого количества сопел, расположенных в шахматном порядке по всей площади обдувочной решетки.
