Стекло триплекс

Свойства триплекса и технологии его изготовления

Стекло как строительный материал ценится за прозрачность, экологичность, пожарную безопасность, невосприимчивость к гниению и коррозии. Однако при всех его достоинствах оно имеет существенный недостаток — хрупкость. Ученые и промышленники затратили много усилий на создание средств защиты от механических воздействий. Результатом стало изобретение триплекса. Это современная ударопрочная модификация стекла, которая позволила значительно расширить сферу его применения.

Характеристики триплекса

Сложность получения ударопрочного стекла была связана с тем, что обычное наращивание толщины полотна снижало прозрачность и увеличивало вес изделия. Перед учеными стояла задача сделать стекло прочным и безопасным, не меняя остальных свойств. Триплекс представляет собой многослойное прозрачное полотно, состоящее из двух и более стекол, соединенных по всей своей поверхности тонкой клейкой пленкой из EVA (этиленвинилацетата) или поливинилбутираля. Многослойное стекло обладает большей первоначальной устойчивостью к нагрузкам, и при разбивании отдельные осколки остаются приклеенными к межстекольной пленке. Оно используется в строительстве, автомобилестроении, электронике, медицине и многих других областях. Его уникальные свойства, такие как прозрачность, химическая стойкость и способность приобретать различные формы, делают его незаменимым материалом в современном мире. Комбинируя стекло с различными типами пленок, можно удовлетворить любые конструктивные и физико-механические требования заказчиков к триплексу.

Долговечность

Одной из главных особенностей триплекса является его необычайная прочность. Благодаря соединению трех слоев стекла клеевой пленкой триплекс приобретает устойчивость к ударам, вибрации и перепадам температуры. Поэтому он часто используется в местах, где высок риск повреждений: 

• витрины,

• стеклянные двери,

• заполнения перил,

• лобовые стекла автомобилей.

Безопасность

Триплекс обеспечивает как активную, так и пассивную безопасность, то есть защиту человека от травм, вызванных самим стеклом. При повреждении оно не распадается на опасные осколки, а только растрескивается. Кусочки стекла удерживаются на пленке, соединяющей слои. Это особенно важно в тех случаях, когда существует риск падения битого стекла с высотных зданий или потолочных конструкций, таких как остекление крыш, навесы и мансардные окна. Термоупрочненный триплекс часто используется для защиты от взлома или несанкционированного проникновения. Он способен выдерживать крупный град и даже взрывы малой силы.  Эта функция часто требуется в общественных зданиях, образовательных, медицинских или административных учреждениях.

Высокая светопропускная способность

Коэффициент светопропускания 7-миллиметрового триплекса составляет 85 % и более. Это свойство делает его оптимальным материалом для наружного и интерьерного остекления. Кроме того, несколько слоев триплекса, склеенных между собой, обеспечивают надежную защиту от прямых ультрафиолетовых лучей. Триплекс незаменим, когда архитекторам требуется достаточное количество естественного дневного света, не повреждающего внутреннюю отделку. Он способен поглощать до 99 % вредного ультрафиолетового излучения, которое вызывает выцветание стен и предметов мебели.

Звукоизоляция

Многослойное полотно из материалов с различной плотностью лучше гасит звуковые волны. Специально разработанные акустические прослойки снижают вибрацию и значительно улучшают звукоизоляцию.

Эстетичность

Комбинируя между собой различные виды стекла в триплексе (прозрачное, матовое, тонированное), можно получать интересные визуальные эффекты. Многослойное остекление используется во многих архитектурных проектах, особенно тех, где требуется строгое соблюдение параметров безопасности и комфорта (ударопрочность, снижение шума, теплоизоляция) и при этом учитывается эстетика.

Сырье и материалы для производства триплекса

Стекло представляет собой неорганический аморфный материал Наиболее распространены триплексы на основе оксидных стекол, а из них в зависимости от преобладающего компонента — кремнеземные или боросиликатные. Химически это твердый раствор различных силикатов натрия, калия, кальция и, возможно, свинца или бария, которые сопровождаются другими соединениями, в частности оксидами металлов.

Наиболее важным компонентом является стеклянный песок. Это особый вид песка с высоким содержанием кремнезема (до 80 %), который придает триплексу его основные свойства.  Стеклянный песок должен быть чрезвычайно чистым, без примесей, таких как железо, которые могут повлиять на цвет и качество конечного стеклянного продукта. Под воздействием высокой температуры он плавится, приобретая прозрачность. Поэтому перед использованием он подвергается тщательной очистке и промывке, чтобы обеспечить высочайшее качество изделия.

Стекольный песок бывает различной зернистости. Мелкозернистый плавится равномерно и быстрее, что выгодно для массового производства. Для специализированных отраслей, таких как производство лабораторного или оптического стекла, требуются особые виды песка с определенной зернистостью и чистотой.

Карбонаты натрия и кальция являются еще одним важным ингредиентом, используемым в производстве стекла. Первое вещество добавляют для снижения температуры стекольного песка, что значительно облегчает процесс производства и снижает потребление энергии. Второе играет роль стабилизатора, повышая химическую стойкость стекла и улучшая его долговечность.

Осветляющие реагенты, например сурьма, добавляются в смесь сырья для удаления пузырьков воздуха и других примесей. Благодаря им стекло становится полностью бесцветным и пропускает световые лучи без искажений. 

В свою очередь, красители в виде оксидов металлов позволяют получить стекло разных цветов. Например, оксид железа придает стеклу зеленый оттенок, а оксид кобальта делает стекло синим.

Использование стеклобоя, то есть измельченного вторсырья, позволяет снизить потребление энергии, поскольку переработанное стекло плавится при более низкой температуре, чем сырые компоненты, и способствует защите окружающей среды, сокращая количество отходов.

Технологии производства

Современная промышленность использует два метода изготовления триплекса: на пленке или наполнителе. Разница между ними заключается не только в специфике производства, но и в составе.

Само по себе стекло — уникальный материал. Оно не имеет кристаллической структуры, типичной для твердых тел, но тем не менее характеризуется жесткостью и хрупкостью, что делает его похожим на твердые материалы. Весь процесс производства, от смешивания сырья до плавления, формования, охлаждения до резки и отделки, представляет собой сложную последовательность технологических операций. Каждый из этих этапов требует точного контроля и передовых технологий, чтобы конечный продукт соответствовал самым высоким стандартам качества. Производители триплекса стремятся получить изделия с отличными оптическими и механическими свойствами, что возможно только при скрупулезном соблюдении всех этапов технологического процесса.

   1. Смешивание сырья

Основные ингредиенты, такие как стеклянный песок, кальцинированная сода и известняк, тщательно измеряются и смешиваются в соответствующих пропорциях. Также добавляются различные вспомогательные вещества, которые влияют на химические и физические свойства стекла. Этот процесс является ключевым, потому что от него зависит качество и долговечность конечного продукта.

   2. Плавление в печи

Затем смесь сырья поступает в специальную печь, где нагревается до очень высоких температур, достигающих 1700 °C. В процессе плавления сырье превращается в жидкую массу. Процесс плавления занимает несколько часов и постоянно контролируется для обеспечения оптимальных тепловых условий. Этот этап чрезвычайно важен, так как влияет на однородность и чистоту стекла. При выплавке сырья в печи одновременно происходит несколько процессов:

• плавление, 

• рафинирование, 

• гомогенизация. 

Они протекают в отдельных зонах в сложном потоке. В совокупности это непрерывный процесс плавления, который длится до 50 часов при температуре 1100 °C и плавно и непрерывно удаляет все включения и пузырьки. Процесс плавления является ключевым для качества стекла, а состав сырья может быть скорректирован таким образом, чтобы изменить характеристики конечного продукта.

   3. Формование стекла

Затем жидкая стеклянная масса передается в формовочное оборудование. Процесс может протекать по-разному в зависимости от типа конечного продукта. Плоское стекло формируется путем прокатки, в то время как объемное заливается в специальные формы. Для получения крупноразмерных стекол применяется флоат-технология, внедренная в массовое производство в 1990-х годах. Она позволяет получить идеально плоское стекло, не имеющее оптических искажений.

Процесс формования начинается с заливки стеклянной массы в емкость, наполненную расплавленным металлом, чаще всего оловом. Благодаря разнице в плотности стекло плавает на поверхности металла, образуя идеально гладкий и ровный лист без неровностей и поверхностных дефектов. Температура обоих веществ точно контролируется для обеспечения надлежащих условий формования. Стекло из плавильной печи плавно перетекает через огнеупорную насадку на зеркальную поверхность расплавленного олова, начиная с температуры 1100 °C и покидая плавильную ванну в виде сплошной ленты при температуре 600 °C. Метод также позволяет точно контролировать толщину производимого стекла.

Принцип изготовления флоат-стекла не менялся с 1950-х годов, но сам продукт претерпел кардинальные изменения: от обычной толщины в 6,8 мм до широкого диапазона в 1–25 мм; от полотна, испещренного включениями, пузырьками и полосками, до почти оптического совершенства. Благодаря этому стекло, изготовленное по флоат-технологии, идеально подходит для производства окон, дверей, ограждений.

   4. Охлаждение стекла

После формования стекло должно медленно остывать в контролируемых условиях. Это необходимо, чтобы значительно повысить его прочность. Охлаждение происходит в специальных охлаждающих печах, как правило, в диапазоне температур 700–400 °C.  Время остывания зависит от толщины и типа стекла и обычно занимает от нескольких часов до нескольких дней. Медленное охлаждение необходимо для минимизации внутренних напряжений в стекле, которые могут привести к его растрескиванию. После охлаждения поверхность можно обработать шлифованием, полировкой, наждачной бумагой или травлением.

Для обеспечения высочайшего качества на каждом этапе проводится проверка. Иногда случается так, что во время рафинирования пузырьки не удаляются, песчинка отказывается плавиться, встряхивание банки вызывает рябь на поверхности. Автоматическая онлайн-проверка позволяет сделать две вещи. Она выявляет дефекты предпроизводственного процесса, которые могут быть устранены и которые позволяют компьютерам после производства управлять режущими станками для устранения дефектов. Технология контроля позволяет выполнять более 100 миллионов измерений в секунду, выявляя дефекты, которые глаз не смог бы заметить без посторонней помощи.

   5. Резка полотна и отделка готовой продукции

Стеклу придают правильные размеры и формы с помощью точных режущих инструментов. Края шлифуют и полируют, чтобы придать поверхности гладкость. Если требуется получить матовое стекло, выполняют травление. Плоский лист флоат-стекла обрабатывается с одной стороны кислотой для создания мельчайшей однородной зернистости, которая мягко рассеивает проходящий свет. Получается полупрозрачное сатиновое стекло, не подверженное образованию отпечатков и пятен, что облегчает уход за ним. Даже при пониженной прозрачности светопропускание сохраняется.

   6. Закаливание

Для некоторых изделий, таких как автомобильные стекла, стеклопакеты, панели ограждений или душевых кабин, дополнительно выполняется закалка, которая увеличивает прочность стекла. Технология заключается в нагреве стекла до высокой температуры, обычно 620–680 °C, и последующем быстром охлаждении с помощью потока ледяного воздуха. Процесс термического упрочнения вызывает внутреннее натяжение между поверхностью и внутренним слоем. После затвердевания напряжение растяжения остается внутри стекла, напротив, на поверхности возникает напряжение сжатия. Благодаря этому при разбивании стекло разлетается на мелкие нерезкие осколки и снижается риск получения травм. Закаленное полотно почти впятеро прочнее на изгибе, чем флоат-стекло той же толщины. Оно обладает высокой устойчивостью к нагрузкам, связанным с колебаниями температуры, и гораздо более устойчиво к точечному давлению, чем обычное многослойное стекло. Это делает его особенно востребованным в строительстве, автомобилестроении и других отраслях промышленности.

   7. Приклеивание стеклянных панелей

Триплекс представляет собой несколько слоев стекла, которые удерживаются специальной пленкой с адгезивной поверхностью или полимерным составом.  

Заливная технология позволяет получать самое прочное стекло, однако она дороже в производстве. Между слоями заливают жидкие полимеры, которые под воздействием ультрафиолета затвердевают и прочно скрепляют стекла между собой.

Пленочная технология позволяет получать триплекс достаточно высокого качества и более экономична, поэтому шире распространена. При автоклавном способе производства используется поливинилбутиральная пленка. Она обычно применяется при производстве стекол для фасадов и интерьерных стеклянных перегородок. Триплекс с кристально чистой прослойкой из поливинилбутираля не имеет равных среди других многослойных стекол. Он обладает исключительной нейтральностью и прозрачностью и эстетически наиболее близок к монолитному стеклу независимо от угла обзора. Технология автоклавирования давно апробирована, но имеет несколько недостатков:

• ограничение количества слоев и толщины готового стекла;

• сложности при создании цветного стекла;

• высокая вероятность повреждения полотна в случае перегрева. 

В настоящее время более распространен другой метод, который заключается в использовании вакуумной камеры, в которую помещается уже подготовленное стекло с пленкой EVA между слоями. Такой способ позволяет увеличить толщину материала, а также добавить нужный оттенок. 

Этот материал завоевал популярность в стекольной промышленности благодаря ряду преимуществ по сравнению с альтернативными вариантами:

• высокая адгезия (соединение с различными материалами);

• устойчивость к высоким и низким температурам;

• долговечность материала и устойчивость к старению;

• отличная звукоизоляция;

• устойчивость к высокой влажности;

• защита от ультрафиолетового излучения;

• высокий коэффициент светопропускаемости;

• низкая электропроводность.

Для производства триплекса на пленке EVA не требуется дорогостоящее оборудование. EVA сохраняет свои защитные свойства и высокую адгезию даже при низких температурах. Благодаря этому удается избежать образования газовых пузырьков при нагреве красочных пленок, изменения оттенка и деформации поверхности полимера. EVA не гигроскопичен и влагостоек. Чаще всего его используют в стеклянных изделиях для  влажных помещений (душевые кабины) и на открытом воздухе (наружные ограждения, навесы и т.д.).

Материал может одновременно использоваться как декоративная вставка между слоями. Дизайнерам предлагается на выбор более 3000 прозрачных, полупрозрачных или матовых цветов. Кроме того, на клеевую основу могут быть нанесены любые рисунки. Это открывает практически неограниченные возможности по декорированию стеклянных конструкций.

Заключение

Триплекс — это уникальное стекло, обладающее особыми свойствами. Используя современные технологии и инновации, можно не только защитить стекло от ударов и повреждений, но и оснастить его электрическим нагревом, чтобы придать поверхности глянцевый, ровный блеск. Все это делает триплекс максимально безопасным и дает возможность избавиться от тяжелых и массивных конструкций, заменив их более легким и воздушным стеклом. С его помощью можно реализовать даже самые смелые и необычные проекты.

Основное применение триплекса в строительстве — изготовление безопасных окон и ограждающих конструкций с отличными теплоизоляционными и звукоизоляционными свойствами для квартир и домов. В настоящее время он активно используется для производства стеклянных фасадов и перил, которые должны будут выдерживать атмосферные воздействия и высокие механические нагрузки. 

Основным отличием триплекса является возможность комбинирования в нем различных панелей: окрашенных, формованных, закаленных. Мы предлагаем большой выбор стекол триплекс для ограждений и фасадов и готовы поставить любые объемы. Современное оборудование позволяет нам поставлять материал в соответствии с требованиями заказчика по размеру и дизайну.