Основные типы оконных стекол

Оконное стекло силикатное представляет собой твердый, аморфный, прозрачный в области оптического диапазона материал, полученный при остывании расплава, содержащего основные стеклообразующие компоненты - кварцевый песок (69...74 %), соду (12...16 %), известняк и доломит (5...12 %) - и различные модифицирующие добавки.
В настоящее время наиболее распространенным типом стекла является флоат-стекло, характеризующееся стабильной толщиной, отсутствием оптических дефектов, высоким качеством поверхности. Однако оно не отвечает современным требованиям по теплосбережению, механической прочности, спектральному диапазону пропускаемого излучения и т.п. Поэтому все более широко применяются функциональные стекла: окрашенные в массе; со специальным оптическим покрытием, называемые общим термином «низкоэмиссионные стекла»; ламинированные; закаленные и др.
Окрашенное в массе стекло изготавливается из сырья, в которое добавляют оксиды железа, меди и других металлов для получения желаемого цвета. Наиболее распространенными являются серый и зеленый цвета, а также промежуточные между бронзовым и коричневым. Такие стекла известны также как солнцезащитные или абсорбирующие стекла, поскольку они поглощают больше солнечной тепловой энергии и света, чем обычные прозрачные.
Низкоэмиссионные стекла получают путем напыления на поверхность прозрачного или окрашенного готового расплавленного флоат-стекла слоя цветных металлов или полупроводниковых оксидов. Такие стекла предназначены: для сокращения потерь тепла помещением (за счет отражения тепловых волн в инфракрасном диапазоне); отражения солнечной радиации или излучения в видимом диапазоне; защиты помещений от электромагнитного излучения и радиоволн, от накопления статического электричества и др. Применяют два типа покрытия:
1. «Твердое покрытие» («Hard coating») на основе оксидов олова, титана и др., являющееся прозрачным, электропроводным, обладающим химической, механической и термической стойкостью (до 620 °С). Стекла с таким покрытием обозначаются термином «К-стекло»;
2. «Мягкое покрытие» («Soft coating») на основе чередующихся слоев серебра (Ag) и диэлектрика (TiO2, BiO и др.), обозначаемое как «И-стекло». Состоит оно из нескольких тонких слоев, выбор которых зависит от требуемых характеристик остекления - излучательной способности, светопропускания, а также оптических свойств (удаления нежелательного отражения). Это покрытие ограниченно устойчиво к погодным и температурным воздействиям, а также к истиранию. Однако при установке в стеклопакете покрытием в сторону камеры имеет долговечность, сопоставимую с «твердым покрытием».
Принципиальный состав слоев «твердого» и «мягкого» покрытий приведен на рис. 2.1.

В качестве примера остановимся на самоочищающихся стеклах компании «Pilkington», поставляемых на рынок с 2002 г. Они имеют на наружной поверхности «твердое» покрытие - слой оксида титана, на котором под воздействием ультрафиолетовой части солнечной радиации и кислорода протекает химическая реакция разложения органических загрязнений. При этом попадающая дождевая (или из шланга) вода не собирается в капли, а тонкой пленкой растекается по стеклу, смачивает и полностью смывает без разводов скопившуюся на поверхности грязь.
При повышенных требованиях к безопасности применяют закаленные (нагревание стекла до 570 C и быстрое охлаждение) с высокой механической и термической прочностью стекла. При разрушении такое стекло распадается на мелкие округленной формы осколки, которые не имеют острых режущих граней. Закаленные стекла применяют при изготовлении стекла с токопроводящим покрытием.
Ламинированное стекло представляет собой конструкцию из одного или нескольких слоев одинаковых или разных по толщине и типу стекол и наружных или промежуточных ламинирующих слоев (поливиниловой пленки или специальных полимерных смол) толщиной 112 мкм и более. При помощи ламинирования изготавливают конструкции, выдерживающие удар молотком, защищающие от ультрафиолетового (УФ) излучения и др. Однако ламинирование не увеличивает механическую прочность стекла. На рис. 2.2 представлена структура некоторых прозрачных многослойных пленок на полимерной основе.

На пленку с одной стороны методом спаттеринга (нанесение атомарного слоя практически любого материала) или в процессе теплового вакуумного напыления наносится слой металла (титан, медь и т.д.), с другой стороны - клеящий состав, обеспечивающий сцепление со стеклом. На полученную пленку наклеиваются дополнительные слои, обеспечивающие тонирование или защиту от царапин.
Листовое оконное стекло различных видов и марок (табл. 2.1) толщиной 2...6 мм производят ОАО «Борский стекольный завод», «Мосавтостекло», «Клим-стекло», НТЦ «Бакор», Орловский и Орехово-Зуевский стекольные заводы и др. Из-за рубежа оконное стекло поставляют ряд фирм: английская «Pilkington», французская «Sait Gobani», бельгийская «Glaverbel» и др.