Что такое стекло

Модификация свойств

В отличие от жидкости, свойства стекла определяются не только составом, температурой и давлением, но и структурой, а также слоями вещества, дополнительно нанесенными на поверхность.

Основной состав стекла – около 70-75% очищенного SiO₂ (аморфная основа стекла). Для химической устойчивости, нерастворимости в воде и блеска добавляется CaO, для большей плавкости - оксиды Na₂O или K₂O (16-17%).

Для придания желательных свойств (окраски, степени электропроводности и так далее) в стекло или на его поверхность добавляют дополнительные химические элементы, чаще всего – оксиды металлов.

Используются именно оксиды, а не сами металлы, так как оксиды - уже окисленные металлы и не будут корродировать на воздухе, содержащем кислород.

При добавлении веществ, придающих стеклу цвет – стекло называют «тонированным в массе» (альтернативный способ тонировки – наклеить на него цветную тонирующую пленку или нанести покрытие: краску или тонкий слой оксида металла). Паразитические примеси железа придают недостаточно очищенному стеклу зеленый оттенок (особенно эффект заметен в толстых стеклах), допустимый для большинства случаев. Стекло с низким содержанием этих примесей называют «просветленным» или «оптически прозрачным».

Магнетронное напыление

Один из наиболее часто используемых способов нанесения металлического покрытия на стекло – магнетронное напыление. Получающийся слой имеет толщину от десятков нанометров до нескольких микрон, обеспечивая одновременно и прозрачность и необходимые свойства.

Процесс напыления:

1. Уже готовое застывшее стекло в листах укладывается на стол-подложку и движется по нему по мере наращивания пленки покрытия с помощью катков.
2. В пространство магнетрона впрыскивается рабочий газ из «анодной пушки».
3. Из-за высокого электрического напряжения в условиях вакуума атомы газа распадаются на положительно заряженные тяжелые ионы и легкие отрицательные электроны («тлеющий разряд», плазма).
4. Магнитное поле в магнетроне ловит движущиеся и ускоряющиеся из-за электрического притяжения к положительно заряженному аноду электроны в магнитную «ловушку», заставляя их вращаться по спирали (строго говоря, циклоиде). Эти электроны, многократно сталкиваясь с нейтральными атомами газа, усиливают и поддерживают процесс его ионизации.
5. Более тяжелые положительно заряженные ионы газа, не успевая закрутиться в магнитном поле, устремляются к отрицательно заряженной мишени-катоду (полезному материалу) и, бомбардируя его, выбивают атомы. Распыленное вещество мишени, оседая на стекло (подложку) создает плотную тонкую пленку полезного вещества.
6. Выбитые с поверхности мишени электроны движутся в обратную сторону (к положительно заряженному аноду) и также попадают в «ловушку», поддерживая процесс ионизации.
7. По этой технологии создается тонирующее, низкоэмиссионное (энергосберегающее), самоочищающееся покрытие: наносятся оксиды различных металлов. Эти оксиды более устойчивы к атмосферным воздействиям, чем сами металлы.

Напыление, как правило, производится непосредственно на производстве первичного стекла. Заводы выпускают модельный ряд (ассортимент) стекол с различными свойствами, доступных для дальнейшей переработки.

Альтернативеное пиролитическое напыление - помещение легких оксидов металлов на расплавленное стекло в флоат-процессе. Материалы расплываются ровным слоем по поверхности и частично проникают в стекло, придавая необходимые свойства.

Обработка стекла

Оргстекло

Органическое стекло – это прозрачный органический пластик: акрил, поликарбонат или полистирол.

• Акрил (C₅O₂H₈)_n – самый распространенный тип оргстекла.
• Поликарбонат (-O-R-O-CO-)_n – более прочный материал, применяющийся в линзах очков и CD/DVD дисках.
• Полистирол (C₈H₈)_n - чаще всего используется в тонком виде, в качестве прозрачной упаковки продуктов, одноразовой посуды, стеклышек игрушечных машинок и т.д. Вспененный полистирол называется «Пенопласт».

Отличительное свойство оргстекол – мягкость и легкость. Поэтому они, как правило, прочнее и легче силикатного стекла, легче в обработке, без острых кромок. Но при этом легко царапаются и не обладают привычными специфическими оптическими эффектами стекла: бликами и зеленоватым оттенком и поэтому имеют «промышленный» вид.

Производители стекол

Крупнейшие мировые производители силикатных стекол предлагают практически полный ряд исходных видов листового стекла, перерабатываемых стекольной промышленностью.

Glaverbel - AGC

• Прозрачные и тонированные Planibel: полированное прозрачное, бесцветное (Planibel Clear) или окрашенное в массе: бронзовое, серое, зеленое, синее (Planibel PrivaBlue и Planibel Dark Blue), светло-голубое (Planibel Azur и Planibel Planibel Linea Azzurra), просветленное флоат-стекло. Тонировка в массе оксидами металлов, когда стекло находится в расплавленном состоянии. Слабое отражение цвета, защита от солнечной энергии.
• Солнцеотражающие StopSol - солнцезащитные отражающие (рефлективные) стекла, на основе прозрачных или окрашенных в массе стекол Planibel пиролитическим нанесением тонкого прозрачного слоя оксидов металлов на поверхность при выходе из печи, Classic (сильные отражающие свойства, янтарный оттенок: прозрачные, бронзовые, серые или зеленые), Supersilver (сильные отражающие свойства, голубоватый оттенок, лучшее светопропускание по сравнению с Classic), Silverlight (меньшая степень светоотражения, серебристо-синий или сине-зеленый цвет), Silverlight PrivaBlue (темно-синий, серебристо-голубой и насыщенный голубой).
• Низкоэмиссионные Planibel Top N+ - полированное стекло Planibel с жестким покрытием Top N, нанесенным с одной стороны путем вакуумного напыления.
• Матированные: Matelux (с кислотным травлением), Artlite (с шелкотрафаретной печатью), Lacomat (покрытые матовым лаком), Imagin (узорчатые матированные стекла), Stratobel (ламинированные безопасные стекла с матовой склеивающей поливинилбутеральной PVB пленкой).
• Зеркальные Mirox 3G (без меди и фармальдегида), Sanilam (триплекс с зеркальным стеклом 3+3мм).
• Антибликовые (малой матовости: Glamatt, Matobel, Satinluxe), окрашенные непрозрачной эмалью (Colorbel), окрашенные лаком (непрозрачные Lacobel или матовые Lacomat), антибактериальные (с серебрянными ионами вблизи поверхности стекла: Planibel AB - прозрачное стекло, Lacobel AB - окрашенное стекло, Mirox AB – зеркало).

Pilkington

• Тонированные Optifloat Tinted (бронзовое, серое, зеленое), Arctic Blue (насыщенный голубой).
• Низкоэмиссионные Suncool Brilliant (с мягким покрытием с максимальным энергоконтролем), Suncool HR Titan (с мягким покрытием с высокой светопередачей), K-Glass (жесткое напыление), Optitherm (жесткое напыление с высокими степенями изоляции).
• Самоочищающееся Pilkington Activ.
• Просветленное OptiWhite.
• Матированные Optifloat Opal.
• Антибликовое OptiView.

Guardian

• Просветленное Design Glass (степень чистоты – средняя между стандартным стеклом и OptiWhite).
• Низкоэмиссионные Sun-Guard (мягкое покрытие с высокой механической и химической стойкостью), ClimaGuard N (мягкое покрытие с высоким светопропусканием), SunGuard High Performance (с магнетронным жестким покрытием на основе серебра).

Saint-Gobain

• Тонирующие sggParsol (прозрачное или крашенное в массе тепло-поглощающее флоат-стекло бронзового, серого, зеленого и розового тонов), sggDiamant и sggPlanilux (химически просветленное бесцветное флоат-стекло).
• Низкоэмиссионные с жестким покрытием sggAntelio Clear (просветленное бесцветное), Silver (просветленное серебристое), Emerald (зеленое), Havana (бронзовое), sggCoolLite, sggCoolLite K и sggCoolLite SK (различных оттенков и степеней светоотражения: нейтральные, серебристые, голубоватые), sggPlanitherm Futur Neutra (цвет близкий к обычному стеклу, мягкое покрытие).