Листовое стекло

Стопка Листовых стёкол

Листово́е стекло — разновидность стекла, один из базовых продуктов стекольной промышленности.

Листовое стекло — бесцветное, прозрачное натрий-кальций-силикатное стекло, изготавливаемое флоат-методом, либо вертикальным вытягиванием; обычно без какой-либо дополнительной обработки поверхностей. Такое стекло имеет вид плоских прямоугольных листов, толщина которых мала по отношению к длине и ширине. Термополированное стекло характеризуется равномерной толщиной, прекрасным качеством поверхностей (минимальной шероховатостью поверхностей — минимальной высотой микронеровностей), малыми оптическими искажениями (высокая однородность, прозрачность, плоскостность и параллельность поверхностей).

Метод термического формования на расплаве металла является самым массовым и самым современным способом производства листового стекла.

Суть этого метода состоит в том, что из стекловаренной печи расплавленное стекло поступает во флоат-ванну, заполненную расплавом олова и имеющую защитную азото-водородную атмосферу.

Расплав стекла свободно растекается по поверхности расплавленного олова и за счет сил тяжести и поверхностного натяжения приобретает форму с чрезвычайно плоскими и параллельными поверхностями. Для получения стекла необходимой толщины производится либо растягивание ленты стекла (для малых толщин), либо ограничение растекания стекла (для больших толщин). Как правило, листовое термополированное стекло имеет толщину от 3 до 19 мм. Технически имеется возможность производить стекло толщиной от менее 1 до 25 мм, однако в строительстве рекомендуется применять стекло толщиной не менее 3 мм. Cтекло растекается и в виде непрерывной ленты плывет по поверхности расплавленного металла, затем снимается с него и направляется в печь отжига.

В 1952 году английская фирма «Пилкингтон» начала исследования по получению непрерывной ленты стекла на расплаве металла, в 1959 году — объявила о разработке нового промышленного процесса и положила начало стремительному росту производства высококачественного стекла.

В 1959 году в Государственном институте стекла и его Саратовском филиале, начались разработки по созданию независимого флоат-процесса. Одновременно в этом же направлении проводились работы на Украине на заводе «Автостекло» (г. Константиновка), где были впоследствии введены в эксплуатацию три флоат-установки. Первые две линии — ТПС-1500 и ТПС-3000 с шириной ленты соответственно 1500 и 3000 мм — позволяли выпускать полированное стекло толщиной 6-7 мм.

Третья была специализированной линией для производства стекла толщиной от 6 до 20 мм, спроектированной ПКБ Государственного Института Стекла с использованием авторских свидетельств завода «Автостекло».

В 60-х годах во многих странах началась разработка технологического процесса производства листового стекла на основе нового способа формования с применением ванны с расплавленным металлом для огневой полировки поверхности стекла. Использование этого способа предполагало резко улучшить качество стекла по оптическим показателям, повысить производительность установок при одновременном снижении затрат на выработку стекла.

В 1974 году американская фирма «Пи-Пи-Джи Индастриз» запатентовала свой способ производства флоат-стекла (пат. США 3843346), отличный от способов Пилкингтона и российской разработки. Он был реализован на ряде флоат-линий и также признан независимым.

Всего известны три принципиально различающихся флоат-способа производства листового стекла.

• Способ фирмы «Пилкинггон» — подача стекла из стекловаренной печи в ванну расплава осуществляется методом свободного слива по узкому лотку, отстоящему от поверхности олова на некотором расстоянии. Отформованная лента стекла выводится из ванны расплава на первый вал печи отжига (шлаковой камеры) с температурой 600—615 °C и поднимается над выходным порогом (с перегибом ленты), уровень олова в ванне ниже уровня порога на 8-10 мм.

• Способ двухстадийного формования, разработанный Саратовским филиалом Государственного института стекла, лента стекла выходит из ванны расплава без перегиба на газовоздушную опору (подушку) при температуре более 650 °C. При этом уровень олова в ванне выше уровня порога на 2-3 мм, что достигается за счет применения электромагнитных индукторов, также разработанных институтом (авторские свидетельства СССР 248917, 392674). На газовоздушной подушке происходит вторая стадия формования ленты, где она охлаждается. При этом обеспечивается окончательная фиксация ее геометрической формы, после чего лента передается на приемные валы печи отжига. Преимуществом двухстадийного способа формования является возможность передачи ленты стекла на приемные валы печи отжига с более низкой температурой (570—580 °C), что ниже на 20-35 °C, чем в процессе фирмы «Пилкингтон», и более надежно обеспечивает сохранность нижней поверхности. Что касается процессов восстановления оксидов олова, то поскольку температура олова в выходной части ванны расплава выше примерно на 50 °C и составляет около 650 °C, процессы восстановления оксидов олова идут интенсивнее, и тем самым повышается качество нижней поверхности ленты стекла.

• Способ производства флоат-стекла, разработанный фирмой «Пи-Пи-Джи Индастриз», отличается от способов фирмы «Пилкингтон» и Саратовского филиала Государственного института стекла узлом слива стекломассы из стекловаренной печи в ванну расплава. Этот способ предусматривает подачу стекломассы из печи в ванну расплава в виде горизонтального слоя на поверхность расплава металла на том же уровне, что и передаваемый слой. Использование данного способа позволяет вырабатывать ленту стекла без растекания в «лужу», то есть без нарушения ламинарности слоев подаваемой стекломассы, что обеспечивает получение стекла (как толстых, так и тонких номиналов) с высокими оптическими показателями.

В Саратовском филиале Государственного института стекла в свое время было построено четыре пилотные установки, на которых изучались процессы формования стекла, взаимодействие стекла с оловом и защитной атмосферой. Стекло в этих и последующих установках подавалось по лотку, отстоящему от поверхности олова на некотором расстоянии. В 1965—1966 гг. было предложено использовать газовоздушную подушку как вторую стадию формования (охлаждения) перед выводом ленты на валы печи отжига. Первая ванна расплава была длиной 15 метров, в настоящее время она увеличена до 30 метров. На линии вырабатывается стекло различных толщин при ширине до 1600—1800 мм (в чистом виде). В 1978—1981 гг. линия ЭПКС-4000 была реконструирована: головная часть ванны расширена с 2400 до 4300 мм, узкая часть — с 1800 до 3400 мм, установлена циркуляционная газовоздушная подушка, в ванне расплава размещены преграды по олову для регулирования его потоков. Производительность линии возросла до 100—110 тонн в сутки с годовым объемом выпуска продукции 2-3 миллионов м².

К настоящему времени на линии отработаны технологии и налажен выпуск товарной продукции широкого ассортимента:

• окрашенного в массе флоат-стекла толщиной от 2 до 12 мм бронзового, серого, зеленовато-голубого, розового и янтарного цветов разной степени насыщенности с заданными светотеплозащитными свойствами;
• архитектурно-строительного флоат-стекла «Метелица» и «Метелица-блюз» с декорированной поверхностью в виде хаотически чередующихся глянцевых и матовых участков, «Ритм» с волнообразной поверхностью с различной высотой волн и интервалами между ними, электрохимически обработанного стекла с повышенной химической стойкостью.

До 1973 года, то есть до пуска первой промышленной линии ЛДФ-5000 на Саратовском заводе технического стекла, на линии ЭПКС-4000 прошли испытания технические решения, которые впоследствии использовались на всех промышленных линиях, построенных по способу двухстадийного формования.

Всего по методу двухстадийного формования было спроектировано и построено восемь линий, из которых в настоящее время работают шесть. Из них две линии — ЛДФ-5000 (Саратовский завод технического стекла) и П-ЛДФ-5000 (ПО «Салаватстекло») с шириной ленты до 3200 мм, а остальные являются мини-линиями.

Первая линия (ЛДФ-5000) была пущена на Саратовском заводе в ноябре 1973 г., вторая (П-ЛДФ-5000) — в 1975 г. на ПО «Салаватстекло».

В настоящее время по этому способу работает только линия П-ЛДФ-5000 Салаватского завода, и она выпускает наиболее качественное стекло из всех отечественных линий.

В процессе формования изделий при достаточно быстром их охлаждении в стекле возникают напряжения, неравномерно распределенные в изделии и отрицательно сказывающиеся на его механической прочности. Для снятия этих напряжений применяют дополнительную тепловую обработку — отжиг стекла, являющийся необходимой стадией технологического процесса.

Процесс отжига включает следующие стадии:

• нагрев (или охлаждение) изделия до температуры отжига — проводится с максимальной скоростью, не вызывающей разрушения стекла;
• выдержка при температуре отжига до практически полного удаления временных напряжений — температуру выдержки выбирают таким образом, чтобы предотвратить деформацию изделий, но при этом обеспечить достаточно высокую скорость релаксации напряжений;
• медленное охлаждение до нижней температуры отжига со скоростью, не допускающей возникновения новых напряжений;
• быстрое охлаждение со скоростью, ограничиваемой только термостойкостью изделия.

Затем следуют операции резки и упаковки стекла.

Тянутое стекло

Тянутое стекло — стекло, изготовленное методом вертикального вытягивания (ВВС). По сравнению с термополированным стеклом оно характеризуется относительно низким качеством поверхностей и большими оптическими искажениями.

Вертикальное вытягивание стекла (ВВС) — это устаревшая группа методов формования листового стекла, суть которых состоит в том, что из выработочной части стекловаренной печи вязкая стекломасса, интенсивно охлаждаемая при помощи холодильников, постепенно оттягивается специальными машинами в виде непрерывной ленты. По виду узла формования различают лодочное и безлодочное вытягивание.

При лодочном способе вертикального вытягивания стекла (ЛВВС) используется специальное формообразующее тело: лодочка, представляющая собой прямоугольный брус из огнеупорного материала, имеющий сквозной продольный вырез — щель. При принудительном погружении лодочки в стекло последняя выдавливается над ней в виде луковицы, из которой непрерывно оттягивается лента стекла при помощи системы вращающихся валков вытяжной машины (валки взаимодействуют уже с затвердевшей лентой). Для интенсификации охлаждения и твердения ленты по обе стороны от нее устанавливают водяные холодильники. Недостатком данного способа является невысокое качество поверхности ленты стекла, обусловленное образованием продольной полосности, зависящей от состояния щели лодочки.

Безлодочное вертикальное вытягивание стекла (БВВС) осуществляется непосредственно со свободной поверхности стекла в результате оптимального регулирования ее вязкости (с целью образования луковицы) путем экранирования узла формования (зеркала стекла) оградительными устройствами и водяными холодильниками. При этом для формования и удерживания бортов ленты по ее краям устанавливают по паре бортоформующих роликов принудительного вращения, а в остальном процесс аналогичен лодочному вытягиванию. Этот способ обеспечивает более высокое качество поверхности ленты стекла, чем метод ЛВВС, однако из-за неоднородности химического состава стекла, колебаний температуры по поверхности вытягиваемой ленты стекла часто приводит к большим оптическим искажениям в стекле. Методом вертикального вытягивания изготавливают бесцветное и цветное (окрашенное в массе) стекло.

Обычная толщина тянутого стекла — от 2 до 12 мм, однако в строительстве рекомендуется применять стекло толщиной не менее 3 мм.

Характеристики

Листовое стекло может быть неотполированным и полированным, цветным и бесцветным, однако оно никогда не бывает абсолютно прозрачным.

Применение

Листовое стекло применяется в строительстве (оконное стекло, стеклянные двери, перегородки) и в производстве мебели (изделия из стекла, стеклянные полочки, столы).

Также из листового стекла производятся стекла многих других свойств:

• теплосберегающее (низкоэмисионное) стекло, применение которого в остеклении зданий, позволяет сократить потребление теплоэнергии на 30-50 %
• закаленное стекло (сталинит), имеющее в 5 раз большую, чем обычное стекло, прочность, в том числе термическую. При разрушении закаленного стекла образуются мелкие осколки с тупыми краями, что позволяет значительно сократить риск травмирования людей
• многослойное стекло (в том числе строительный и автомобильный триплекс), при разбивании такого стекла осколки не разлетаются, оставаясь скрепленными вместе полимерной композицией, то есть безосколочное стекло
• зеркальное полотно — стекло способное отражать окружающие предметы и визуально увеличивать пространство
• тонированное стекло, ограничивающее пропускание с солнечного света и ультрафиолетового излучения

Российские производители листового стекла

Красногвардейский Стекольный Завод (пос. Красногвардейский)

Производство листового стекла

Борский Стекольный Завод (г. Бор, Нижегородская область)

Специализация ОАО «Борский стекольный завод», входящего с 1997 года в состав международного концерна Asahi Glass Company выпускает листовое стекло, автостекло и стекло специальных видов. Борский стекольный завод занимает значительную долю рынка среди предприятий производящих полированное стекло и стекло для производства стеклопакетов. Выпускаемое стекло имеет традиционно высокое качество.

Салаватский стекольный завод. (г. Салават, Башкирия)

ОАО «Салаватстекло» производит качественное листовое стекло, сертифицированное по российским и международным стандартам, а так же обширную номенклатуру продукции из стекла: стеклопакеты, стекло многослойное, стекло безопасное, зеркала, стеклянную тару.

Саратовский стекольный завод. (г. Саратов)

ОАО «Саратовстройстекло» входит в группу компаний «Объединенные Стекольные Заводы Саратова» и выпускает листовое стекло флоат-методом. Продукция завода сертифицирована по ГОСТ 111—2001. Наряду с выпуском продукции по ГОСТ, изготавливается стекло с маркировкой ПСП (по согласованию с потребителем).

ООО «Пилкингтон Гласс» (Московская обл., Раменский р-н)

ООО «Пилкингтон Глас» — одно из производственных подразделений компании PILKINGTON, основанной в 1826 году и с июня 2006 года входящей в группу NSG. Производит огромную номенклатуру высококачественного листового стекла флоат-методом, изобретенным А. Пилкингтоном в 1952 году.

ООО «Главербель Клин»

Построенный в 2005 году в г. Клин с участием бельгийской компании «Главербель», входящей в мировой концерн по производству стекла «Асахи Глас», специализируется на производстве и переработке листового стекла, главным образом для нужд строительного сектора. Качество выпускаемого стекла высокое.

ООО «Гардиан Стекло Рязань — Guardian» (г. Рязань)

Построенный в 2008 году, новый завод группы Guardian выпускает листовое стекло для строительных целей и специальные виды стекол. Качество выпускаемого стекла высокое.

ОАО «ВОСТЕК» (Тверская обл., пос. Фирово)

Стекольный завод «ВОСТЕК» — ведущий производитель листового стекла методом ВВС в России. Завод выпускает оконное стекло, парниковое стекло, портретное стекло, а так же специальные виды стекол. Толщина выпускаемого стекла — от 1,2 до 6,0 мм.

ЗАО «СИМВОЛ» (г. Курлово, Владимирская обл.)

Одно из старейших предприятий стекольной промышленности — ЗАО Фирма «СИМВОЛ» — выпускает листовое стекло для остекления светопрозрачных конструкции зданий, сооружений, теплиц; изготовления витрин; изготовления стекол защитных для приборов и пр.

ОАО «Кварцит стеклозавод» (Брянская область, пос. Бытошь)

ОАО «Кварцит стеклозавод», построенный в 1912 году, выпускает листовое стекло, используемое при строительстве жилых и нежилых помещений, теплиц.

ООО «Гардиан Стекло Ростов — Guardian» (г. Красный Сулин)

Построенный в 2012 году, новый завод группы Guardian выпускает листовое стекло для строительных целей и специальные виды стекол. Качество выпускаемого стекла высокое.

См. также

• Оптическое стекло
• Неорганическое стекло
• Органическое стекло
• Кварц
• Кремний
• Оптические материалы