Строительные стеклопакеты. Что это такое?

Итак, стеклопакет, что это такое? Многие ошибочно называют стеклопакетом саму светопрозрачную конструкцию, однако это не так. Стеклопакетом называется элемент, в котором два или более стекла, герметично соединённых друг с другом при помощи специальной дистанционной рамки внутри которой налодится адсорбент, а также внутреннего и внешнего герметиков, образуют замкнутую полость, заполненную осушенным воздухом или другими газами (Ar- аргоном, Kr- криптоном, гексафторидом серы), первые два из вышеназванных газов применяются в программах энергосбережения, гексафторид серы для повышения звукоизоляции, к сожалению в России и Европе не применяется. При этом аргон является наиболее распространённым и дешёвым газом). Остановимся немного на истории появления стеклопакета. Первый патент на производство стеклопакетов был выдан в 1865 году. Однако, их промышленное производство началось только в 1934 году в Германии со стеклопакетов марки CUDO, применённых для остекления железнодорожных вагонов. В 1938 году на рынке под маркой Thermopane появились стеклопакеты, состоявшие из стёкол и свинцовой распорной рамки, спаянных между собой по контуру. Производство этих стеклопакетов было впервые освоено в США. В 1950 году были впервые изготовлены стеклопакеты с эластичным уплотнением. В них была использована алюминиевая пустотелая рейка, заполненная осушительным средством и уплотнённая полисульфидным герметиком Thiokol. А 1970 год считается годом рождения современного стеклопакета, имеющего двойную герметизацию. Сегодня по этой технологии производится 90% всех стеклопакетов. Конструкция стеклопакета , наиболее распространённая в настоящее время, показана на рисунке:

1- стекло; 
2- дистанционная рамка (алюминиевый, пластиковый (входит в стандарную комплектацию Энергопакета, устанавливаемого в большинство окон Центр Окон или гальванизированный стальной профиль); 
3- осушитель (селикагель); 
4- внутренний бутиловый герметик (лента или мастика); 
5- внешняя герметизирующая мастика

Как делают стеклопакеты? Вначале на дистанционную рамку слоем приблизительно 3 мм, методом экструзии при температуре 120-140 градусов наносится термопластичный однокомпонентный бутиловый герметик (полиизобутилен) или вручную с катушек наклеивается бутиловая лента (шнур). На этом же этапе дистанционная рамка заполняется осушителем (так называемым молекулярным ситом, веществом, близким по свойству к известному в быту силикагелю), поглощающим влагу из воздуха, заполняющего воздушную прослойку. Интересный факт, если развернуть всю молекулярную решётку одной гранулы молекулярного сита, а она имеет диаметр примерно один миллиметр, то получится поверхность равная по размерам стандартному футбольному полю. К предварительно обработанной рамке с двух сторон приклеиваются стёкла. Далее стеклопакет попадает на обжимной пресс. На следующем этапе на автоматическом оборудовании или вручную наносится внешний герметик. Применяемые внешние герметики можно условно разделить на два основных класса- эластичные двухкомпонентные полисульфидные герметики (бутил+тиокол), твердение которых осуществляется за счёт химической реакции между составляющими и однокомпонентные герметики на основе синтетического каучука, расплавление и отверждение которых являются физическими процессами (технология хот-мелт). За счёт использования осушителя воздух, находящийся внутри стеклопакета полностью обезвоживается, и таким образом устраняется возможность выпадения конденсата между стёклами. Появление конденсата в межстекольном пространстве стеклопакета в процессе эксплуатации свидетельствует о грубых нарушениях, допущенных при его производстве- неполной герметизации или отсутствии осушителя. Распространённое мнение, что внутри стеклопакета находится вакуум является ошибочным, межстекольные пространства заполнены только осушенным воздухом. Иногда при повышенных требованиях с тепло- и шумо- защите в межстекольные пространства закачиваются инертные газы. Заполнение промежутка между стёклами газом осуществляется через специальные отверстия в дистанционной рамке в двух противоположных углах, которые затем герметизируются. Следует отметить, что на протяжении всего расчётного периода эксплуатации стеклопакета происходит постепенна утечка газа из внутренних камер, о обратно- диффузия водяного пара, через микротрещины в герметике, вызванные напряжениями в краевой зоне ( по контуру примыкания стёкол к дистанционной рамке) под действием перепада давлений и температур. Для компенсации напряжений в краевой зоне необходим герметик с высоким модулем упругости, хорошо воспринимающий растягивающие усилия. В связи с этим можно также отметить, что прочностные свойства применяемого герметика определяют стабильность геометрических свойств стеклопакета. В этом отношении существенным недостатком герметиков хот-мелт следует считать размягчение при высоких температурах, которые могут быть вызваны воздействием солнечной радиации. Следовательно, можно говорить о том, что применение стеклопакетов с такими герметиками недопустимо в заполнении светопрозрачных кровель- где стеклопакет, установленный под уклоном , подвергается перегреву от солнца. В этом случае возможно сползание стёкол и, соответственно разрушение стеклопакета. В стеклопакетах, устанавливаемых в окна Центр Окон используется только двухкомпонентный герметик. В зависимости от теплотехнических, звукоизоляционных , конструктивных, охранных и др. требований, в конструкции стеклопакета могут применяться два стекла, три стекла, четыре стекла или два стекла и тонкая полимерная плёнка вместо третьего и т.п. Межстекольное пространство может заполняться, как мы уже говори в нашей статье газами- аргоном, неоном, криптоном, гексафторидом серы. Наиболее распространён аргон. Он, кстати входит в стандартную комплектацию Энергопакета, который, устанавливается в большинство окон, выпускаемых на заводе Центр Окон. Эстетические качества окна в соответствии с требованиями Заказчика могут быть значительно улучшены за счёт установки внутри стеклопакета декоративных раскладок, имитирующих фальш-переплёты. Раскладки отличаются по ширине и по вариантам окраски, наиболее распространены золотистые раскладки глянцевые и матовые шириной 8 мм. Так же раскладка может быть 18 и 26 мм, с вариантами окраски «под дерево» . Вариантов рисунков раскладок может быть бесчисленное множество, от банальной решётки до сложных переплетающихся изогнутых линий.

Небольшая техническая справка. Что означают буквенные сокращения в маркировке стеклопакета? Разберём на примере. Самая распространённая конфигурация в компании Центр Окон 4М1-14-4М1-14-4М1. 
4- толщина стекла
М1- стекло высшего сорта марки М
14- толщина дистанционной рамки(на самом деле она 13.5, но принято писать на 0,5 мм больше)
Какие могут встретиться ещё обозначения? 
К-стекло с твёрдым низкоэмиссионным покрытием, полученное по технологии In-Line
I-стекло с мягким низкоэиссионным покрытием, полученное по технологии Off-Line
При наличии газа в одной или двух воздушных камерах к цифре, обозначающей толщину дистанционной рамки дописывают общепринятое химическое обозначение закаченного газа, например Ar.

Следующая часть нашего экскурса в мир стеклопакетов будет посвящена стеклу, одному из основных конструктивных элементов стеклопакета. Стекло представляет собой находящуюся в застывшем состоянии жидкость. Стекло- аморфное вещество, которое не обладает в твёрдом виде свойствами кристаллического вещества. Не имеет собственной точки плавления, а переходы из жидкого состояния в твёрдое и наоборот происходят в широкой температурной области, которая для стекла обычно составляет 500 градусов Цельсия. История применения стекла в строительстве сравнительно молода и берёт свой отсчёт с конца позапрошлого столетия , несмотря на то, что стекло как конструктивный материал известно человечеству с древнейших времён. Не будем утомлять читателя сведениями о раскопках, в которых были обнаружены частички стёкол, ведь самая первая находка датируется 7000 г. до н.э., а сразу перейдём к современным методикам и вариантам стёкол. Производство совремённых стёкол происходит по так называемому флоат-методу, разработанному и запатентованному в 1959 году английским изобретателем Аластером Пилкингтоном. При этом процессе стекло поступает из печи плавления в горизонтальной плоскости в виде плоской ленты через ванну с расплавленным оловом на дальнейшее охлаждение и отжиг. Огромным преимуществом флоат-метода, по сравнению со всеми предыдущими, является, кроме всего прочего, более выскокая производительность, стабильная толщина и качество поверхности. По качеству поверхности такое стекло не уступает полированному, -флоат-процесс вытесняет технику шлифовки и полировки стекла. Флоат-стекло характеризуется исключительной ровностью и отсутствием оптических дефектов. Наибольший размер получаемого стекла, как правило, составляет 5100-6000 ммХ 3210, при этом толщина листа может быть даже меньше двух миллиметром и достигать 25 мм. Получаемое стекло может быть прозрачным, окрашенным или иметь специальное нанесённое покрытие. Стекло, получаемое при помощи флоат метода, называется флоат-стеклом, и в настоящее время является наиболее распространённым типом стекла. Техническая справка. Вес одного квадратного метра стекла толщиной 1 мм составляет 2,5 кг.

Какие же бываю стёкла? Наибольшее распространение в строительстве получили следующие виды стёкол:

Окрашенное в массе стекло
Изготавливается из сырьевых материалов, в которые добавляются различные вещества до получения желаемого цвета. Наиболее распространёнными являются цвета- промежуточный между бронзовым и коричневым, серый, зелёный и синий. При этом можно изготавливать и стёкла других цветов. Окрашенные в массе стёкла известны также как солнцезащитные или абсорбирующие стёкла, поскольку такие стёкла поглащают (абсорбируют) сами по себе, больше солнечной тепловой энергии и света, чем обычные прозрачные. Всегда следует помнить, что светопропускание у таких стёкол ниже, чем у прозрачных.

Низкоэмиссионные стёкла. Определяющей идеей в низкоэмиссионных технологиях является напыление на поверхность флоат-стекла проводящего покрытия из цветных металлов или полупроводниковых оксидов, содержащего свободные электроны. За счёт электропроводимости и явлений интерференции, вызванных наличием в покрытии свободных электронов, могут быть получены стёкла, предназначенные для выполнения следующих функций: -сокращение потерь тепла помещением за счёт отражения тепловых волн в инфракрасном диапазоне. -отражение солнечной радиации -защита помещения от электромагнитного излучения и радиоволн -отражение излучения в видимом диапазоне Напыление может наноситься как на прозрачные стёкла, так и на стёкла, окрашенные в массе, при этом возможно получение таких специфических конструкций как электрообогреваемые стёкла или антистатичные стёкла. Различают твёрдое покрытие на основе оксида олова и мягкое покрытие на основе серебра. Стёкла с твёрдым покрытием обозначаются термином К-стёкла, покрытие наносится непосредственно на одной из стадий производства (on-line) за счёт химической реакции пиролиза (разложение вещества под действием высоких температур). Во время этой реакции слой оксида олова оседает на поверхности горячего стекла, становясь неотделимой его частью. При этом образуется крепкое и прочное металлическое покрытие, обладающее химической, механической и термической стойкостью, равноценной стеклу без покрытия. Мягкое покрытие наносится на готовое флоат-стекло и удерживается на нём силами молекулярного воздействия. Состоит из нескольких тонких слоёв, выбор которых зависит от требуемых характеристик остекления- излучательной способности, светопропускания, а также оптических свойств- удаления нежелательного отражения. В отличие от твёрдых покрытий «мягкие» ограниченно устойчивы по отношению к погодным и температурным воздействиям. Однако, при установке в стеклопакете- покрытием в сторону воздушной камеры, имеют долговечность, сопоставимую с «твёрдыми» покрытиями.

Закалённые и Ламинированные стёкла.
При использовании стекла в светопрозрачных конструкциях с повышенным и требованиями к безопасности (стеклянные крыши, наклонные остеклённые плоскости фасадов, первые этажи зданий, офисные перегородки и т.д.) применяют закалённые или ламинированные стёкла. Закалкой называют процесс термоупрочнения стекла, основанный на специфике его физических свойств. Как уже отмечалось, на температурной шкале стекло не имеет определённой точки затвердевания, при которой оно переходило бы из жидкого состояния в твёрдое. Поэтому его можно нагревать до температуры чуть выше той , при которой молекулы, как в вязкой жидкости, ещё способны к пластическому сдвигу без появления внутренних напряжений. Если стекло нагреть так, чтобы весь его объём имел одинаковую температуру (чуть выше 570 º C), а затем быстро охладить, то поверхность его затвердеет, в то время как внутренний слой ещё останется пластичным. При дальнейшем постепенном охлаждении затвердеет и внутренняя часть. Однако она не сможет сжиматься с той же силой, как до закалки, поскольку внешнее, уже затвердевшие слои стекла не смогут деформироваться без возникновения напряжений. Таким образом, в результате термической обработки, которая заключается в нагревании стекла до температуры закалки и последующем быстром охлаждении, наружные слои его приходят в состояние сильного сжатия , а внутренние в состояние растяжения . В результате в стекле образуется система напряжений, обеспечивающая его высокую механическую и термическую прочность по сравнению с обычным стеклом, которое может воспринимать только небольшие растягивающие усилия. При разрушении закалённое стекло распадается на мелкие округлой формы осколки, которые не имеют острых режущих граней.
Под общим термином ламинирование понимают изготовление многослойных конструкций из стекла при помощи поливиниловой плёнки или специального жидкообразного материала- смолы, а изготовленные таким образом конструкции называют ламинированными стёклами. Ламинированное стекло может состоять из нескольких слоёв одинаковых или разных по толщине и типу стёкол, которые могут быть прямыми или криволинейными в соответствии с заданной формой . толщина полученного ламинированного стекла зависит от количества стёкол и их толщины, а также от толщины ламинирующих слоёв.

Наиболее распространённым типом ламинированного стекла, применяемого в оконных конструкциях различных классов безопасности, является так называемый триплекс- конструкция из двух стёкол и промежуточного ламинирующего слоя. В отдельных случаях возможно наклеивание плёнки на стекло с одной стороны, так называемая односторонняя ламинация. Основным достоинством ламинированных многослойных конструкций из стекла является безопасность при разрушении. Поскольку при разрушении осколки стекла остаются висеть на эластичной плёнке, не возникает опасности образования осколков стекла, способных нанести травму, при установке со стороны помещения триплекс препятствует разрушению и порче предметов находящихся вблизи оконного проёма при разрушении (разбитии) стеклопакета. При помощи ламинирования можно изготавливать конструкции, которые могут служить в качестве стёкол, защищающих от взлома и взрывной волны, а также пуленепробиваемых, ударопрочных и огнезащитных стёкол. Ламинированные стёкла хорошо защищают также и от УФ излучения . При этом необходимо отметить, что ламинирование (в отличие от закалки) не увеличивает механическую прочность.

Армированное стекло. К стёклам к которым предъявляются повышенные требования по безопасности и которые подвергаются систематическим ударным нагрузкам относят так называемые армированные стёкла. Армированным листовым стеклом называют стекло в середину которого параллельно его поверхностям в процессе формования непрерывной ленты способом горизонтального проката помещена сварная светлая металлическая сетка с ячейками прямоугольной формы. Поверхности листового армированного стекла обычно бывают коваными, одна из поверхностей может быть узорчатой или рифленой. Армирование не увеличивает механическую прочность стекла и даже снижает её примерно в 1,5 раза, но сетка не позволяет осколкам стекла разлетаться и выпадать из переплётов при механических повреждениях, а так же при воздействии высоких температур.

Узорчатое стекло. Узорчатым называют листовое стекло, вырабатываемое способом горизонтального проката и имеющее на одной или обеих поверхностях чёткий рельефный закономерно повторяющийся узор глубиной 0,5-1,5 мм. Если узор только на одной поверхности листа, другая остаётся кованой. Узорчатое стекло обеспечивает полное или частичное рассеивание падающего на него света и обладает высокими декоративными качествами.

Декор стеклопакета.
Являясь по своей сути сложным техническим устройством, предназначение которого- энергосбережение стеклопакет может иметь вид достаточно привлекательный с точки зрения современного дизайна вид. На сегодняшний день в доступности для покупателей имеются следующие опции.
Декоративные раскладки. Бывают как внешними, так и внутренними. Внешние неотъемлимо приклеиваются к внешним стёклам стеклопакета, создают имитацию нескольких (по количеству полученных ячеек) оконных заполнений. Иногда, дабы создать полную видимость применения не одного целого стеклопакета, а множества маленьких, внутри воздух камер устанавливаются имитационные дистанционные рамки. Внутренние раскладки подразделяются на две основные группы. Это дистанционные раскладки 8 мм, белого и золотого цветов, и раскладки более широкие 18 и 26 мм. У последних цветовая гамма более обширна и включает в себя практически все имитации пород дерева.
Декоративные раскладки соединяются практически под любым углом и гнутся по любому радиусу.

Витражи.
Для клиентов ценящих шарм и неповторимость залитых цветным светом помещений предлагаются современные витражи . Область применения широка- от кухонь до каминных залов, от музеев до отелей и гостиниц. В отличие от витражей, изготовленных по старым технологиям современные достаточно дёшевы, имеют чёткие прокрасы и раскладку. Библиотека имеющихся в базе вариантов практически бесконечна. Но по желанию заказчика может быть разработан и эксклюзивный дизайн.

Фацет.
Для придания краям стеклопакета утончённости, дабы подчеркнуть форму и добавить переливчатость и преломление света применяют фацетирование кромки. 
Предварительно, до момента сборки стеклопакета на одном или двух стёклах снимается фаска широной 40 мм. Эффект просто потрясающий.

Статья подготовлена по материалам Учебника «Проектирование современных оконных систем гражданских зданий», собственных наработок, справочника, написанного коллективом авторов под руководством проф. Дроздова В.А.