Производство технического стекла Безопасные и упрочненные стекла

К этой группе относятся безосколочное трехслойное стекло триплекс, закаленное стекло и стекла, упрочненные ионным об­меном. Наиболее распространены в технике первые два вида.

Триплекс состоит из двух листов стекла и эластичной прозрач­ной прокладки между ними. Оно предназначено для безопасного остекления транспортных средств, а также приборов и аппаратов, работающих при повышенном давлении, для изготовления ограж­дений в испытательных кабинах и т. п.

Изготавливают триплекс из обычного листового и полированно­го стекла толщиной 4—6 мм, иногда 7,5 мм. В качестве эластичной прокладки используют преимущественно бутафольную пленку, от­личающуюся высокой прозрачностью, свето -, морозо- и влагостой­костью, достаточной прочностью. Толщина пленки 0,35—0,5 мм.

Технология изготовления триплекса вальцовочным способом состоит из следующих операций: подготовка стекла, подготовка пленки, составление трехслойного пакета, вальцевание, автоклав­ная обработка и фацетирование.

Заготовки стекла подаются на моечно-сушильный конвейер, здесь они моются, обезжириваются, сушатся, а затем поступают на раскрой и резку. Пленка также очищается щетками, моется, про­тирается и высушивается на моечно-сушильном конвейере, после чего из нее по шаблонам вырезают форматы.

Подготовленные листы стекла, и пленка поступают на трипдексование. Основные его стадии — пакетирование (составление трехслойного пакета), вальцевание (подпрессовка) и автоклавная обработка..

Стекло пакетируют при температуре не выше 17 °С и относи­тельной влажности воздуха 50%. Вальцевание, или допрессовка, осуществляется с целью удаления из пакета воздуха. На вальцевом конвейере пакеты предварительно прокатываются в холодном со­стоянии, а затем пятикратно при постепенном повышении темпе­ратуры до 100 °С.

Подпрессованные пакеты на тележках-этажерках поступают в автоклав, где они прессуются при давлении около 2 МПа и темпе­ратуре 98—105 °С. Последняя стадия процесса — фацетирование, или обработка края путем шлифовки на фапетных станках.

Механические свойства триплекса характеризуются прочностью на удар. При ударе стальным шаром массой 0,8 кг 'с высоты 1 м образца триплекса 0,25x0,25 м² размер осколков не должен превы­шать 5 мм при общей их массе менее 0,3% массы образца. Благо­даря прочной склейке прокладка удерживает на себе осколки рас­трескавшегося стекла.

Однако триплекс имеет относительно высокую стоимость, в 2—3 раза превышающую стоимость закаленного стекла. Поэтому объем производства его сравнительно невысок.

Закаленное стекло получают из обычного стекла путем его тер­мической обработки — закалки. В результате создания в стекле равномерно распределенных напряжений повышаются, механиче­ская прочность стекла и его термостойкость. Кроме того, закален­ное стекло обеспечивает безопасный характер его разрушения, при механическом ударе такое стекло рассыпается на множество мел­ких осколков, не имеющих острых режущих краев.

Закаленное стекло широко используется для остекления транспортных средств, изготовления конструкционных и монтажных элементов в приборо­строении, строительстве, для получения упрочненной столовой по­суды и т. д. Чаще всего закалке подвергают листовое стекло толщи­ной 4,5—6,5 мм.

Технология изготовления закаленного стекла заключается в подготовке стекла, нагревании его до температуры закалки и рез­ком равномерном охлаждении.

Для получения плоских закаленных стекол из отобранных ли­стов стекла предварительно по шаблонам вырезают форматы и подвергают их механической обработке — сверлению отверстий, обработке кромок.

При нагревании изделий до температуры закалки должна обес­печиваться равномерность нагрева их поверхностей. Температура закалки всегда несколько выше температуры стеклования tg при­мерно на 80 °С. Недостаточный нагрев стекла служит причиной его разрушения при закалке, а перегрев приводит к деформации. Опре­деленное значение имеет и скорость нагрева, поскольку слишком длительный нагрев также может вызвать деформацию изделий. Листовое стекло вертикального вытягивания обычно нагревают до 630—670 °С, продолжительность нагревания для стекла толщиной 6 мм составляет 3,5—5 мин.

Степень закалки стекла определяется интенсивностью его охлаждения после температуры закалки. Наиболее распространена закалка воздухом, но охлаждающими средами могут быть также масла, расплавы солей и металлов, кремнийорганические жидкос­ти. При воздухоструйной закалке на поверхности закаляемого из­делия симметрично под давлением через обдувочные решетки подаются перпендикулярно направленные воздушные струи.

Закаленное стекло производится вертикальным и горизонталь­ным способами.

При вертикальном способе заготовки стекла нагреваются и за­каливаются в закалочных установках вертикально-щелевого типа, состоящих из электрической печи со сквозной вертикальной щелью и обдувочного воздухоструйного устройства. Заготовку стекла с помощью зажимов подвешивают к монорельсу в вертикальном по­ложении и автоматически продвигают в печь. После прогрева стек­ло автоматически перемещается в обдувочное устройство. Основной недостаток вертикального способа — отсутствие полной автомати­зации и недостаточно совершенный метод крепления листов.

Горизонтальный способ более прогрессивен по сравнению с вер­тикальным и позволяет полностью автоматизировать процесс. В этом случае предварительно обработанные листы стекла пода­ются на горизонтальный роликовый конвейер и проходят последо­вательно нагрев и обдув. Нагрев осуществляется асимметрично: сверху более интенсивно, чем снизу, в результате чего наступает частичная температурная деформация листов стекла и стекло из­гибается выпуклостью вверх, не касаясь своей поверхностью валков конвейера. При последующем асимметричном охлаждении — более интенсивно сверху, чем снизу,— листы вновь приобретают плоскую форму.

Кроме плоского, изготавливают также гнутое закаленное стекло. Его получают путем предварительного более интенсивного разогре­ва до 700—720 °С и изгибания заготовок в пресс-форме (или моллированием), а затем охлаждения в обдувочном устройстве.

У закаленного стекла предел прочности при изгибе достигает 250 МПа, что в 5 раз выше, чем у отожженного. Упругость стекла возрастает в 4—5 раз. При толщине 5 мм закаленное стекло выдер­живает удар стальным шаром массой 0,8 кг с высоты 1,2 м. Повы­шение механической прочности приводит к увеличению термостой­кости стекла.

Для стекол с малым ТКЛР и при незначительной толщине их воздушная закалка малоэффективна. В этом случае используют закалку в жидких средах.