Плотность оконного стекла

В сознании большинства людей стекло ассоциируется с чем-то очень стабильным и постоянным. Чаще всего подобное представление основывается на личном впечатлении — за время своего существования ни оптические характеристики, ни плотность стекла практически не меняются. По крайней мере, геометрические характеристики и плотность оконного стекла за десятки лет службы в оконных рамах остаются такими же, как и много лет назад.

Реальная величина плотности стеклянной массы

В стекольном производстве существует несколько десятков марок стекла, у каждой из которых своя плотность. По сути, величина удельного веса используется в качестве одной из главных характеристик, позволяющих отличать одни стеклянные заготовки от других. Коэффициент преломления у стеклянной заготовки не измеришь, а зная, какая плотность у стекла, можно легко отличить качественный материал от проблемного.

Согласно справочнику, плотность стекла равна 2,2-7,5 г/см3. Разница более чем в три раза. Для примера можно привести несколько наиболее известных марок стеклянной массы и сравнить их плотность:

• Кварцевый монолит, плотность стекла 2,2 г/см3;
• Для оконного стекла этот показатель равен 2,56 г/см3;
• Оптические марки выпускаются как средней плотности, 3-3,5 г/см3, так и тяжелые флинты с удельным весом 4,5 г/см3.

Такие стекла практически не пропускают видимый диапазон света, но обладают прекрасным светопропусканием в ультрафиолете и инфракрасном диапазоне. Для обычного человека стекло с высоким удельным весом будет выглядеть, как камень, абсолютно непрозрачный, со стеклянным блеском.

Наиболее интересная категория оконных стекол на самом может отличаться по величине удельного веса, более точный показатель, согласно технологическим картам, составляет 2,45-2,56 г/см³. Это значит, что для наиболее распространенной толщины 4 мм плотность стекла составляет 2,5 г/см³. Но даже эти сведения не дают полного представления о свойствах стеклянной массы.

На что указывает удельный вес стекла

Для того чтобы изменить плотность и структуру стеклянного листа, установленного в оконный проем или используемого в биокамине, необходимо два основных условия:

• Высокая температура, выше температуры плавления стеклянной массы на 150-200^оС. Только в таких условиях стекло начинает существенно менять свои основные свойства, в том числе плотность;
• В стеклянную массу должны быть добавлены особого рода присадки, чаще всего это окислы металлов. Чтобы увеличить плотность стекла, добавляют оксиды свинца, магния, бария, железа и тяжелых металлов.

Чем выше плотность стекла, тем больше его светопропускание и оптическая плотность. Оконное стекло со стандартной величиной удельного веса способно выдерживать нагрев без последствий до 90^оС, более легкие кварцевые могут нагреваться до 600^оС, закаленное тяжелое стекло выдерживает до 250- 300^оС.

Плотность – показатель качества

Процесс производства стекла всегда был очень сложным, стекломасса, перед тем как будет залита в форму, варится и перемешивается при большой температуре. Делается это для того, чтобы выдавить максимальное количество пузырьков воздуха и газа, растворенных в лаве.

Если стекло варится по ускоренной технологии, то его плотность может быть меньше даже показателей, приведенных в справочнике. Китайское легкое стекло имеет удельный вес в пределах 2,33-2,38 г/см³. Если стеклянный лист отечественного производства толщиной 4 мм весит 10 кг, то китайский четырех миллиметровый вариант может потянуть на 60-70 г легче.

С одной стороны, казалось бы, более легкий вариант стекла обладает ценными преимуществами:

• Ниже нагрузка на оконную раму или стеклопакет;
• Меньше теплопроводность стекла, а значит, при пониженном удельном весе меньше потери тепла через стеклянную поверхность.

Более низкая плотность легкого оконного стекла обусловлена не использованием особых добавок или технологии, а обычным дефектом – наличием большого количества растворенных в стеклянной массе микропузырьков, Из–за малых размеров их практически не видно невооруженным глазом, и определить можно только на специальной аппаратуре или по плотности материала.

Единственным плюсом материала с низким удельным весом является более высокая шумоизоляция, примерно на 10% выше, чем у стекла с обычной плотностью.

Снижение удельного веса — не единственное следствие образования дефектов. Такой материал обладает достаточно низкой механической прочностью и, главное, – обрабатывать его резаньем очень сложно, так как линия реза из-за неоднородности и различной плотности материала «виляет» на разных участках листового стекла. Через 4-5 лет дефектное стекло, уложенное в стеклопакет, может стать причиной выхода из строя целого окна.

Второй проблемой стекол с небольшим удельным весом является снижение светопропускания. Для стандартного оконного материала толщиной в 4 мм коэффициент потерь света составляет всего 8-9%, для премиум марок с плотностью 2,56 г/см³ показатель светопропускания может достигать 95%. У легких стекол с плотностью 2,37-2,4 г/см³ светопропускание на уровне 6-ти миллиметрового материала. По внешнему виду может иметь зеленоватый оттенок, а если смотреть под углом к поверхности, то внутренняя структура начинает опалесцировать подобно опалу.

Специальные виды стекол

Добиться высокого уровня теплоизоляции с помощью стекла с пониженным удельным весом практически очень сложно, мало того, такое стекло в большей части непригодно для изготовления стеклопакетов, считающихся на сегодня наилучшим способом сохранить тепло. Из-за многочисленных дефектов стекла газ, закачанный в полость между листами, быстро набирает стандартную влажность уличного воздуха. В результате стеклопакет из стекла с низким удельным весом оказывается на 30-35% холоднее обычного.

Для повышения энергоэффективности используются стекломатериалы особой структуры. Простейший вариант – теплозащитное стекло с увеличенным содержанием окислов металлов. Такой материал приобретает сероватый оттенок и увеличенную плотность матрицы, что обеспечивает снижение количества тепла, проникающего с солнечными лучами, на 10-15%. Более сложные по структуре и плотности виолевые марки стекла используются для увеличения количества ультрафиолета, проникающего с солнечным светом в помещение.

Современные способы борьбы с потерями тепла заключаются в использовании так называемого I — стекла. Такой материал изготавливается из двух стекол, с разными значениями удельного веса и разной пропускной способностью. Внутренний слой с высокой плотностью выпускает коротковолновое излучение, теплые длинные лучи отражаются внутрь помещения. Наружный дополнительно покрывают полимером с высоким удельным весом. Помимо того, что появляется возможность регулировать степень отражения излучения низкой плотности, уменьшаются теплопотери за счет снижения конвективной теплоотдачи.

Более современная версия теплосберегающего К-стекла изготавливается из двух слоев с пониженным удельным весом, между которыми находится слой металлизированного покрытия. Стекло в большей мере выполняет функцию теплоизолятора, внутреннее напыление отражает тепловые лучи, при этом направленность зависит от температуры воздуха.

При низких температурах наружная поверхность низкой плотности пропускает тепло вовнутрь помещения, второй слой отражает инфракрасное излучение обратно в дом. В жаркое время направление перепуска меняется на противоположное. В этой ситуации главным фильтром работают внутренние слои К-стекла.

Самыми легкими считаются глухие стекла с минимальным удельным весом с наполнителем из оксида титана. В данном случае плотность снижается не за счет внутренних дефектов, а за счет легкого окисла металла. В результате удается получить хороший уровень затенения без снижения прочности стеклянного листа.

Заключение

Величина удельного веса стекломатериала косвенным образом позволяет судить о том, насколько соответствуют заявленные в документах характеристики реальным показателям, таким как светопропускная способность и прочность материала. Наличие в стекле 1,1% внутренних дефектов в виде газовых включений и пузырьков снижает прочность и долговечность полотна на 10-15%. Для небольших окон это несущественно, а для огромных витрин или стеклянных дверей всегда критически важно.

• Жидкое стекло и его применение
• Сколько досок в кубе
• ДВП или оргалит
• Штукатурка короед своими руками