ПЕРЕЛИВАЮЩИЕСЯ ГОРИЗОНТЫ: НОВЕЙШИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ СТЕКЛА

В современном мире стекло является одним из самых широко используемых материалов, и его производство постоянно развивается и совершенствуется благодаря новейшим технологиям. В данной статье мы поговорим о последних достижениях и инновациях в области изготовления стекла, которые позволяют улучшить качество продукции, повысить эффективность производства и расширить области его применения.

Безукоризненная чистота

Максимум чистоты может обеспечить самоочищающееся стекло, которое покрыто специальным составом, помогающим воде и грязи стекать со стекла и уменьшающим необходимость чистки.

Самоочищающееся или самоочищаемое стекло - это вид стекла, который имеет специальное покрытие или обработку, позволяющую уменьшить или устранить необходимость в его очистке вручную. Процесс производства такого стекла включает следующие этапы:

1. Подготовка стекла: обычное стекло проходит обработку для удаления загрязнений и дефектов, чтобы обеспечить равномерное покрытие будущего покрытия.

2. Нанесение покрытия: на стекло наносится специальное покрытие, которое может быть выполнено из оксида титана, серебра или других материалов. Самоочищение стекла происходит как раз благодаря этому покрытию, которое имеет свойство расщеплять грязь и воду. В результате этого процесса грязь и вода просто стекают со стекла, обеспечивая естественное очищение.

3. Сушка и отверждение: стекло с покрытием подвергается сушке и отверждению при определенных условиях для обеспечения прочности и долговечности покрытия.

Самоочищающееся стекло, также известное как стекло с низким содержанием железа или стекло с пиролитическим покрытием, применяется в различных областях, где требуется чистота и гигиена, таких как:

- Фабрики и заводы: самоочищающиеся стекла помогают сохранять санитарный порядок и гигиену на производственных объектах, где важно поддерживать чистоту стекол для обеспечения безопасности и естественного освещения.

- Медицинские учреждения: в больницах, клиниках и других медицинских учреждениях самоочищающиеся стекла используются в окнах, дверях и перегородках для обеспечения стерильности, гигиены и снижения распространения инфекций.

- Офисы и общественные здания: в офисных зданиях, торговых центрах, аэропортах и других общественных зданиях самоочищающиеся стекла применяются для создания комфортного и максимально здорового пространства.

- Рестораны, кафе и бары: здесь окна и витрины из самоочищающегося стекла обеспечивают легкость поддержания чистоты и гигиены, что важно для сохранения качества продуктов и услуг.

- Жилые дома и квартиры: в современных жилищах самоочищающиеся стекла могут быть использованы для окон, дверей, балконов и террас для создания комфортных условий жизни и сохранения чистоты и порядка.

Смарт системы

Умное стекло (или электрохромное стекло) является основным элементом стеклянной смарт системы. Это стекло может менять свою прозрачность при подаче электричества. Оно бывает прозрачным или матовым и идеально подходит для использования в окнах зданий, перегородках и даже мебели.

Процесс производства смарт стекла включает в себя несколько этапов и технологий:

1. Подготовка сырья: для производства смарт-стекла используются различные материалы, такие как оксид индия-олова (ITO), который является прозрачным проводником, полимерные электролиты и прозрачные электроды. Эти материалы смешиваются и измельчаются в порошок.

2. Формование: порошкообразные материалы затем формуются в листы или пленки заданной толщины и размера. Это может быть сделано с использованием различных технологий, таких как экструзия или литье под давлением.

3. Покрытие: листы или пленки покрываются одним или несколькими слоями прозрачного электрода на одной стороне. Это обеспечивает возможность управления проводимостью материала.

4. Нанесение электролита: на электродную сторону пленки наносят тонкий слой полимерного электролита, который играет существенную роль в изменении проводимости материала.

5. Нанесение ITO: на другую сторону пленки наносят слой оксида индия-олова. ITO обеспечивает прозрачность и электропроводность стекла.

Умное стекло применяется в различных областях архитектуры и дизайна. Среди прочего это:

- Остекление зданий. Умное стекло используется для создания динамических фасадных систем, которые могут менять степень прозрачности в зависимости от времени суток, погодных условий или даже по команде пользователя.

- Медицинские конструкции. В больницах и медицинских центрах смарт-стекло с успехом применяется для создания перегородок, которые могут становиться непрозрачными по мере необходимости.

- Конференц-залы и переговорные комнаты. В этих помещениях смарт-стекло позволяет создавать условия для конфиденциальных обсуждений или, наоборот, обеспечивать полное освещение зала.

- Торговля и реклама. Использование умного стекла в магазинах и торговых центрах помогает создавать привлекательные витрины, интерактивные дисплеи и рекламные стенды.

- Образование. В учебных заведениях смарт-стекло применяется для создания интерактивных обучающих панелей, а также для разделения пространства на зоны с различными уровнями освещенности или конфиденциальности.

Супертонкости

Супертонкое стекло - один из нестандартных и перспективных видов стеклянной продукции. Этот тип стекла производится с использованием ультратонких стеклянных волокон, что позволяет получить очень легкие и прочные конструкции. Процесс производства ультратонкого стекла, также известного как стеклянное волокно, включает следующие основные этапы:

1. Добыча и подготовка сырья: для производства стекла используются различные виды песка, кальцинированной соды, доломита и других минералов. Сырье смешивается в определенных пропорциях, затем измельчается и просеивается.

2. Плавление стекла: подготовленное сырье загружается в стекловарочную печь, где при температуре около 1200-1400 °C образуется однородная стекломасса.

3. Формование стеклянных волокон: расплавленное стекло пропускается через специальные фильеры - отверстия малого диаметра. Благодаря этому процессу, стекло вытягивается в тонкие нити, которые затем наматываются на катушки. Диаметр волокон может варьироваться от 2 до 10 микрон, а длина достигать нескольких километров.

4. Отделка и нарезка волокон: стеклянные нити проходят через систему валков, где они выравниваются, очищаются и высушиваются. Затем волокна нарезаются на необходимую длину для дальнейшего использования.

Стеклянное волокно все более широко применяется в архитектуре для создания прочных и легких конструкций. Оно может быть использовано для возведения стеклянных крыш, фасадов зданий и других конструктивных элементов. Также стеклянное волокно добавляют для укрепления бетона путем армирования. Оно добавляется в бетон во время процесса смешивания и помогает укрепить его структуру. То есть стекловолокно создает дополнительные слои армирования в бетоне, что увеличивает прочность и долговечность последнего. Такие стены из-за содержания стеклянных компонентов часто бывают светопрозрачными, и это придает интерьеру "вау-эффект".

Бережное отношение

Энергосберегающее стекло не такая уж и новинка на рынке стеклянных конструкций. Но нишу свою заняло прочно и сдавать позиции не собирается. Такое стекло имеет специальное покрытие, которое пропускает видимый свет, но отражает инфракрасное излучение, что помогает снизить затраты на отопление и охлаждение зданий.

Энергосберегающие покрытия для стекла могут быть разных видов. Например:

– Энергоотражающие покрытия. Эти покрытия отражают инфракрасное излучение, сохраняя тепло внутри здания.

– Покрытия с селективным спектром. Эти покрытия пропускают видимый свет, но блокируют инфракрасное излучение, позволяя сохранять тепло внутри здания и уменьшать затраты на отопление.

– Низко-эмиссионные покрытия. Эти покрытия предотвращают потери тепла через окна, уменьшая потери энергии.

– Тонированные покрытия. Эти покрытия могут уменьшить количество солнечного света, проникающего в здание, что может снизить потребность в кондиционировании воздуха.

– Мультифункциональные покрытия. Эти покрытия сочетают в себе несколько функций, таких как энергосбережение, солнцезащита и безопасность.

Выбор типа покрытия зависит от требований здания и климатических условий.

Стеклянное солнце

Стекло с интегрированными солнечными элементами очень востребовано в регионах с избытком солнечного освещения.  Это инновационное стекло сочетает в себе функции энергосберегающего стекла и солнечных панелей, преобразуя солнечный свет в электричество.

Стекло с интегрированными солнечными элементами (IGS) представляет собой инновационное решение в области возобновляемой энергетики, которое объединяет фотовольтаические элементы и стекло в одном материале. Это позволяет использовать традиционные стеклянные поверхности зданий для генерации солнечной энергии, одновременно обеспечивая естественное освещение и теплоизоляцию помещений.

IGS представляет собой многослойное стекло, в котором между слоями стекла размещаются тонкие слои фотовольтаических ячеек. Обычно каждый слой фотовольтаического материала имеет толщину около 100-200 микрон, что обеспечивает достаточно света для эффективной генерации энергии.

Основные преимущества IGS:

1. Экономичность: IGS использует солнечную энергию вместо ископаемых энергоресурсов, что способствует снижению затрат на покупку топлива.

2. Эффективность: IGS обеспечивает высокий уровень эффективности преобразования солнечной энергии в электричество, достигая КПД до 24%.

3. Энергосбережение: использование IGS в зданиях помогает снизить затраты на электроэнергию, поскольку большая часть энергии может быть получена прямо на месте без необходимости её транспортировки и распределения.

4. Эстетика: внешний вид зданий с использованием IGS практически не отличается от традиционного остекления, что позволяет сохранить архитектурную целостность зданий.

В трех измерениях

В настоящее время одним из самых впечатляющих вариантов стекла является 3D-стекло. Оно позволяет создавать объемные изображения на стекле, что делает их идеальным выбором для витрин, окон и других коммерческих применений.

3D-стекло - это тип стекла, которое используется в архитектуре и дизайне интерьера для создания визуальных эффектов. Оно может быть прозрачным или цветным и имеет несколько особенностей:

1. Объемный эффект: 3D-стекло создает трехмерный эффект, благодаря своей изогнутой или текстурированной поверхности. Это прекрасный способ доя создания уникальных и интересных дизайнерских решений.

2. Светопропускание: несмотря на свою трехмерность, 3D-стекло сохраняет высокую степень светопропускания, что делает его идеальным для использования в качестве окон, дверей, перегородок и других элементов интерьера.

3. Безопасность: 3D-стекло изготавливается из высокопрочных материалов, которые обеспечивают его устойчивость к ударам и механическим воздействиям.

4. Легкость монтажа: благодаря своей конструкции и технологии производства, 3D-стекло достаточно легко устанавливается и не требует специальных инструментов или навыков для этого.

5. Экологичность: материалы, из которых изготавливается 3D-стекло, являются экологически чистыми и безопасными для человека и окружающей среды.

6. Энергосбережение: 3D-стекло может также использоваться для улучшения энергоэффективности зданий, так как оно обладает хорошими теплоизоляционными свойствами и помогает сохранять тепло внутри помещения.

Без следа

Безусловно, фурор среди приверженцев экологического подхода к потреблению вызывает биоразлагаемое стекло. Биоразлагаемое или компостируемое стекло – это тип стекла, которое разлагается в естественной среде в течение определенного периода времени, обычно от нескольких месяцев до нескольких лет. Этот процесс происходит благодаря добавлению в стекольную массу специальных веществ, таких как растительные волокна, во время его производства.

Биоразлагаемые стеклянные изделия обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными аналогами:

- Экологичность и сокращение отходов: такие изделия не наносят вреда окружающей среде, так как после их использования они разлагаются на безопасные для природы компоненты. В отличие от обычного стекла, биоразлагаемые изделия не образуют мусор на свалке и не загрязняют окружающую среду.

- Экономичность: производство биоразлагаемого стекла требует меньше энергии и ресурсов по сравнению со многими другими видами стекла, что делает его более экономичным вариантом.

Однако у биоразлагаемого стекла есть и некоторые недостатки, которые следует учесть. В основном это цена: биоразлагаемые стеклянные продукты обычно стоят дороже обычных из-за использования специальных добавок и материалов.

Лазерные сложности

Одна из самых высокотехнологичных технологий - это лазерно-ассистированное формование стекла (LASF). Данная технология позволяет создавать сложные трехмерные формы из стекла с использованием лазера для контроля процесса формования. Это инновационный метод, который использует высокоэнергетический лазерный луч для изменения формы стеклянных заготовок. Этот процесс позволяет создавать сложные и уникальные структуры из стекла, которые невозможно получить традиционными методами формования.

Процесс LAS заключается в использовании лазерного луча, который фокусируется на поверхности стеклянной заготовки. Под воздействием лазерного излучения стекло нагревается до температуры плавления или размягчения, что позволяет ему принимать нужную форму под действием гравитационных сил или под давлением специальных форм. После охлаждения стекло сохраняет новую форму.

Основными преимуществами этого метода являются:

1. Возможность создания сложных трехмерных структур с высокой точностью и качеством поверхности.

2. Уникальность получаемых изделий, так как процесс является полностью контролируемым и позволяет изготавливать изделия практически любой формы.

3. Высокая производительность процесса, позволяющая обрабатывать большие объемы стекла.

4. Уменьшение количества отходов за счет использования стекла с дефектами и включениями.

5. Экологичность и энергосберегаемость, так как в процессе формования стекла не используются дополнительные материалы или химические реактивы.

Однако у метода LAS есть и некоторые недостатки, такие как высокая стоимость оборудования и необходимость высококвалифицированного персонала для работы с лазерными установками.

Резюме

Как уже устоявшиеся, так и новейшие технологии современного производства стекла продолжают развиваться, требуя инновационных подходов и решений. Благодаря использованию автоматизированных систем, энергосберегающих методик и экологически чистых материалов, стекольная промышленность обеспечивает производство высококачественной продукции, удовлетворяющей разнообразные потребности современного общества.  Постоянное совершенствование технологий позволяет создавать уникальные продукты, которые меняют наше представление о возможностях применения стекла в повседневной жизни.