Изготовление стекла
Стекло — это неорганический хрупкий материал, используемый в различных сферах повседневной жизни. Изготавливается из разных материалов, от которых зависят его свойства. Разберем подробнее, как именно устроено производство.
Состав стекла
Стекло выполняется чаще всего из сырья, которое проходит плавление при высоких температурах. Основным компонентом выступает песок, хотя в техническом плане это все-таки кварц или диоксид кремния. К нему добавляют прочие составляющие, например:
- кальцинированная сода;
- доломит;
- известняк;
- стеклобой;
- прочие химикаты.
Для производства стекла осуществляется охлаждение компонентов, которые вначале были расплавлены при температуре от +300 до +2500 градусов. Скорость такая, что не допускается формирования заметных кристаллов. Интересно, что для работы бывает достаточно исключительно и песка, но тогда приходится повышать температуру. Именно по этой причине для модификации используется сода. Например, известняк повышает прочность. Оптимальный состав такой: 75% кремнезема, 10% извести и 15% соды.
Какими могут быть изделия из стекла
Изделия из стекла бывают разными. Условно они делятся на такие группы:
- прозрачные и непрозрачные;
- цветные и бесцветные;
- люминесцированные;
- поглощающие или отталкивающие ультрафиолет.
Неорганическое стекло отличается высокими механическими, химическими и тепловыми характеристиками. Стоит отметить, что, хоть материал и очень чувствителен к повреждениям, сопротивление сжатия у него аналогично таковому у чугуна. Повысить прочность можно при помощи закалки, химической или термической обработок. Благодаря этому устраняются микротрещины, которые возникают под воздействием окружающей среды.
В России производство стекла основывается на следующих процессах:
- подготовка сырья;
- формирование шихты;
- варка;
- охлаждение;
- отжиг и обработка.
Все процессы тщательно отработаны, за счет чего готовые изделия получаются высокого качества.
Этапы производства
Чаще всего стекло изготавливается из таких веществ, как кремнезем, SiO2 и Na2CO3. При производственной необходимости составы могут обогащать дополнительными модификаторами. Для осветления, например, берут сульфаты, хлорид натрия, нитрат аммония и так далее. Перед началом изготовления все компоненты просеивают и сушат. Затем их смешивают, пока масса не станет однородной. При необходимости осуществляется дополнительное измельчение.
Далее шихта отправляется в печь, которая применяется специально для варки стекла. Нагревание позволяет испарить остаточные частички воды. В это время происходит разложение абсолютно всех компонентов. По мере увеличения температуры наступает плавление силикатов. В процессе они формируют непрозрачную массу. Заканчивается этот этап сразу после того, как температура доходит до 1200 градусов. В этот момент стекло приобретает прозрачность.
Далее идет стеклообразование. В ходе этого процесса зерна кварца растворяются в силикатном расплаве, в результате чего возникает однородная масса. Идет это несколько медленно, занимает до 90% времени провара шихты. Когда масса достигает температуры 1500-1600 градусов, происходит удаление газов.
Еще один этап производственного процесса — осветление. Для этого добавляются специальные компоненты, которые способствуют уменьшению поверхностного натяжения стекломассы. Расплав хорошо перемешивают специализированным оборудованием. Вместе с этим процессом проводится гомогенезация.
Завершающий этап — охлаждение. Необходимо соблюдать вязкость массы, которая позволит в дальнейшем сформировать требуемую продукцию. Температура в процессе держится на уровне 700-1000 градусов. Тут очень важно медленно и аккуратно ее уменьшать. Создание различных изделий из стекломассы осуществляется механическим способом на специальном оборудовании.
Что такое шихта
Производство стекла стартует уже в карьере. Кварцевый песок необходимо тщательно очистить, чтобы готовое изделие получилось качественным и надежным. Для очистки сырья от посторонних примесей осуществляется промывка с использованием специализированного оборудования. По завершении этого процесса песок сушат и перемещают в вибрационное сито для просеивания. Отбираются те крупинки, диаметр которых не превышает миллиметра.
Полученное сырье направляют уже на производство — в специальное хранилище. Это главный компонент шихты, но, конечно, не единственный. Сейчас при изготовлении стекла нельзя обойтись без добавок, которые укрепят его и придадут некоторые дополнительные свойства. В состав шихты обычно входят следующие компоненты:
- кремнеземное сырье;
- сода;
- доломит;
- кокс, сульфат соды;
- силикат натрия, лития или калия;
- известняк;
- полевой шпат и так далее.
Естественно, перед использованием компоненты тщательно подготавливают и смешивают при определенных условиях. Еще в шихту могут добавлять иногда измельченное битое стекло. Такое сырье не требует никаких дополнительных обработок, что делает производство лишенным отходов.
О стекломассе
Как только смесь будет готова, ее отправляют в печь для варки стекла. Там температура поддерживается на уровне 1600 градусов. По достижении шихтой жидкого состояния, она перемещается в другую часть печи, а на ее место устанавливают новую партию. Интересно, что данный процесс не останавливается. Каждую минуту может подаваться до полутора тонн материала.
На следующем участке температура снижается до 1000 градусов. Материал становится более однородным, из него удаляют газы. По готовности стекломассу оставляют остывать, за счет чего она становится вязкой. Далее можно переходить к формированию.
Силикатное стекло
Силикатное стекло встречается нам каждый день. Из него изготавливают самые разные вещи: посуду, предметы декора, очки, лампы накаливания, окна и многое другое. Производится оно путем плавки двуокиси кремния при температуре 1700 градусов. В итоге получается материал, который характеризуется прекрасной светопропускаемостью, стойкостью к низким температурам и отсутствием взаимодействия с химикатами. Надо отметить, что он еще и хорошо сверлится, полируется или шлифуется.
Силикатное стекло, помимо уже упомянутых сфер, используется в авиации и судостроении. С его использованием изготавливают кабины, делают фонари и устройства, отвечающие за визуальный контроль. Указанный материал прекрасно подходит для изоляции.
Листовое стекло
Для изготовления листового стекла берут два основных компонента — карбонат натрия и кварцевый песок. Масса размещается в специализированной ванне, в которой также находится расплавленное олово. При этом сам материал может быть нескольких типов:
- термостойкий;
- огнестойкий;
- защищенный от воздействия тепла;
- закаленный;
- стойкий к механическим воздействиям;
- ламирированный.
Из этого следует, что листовое стекло можно использовать в разных сферах, но чаще всего — в строительстве или для обустройства автомобилей. В последней отрасли без него обойтись вообще невозможно.
Лобовые стекла
Лобовое стекло необходимо для качественной защиты салона автомобиля от внешних воздействий, проникновения внутрь осадков и пыли. Оно обеспечивает находящимся внутри людям достаточный уровень безопасности. Каждый день технология производство совершенствуется. Чаще всего стекло изготавливают из материала «Триплекс». В таком случае оно будет иметь трехслойную структуру, благодаря которой не разлетится от удара. Осколки будут удержаны армирующей пленкой.
Еще один вариант — «Сталинит». Тут в основе лежит специализированная процедура закаливания, за счет которой прочность стекла значительно повышается. При ударе оно разлетается на мелкие осколки, которые тоже не вредят людям. Но к такому материалу прибегают довольно редко.
Сама технология производства начинается с разметки по конфигурации и геометрическим размерам. Но проводится только надрез, по которому затем продвигается специализированная горелка, согревающая стекло до необходимой температуры. Это приводит к тому, что оно лопается вдоль линии. Затем кромки обрабатываются специализированными абразивными лентами, а материал промывают мыльным раствором для избавления от остатков грязи и пыли. После покрывают раствором, защищающим от слипания.
Как только эти этапы будут пройдены, специалисты проверяют, насколько качественный и крепкий получился материал. Потом два стекла соединяют друг с другом, и им придается необходимая форма, специфическая для конкретной марки автомобиля. Конструкцию кладут в печь, прогреваемую до температуры 760 градусов, что придает стеклу пластичность. Охлаждение проводится аккуратно и медленно, а после затвердевания между заготовками вставляют прозрачную пленку. Все эти процессы, естественно, автоматизированы, так что можно получить несколько идентичных изделий.
Способы производства стекла
Стекло — это твердое вещество, которое активно используется в различных строительных работах. Оно способно пропускать солнечный свет, не давая при этом теплу выйти изнутри. Чаще всего из него изготавливают окна, витрины, перегородки и зеркала. Листовые стекла обрабатывают в специализированных печах, что закаляет его, то есть придает ему увеличенную прочность. Укрепленные варианты нередко применяются для остекления лоджий и балконов. Если вдруг они повредятся, то от них не будет опасных острых осколков.
Современное производство стекла предлагает потребителям различные модели. Существуют даже энергосберегающие, солнцезащитные и армированные. В первом случае применяется тонкое прозрачное покрытие с высокой проводимостью тепла. Свет оно пропускает очень хорошо, что идеально для отопительного сезона.
Солнцезащитные стекла многократно тонируются для достижения идеального результата. Их применяют для фасадов, включают в состав стеклопакетов. Они способствуют повышению комфортности проживания в доме. Иногда встречаются при производстве аквариумов и витражей.
Армированные стекла хороши для обустройства окон или перегородок. Они отличаются высокой стойкостью к огню благодаря наличию специальной сетки из металла.
Изготовление цветного стекла
Цветное стекло может быть изготовлено различными способами, от которых зависит окончательный оттенок. Первая технология предполагает окрашивание в массе. Она довольно проста и практически ничем не отличается от производства обычного материала. В сырье добавляют разные красители, а также обязательно устанавливается строго заданная температура. Минус — высокий расход средств для придания желаемого оттенка.
Вторая технология уже сложнее, зато краситель уходит более экономно. Стекло изготавливается из двух слоев: первый — простой прозрачный лист, второй — либо тонкий крашеный, либо цветная оксидная пленка. Очень важно следить за линейным коэффициентом, он должен быть абсолютно одинаковым.
Особые виды стекла
Существуют особые виды стекла, которые могут использоваться в разных сферах и для разных целей. Разберемся подробнее в этом вопросе:
- Плоское стекло. Чаще всего его используют в окнах, дверях, автомобильных стеклах и так далее. Для изготовления жидкий материл доводится до желаемой толщины, а потом охлаждается и сгибается при необходимости. Стеклопакеты соединяют сразу несколько панелей в одну систему.
- Стеновые стеклоблоки. Для изготовления берут две разных половинки, которые спрессовывают и отжигают вместе. Их используют в архитектурной сфере для обустройства стен, люков и так далее. Стоит отметить, что такие изделия отличаются эстетичностью.
- Бронированное стекло. Оно является пуленепробиваемым и применяется в различных сферах промышленности. Выполняется из многослойного стекла, для изготовления которого прибегают к реализации специальных технологий. Подобный материал идеален для повышения безопасности: например, в ювелирных магазинах, банках.
- Кварцевое стекло. Считается одним из самых ценных. Выполняется из природного кристалла, который измельчают до гранулята и расплавляют. Чаще всего используется для изготовления деталей точной механики — например, кварцевых часов, контейнеров химических реагентов, лабораторного оборудования и так далее.
- Стеклокерамика. Сначала применялась для создания зеркал и креплений телескопов. Сейчас же из нее также изготавливают варочные панели и посуду. Производится путем «контролируемой кристаллизации».
- Светочувствительные стекла. Они позволяют получить картинку через образование микроскопических частиц из металла после воздействия электромагнитного излучения. Считается перспективным для выполнения всевозможных сложных микросхем.
- Стекловолокно. Расправленный материал пропускают через очень тонкие отверстия, в результате чего формируются нити, которые потом сплетаются друг с другом или остаются в пухлом веществе, применяемом для изоляции тепла или звука. Из стекловолокна делают различное спортивное оборудование, корпуса лодок и прочее.
- Жидкое стекло. Используется для заполнения пор и различных недостатков. Оберегает поверхности от воздействия влаги и солнца, а также прочих потенциально опасных факторов.
- Хрусталь. Из этого вида стекла выполняются элементы декора, имеющие красивый блеск.
- Богемское стекло. Производство ведется в Чехии и Силезии. Резка и гравировка производятся вручную.
- Оптическое стекло. Встречается в разных сферах: медицине, астрономии, фотоаппаратуре и так далее. Производство считается довольно сложным процессом, поскольку важна скрупулезная точность и чистота. Обработка осуществляется с помощью алмазных пил. Стандарты должны строго соблюдаться, в противном случае будет брак.
- Гнутое стекло. Зачастую применяется для витрин, необычных полок и мебели. Материал получают посредством медленного нагрева полотна до 650 градусов. Он смягчается и под собственным весом сгибается. Сам процесс занимает от двух до двадцати часов.
Технология производства стекла не стоит на месте и регулярно совершенствуется. Благодаря этому готовые изделия приобретают все более высокое качество. Знание особенностей создания стекла поможет выбрать самый качественный и подходящий для конкретной ситуации вариант.
Государственный настрой
По мнению игроков строительного рынка, государственные органы должны стимулировать бизнес к использованию энергоэффективных решений.
Российские власти за последние несколько лет утвердили ряд законодательных и нормативных документов, направленных на повышение энергоэффективности и энергосбережения, в том числе в строительной сфере и ЖКХ. В частности, уже вступили в силу требования энергетической эффективности к новым зданиям.
Положительная тенденция
По словам директора по маркетингу и коммуникациям компании PAROC Таисии Селедковой, энергоэффективные технологии, как любые инновации, внедряются не сразу. «С одной стороны, чтобы подобные новшества стали массовыми или обязательными, нужны соответствующие изменения законодательного и нормативного характера. Например, Закон «Об энергосбережении» действует в России уже 10 лет. Но тренд на применение энергоэффективных технологий начал усиливаться только сейчас, в том числе из-за запуска программ реновации. Эту тенденцию отмечают и производители теплоизоляционных материалов, поскольку данные продукты выполняют сразу несколько ключевых функций: обеспечивают высокую звукоизоляцию, гарантируют высокую пожаробезопасность и долговечность», – отмечает специалист.
Руководитель направления «Энергоэффективность зданий» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Станислав Щеглов считает, что когда речь заходит об энергоэффективном строительстве, очень важно разделять его на сегменты. Строительство жилья, административных или производственных зданий – каждая из этих сфер имеет свои особенности и методы решения вопросов повышения энергоэффективности. «То, что является эффективным в одном сегменте, может вовсе не работать в другом. В целом же по набору представленных технологий энергосбережения в строительстве ситуация в России находится на достойном уровне. Развивается нормативная база – вступил в силу Приказ Минстроя РФ №1550/пр от 17 ноября 2017 года. Согласно нормативу, все проектируемые, возводимые и вводящиеся в эксплуатацию здания уже сейчас должны демонстрировать снижение потребления тепловой энергии на отопление и вентиляцию на 20%. При строительстве жилья эффективно и надежно себя зарекомендовали системы теплоизоляции внешних стен, кровли, перекрытий первого этажа, фундаментов и полов по грунту. Помимо этого, серьезно развит рынок энергосберегающих окон», – отмечает он.
Продакт-менеджер компании SP Glass Вячеслав Ганцев добавляет, что в западных странах энергоэффективные технологии уже давно задействованы в стекольной индустрии. Развивать их помогают как сам рынок, так и различные государственные меры поддержки такого производства. «В России энергоэффективные технологии в стекольной индустрии пока только начинают развиваться. В частности, сейчас вступают в силу новые требования к теплопередаче светопрозрачных конструкций – на них должны ориентироваться производители стекла и стеклопакетов, а также строители. Отмечу, что наш завод Pilkington Glass (входит в холдинг в SP Glass) с 2014 года выпускает стекла по технологии Double Silver. Они обладают отличными энергосберегающими и солнцезащитными свойствами и востребованы заказчиками», – подчеркнул специалист.
Необходима поддержка
Между тем производители строительной продукции единодушно уверены, что поддержка государства может ускорить внедрение энергоэффективных решений в отрасли.
Директор по продажам компании H+H Сергей Терехов отмечает, что со стороны государства стимуляцией энергосберегающих технологий сегодня пока что является рост тарифов на коммунальные услуги. Данная не самая приятная тенденция заставляет потенциальных застройщиков и эксплуатирующие организации задумываться над применением новых материалов, способствующих сохранению в помещениях, где присутствует человек, тепла в осенне-весенний период, а прохлады, соответственно, летом.
Государство как регулятор рынка, считает Таисия Селедкова, должно не только устанавливать «правила игры», но и способствовать внедрению новых технологий. «Сейчас такие механизмы доступны – это и налоговые льготы, специальные госпрограммы, в рамках которых ответственные застройщики могут получать кредиты по более низким ставкам. Можно проработать и механизм субсидирования строительства таких энергоэффективных объектов. Вариантов много, выбрать подходящий поможет реальная практика», – полагает она.
С этими доводами согласен и Станислав Щеглов. По его словам, государство – главный бенефициар программы энергосбережения, поэтому оно должно помогать активистам экономически. Кроме снижения налогов, можно было бы задействовать льготные тарифы на поставку энергии для владельцев энергоэффективных зданий, преференции и поддержку предприятий, производящих энергосберегающую продукцию, и др.
Мнение
Сергей Терехов, директор по продажам компании H+H:
– Как показывает наша практика, все больше потенциальных владельцев загородной недвижимости, а также часть застройщиков многоэтажных жилых домов понимает, что важен не только бюджет строительства, но и затраты на эксплуатацию дома в будущем. Понятие энергоэффективности становится вполне практическим. Пример тому – трехкратное увеличение продаж блока H+H Severin D300 (300 кг/куб. м), единственным производителем которого в СЗФО является компания H+H. Это самый теплый блок как в нашем ассортименте, так и на всем региональном рынке. Стены из данного материала без какого-либо утепления сохраняют больше тепла, чем из газобетона более высоких марок по плотности и других каменных материалов (разница может доходить до 30%), в то время как прочности этих блоков достаточно для возведения полноценного двухэтажного дома с железобетонным перекрытием.
Таисия Селедкова: «Российские стройматериалы стали полностью конкурентоспособны»
Большинство российских производителей строительных материалов в настоящее время активно внедряет в свою деятельность новые технологии и улучшает качество выпускаемой продукции. В этом уверена директор по маркетингу и коммуникациям ООО «Парок» Таисия Селедкова. В интервью «Строительному Еженедельнику» она рассказала о сформировавшихся тенденциях в отечественной строительной отрасли и новых направлениях работы компании PAROC, являющейся крупнейшим мировым производителем теплоизоляционных материалов.
– На Ваш взгляд, активно ли новые технологии применяются в настоящее время в строительстве и в производстве строительных материалов в России?
– Безусловно, активно. Внедрение новых технологий происходило постепенно в течение 20-25 последних лет – и сейчас многие российские строительные материалы обладают хорошими качествами, стали конкурентоспособны, востребованы на рынке.
Изначально помогли перенастроить отечественную строительную отрасль зарубежные игроки рынка, которые в 1990-х годах пришли в Россию. Среди них была и компания PAROC, крупнейший мировой производитель теплоизоляционных материалов. В России не только появились новые технологии, но за последние два десятилетия изменилась и сама культура производства.
Можно констатировать, что к сегодняшнему дню поменялась практически вся строительная отрасль. И она в технологическом плане продолжает активно развиваться. Например, сейчас уже многие проектировщики, девелоперы начинают задействовать в своей работе BIM-моделирование. В ближайшие год-два оно уже будет обязательным для всех бюджетных заказов и госэкспертизы. Хочется верить, что вслед за этим BIM-моделирование будет применяться повсеместно, ведь оно снижает трудозатраты и повышает контроль качества того или иного проекта.
– Необходима ли поддержка государства производителям инновационных строительных материалов? В чем она должна выражаться?
– Поддержка необходима. Причем работать она должна в различных формах. Во-первых, если материалы действительно инновационные, то государство могло бы предоставить определенные субсидии, налоговые льготы его производителям. Это даст стимул для работы компаний в данном направлении, апробации инновационной продукции на рынке.
Во-вторых, что тоже очень важно, помощь государства может выражаться и в своевременной коррекции законодательной и нормативной базы. Зачастую компаниям приходиться ориентироваться на устаревшие СНиПы и ГОСТы, которые ограничивают использование современных технологий. Как участники профессионального сообщества, мы помогаем обновлять данные стандарты, но считаем, что государственные органы должны этим заниматься более активно.
– А насколько широкое распространение получили в отрасли стандарты энергоэффективности?
– В принципе, к энергоэффективным можно отнести множество современных строительных материалов. Но если говорить в целом об отрасли строительства и ЖКХ, то внедрение стандартов энергоэффективности только начинается. Еще есть куда расти. Российские власти это понимают. Поэтому была создана «дорожная карта» по повышению энергоэффективности, утверждена стратегия, в соответствии с которой все жилые дома к 2030 году должны быть доведены до серьезного уровня энергосбережения.
На мой взгляд, также многое зависит от того, как в данном направлении работают органы власти на местах. Уже сейчас есть регионы-первопроходцы в реализации программ повышения энергоэффективности и улучшения качества капитального ремонта, в том числе за счет применения современных утеплителей кровли и фасадов.
– Какие новые технологии задействуют в своей работе производители теплоизоляционных материалов и, в частности, компания PAROC?
– Технологически само производство теплоизоляционных материалов за последние годы существенно не менялось, оно по себе достаточно консервативно. Тем не менее, многие игроки рынка пытаются задействовать в производстве новые возможности, которые улучшают характеристики продукции.
У компании PAROC есть свое ноу-хау в волокнообразовании каменной ваты. Добавлю, что у нас самый современный завод. Наши материалы соответствуют всем европейским и российским стандартам качества и экологической безопасности.
– Какой объем продукции вы производите в настоящее время в России?
– Наш завод был открыт в Тверской области в 2013 году. Его производственная мощность предполагает выпуск 50 тыс. т продукции в год. В настоящее время мы загружены практически на 100%. Видим востребованность всей линейки наших продуктов, как строительной, так и технической изоляции.
– И кто является приобретателем ваших материалов?
– Основная наша специализация b2b, т. е. работа для бизнеса. Заказчиками нашей строительной изоляции являются в первую очередь застройщики. Материал они задействуют при возведении жилых домов, коммерческих, социальных, спортивных объектов. Наш продукт использовался при реконструкции стадиона «Лужники» и строительстве нового стадиона на Крестовском острове в Санкт-Петербурге.
Техническую изоляцию приобретают компании нефтехимической отрасли, судовую – судостроители. В частности, наш изоляционный материал применялся при строительстве атомного ледокола «Арктика».
Сейчас компания начала более активно работать и с частным потребителем. Наша изоляция задействуется в индивидуальном домостроении. Из новинок – материал PAROC Sonus Plus, предназначенный для звукоизоляции внутренних перегородок, PAROC Smart Sauna – он с одной стороны покрыт алюминиевой фольгой и предназначен для теплоизоляции саун и бань.
– Какие перспективные направления деятельности Вы можете выделить?
– Сейчас мы очень плотно начинаем развивать производство ламельной изоляции. Хотим стать лидерами в выпуске данного материала. Ламель обладает множеством положительных потребительских характеристик, подходит для любых типов зданий, очень легко монтируется и позволяет решать многие архитектурные задачи. В частности, ламель можно задействовать в реновации жилых многоквартирных домов, тем более что она имеет отличные энергоэффективные свойства.