Материал: Лекция 6

класс B (защита от проникновения) – выдерживают определённое число ударов молотком и топором с определённой силой (350 Дж) и скоростью (12,5 м/с);

класс S – пуленепробиваемые стекла. Защита предусматривается от двух видов оружия – автоматы и винтовки (класс BR) и охотничьи ружья (класс SG).

Пр и м е ч а н и е – Стандарт СТБ 51.2.06 определяет защитные стекла (антивандальные) как высокопрочные (противоударные, противовзломные и пуленепробиваемые) и предназначенные для остекления зданий учреждений банков, обменных пунктов валюты, а также объектов технического и бытового назначения, требующих повышенных прочностных характеристик, и других зданий.

В зависимости от стойкости к внешним воздействиям (к одиночному удару, прорубанию отверстия, воздействию стрелкового оружия и др.) такие стекла подразделяются на классы стойкости:

к взлому (Б1, Б2 и Б3) – показатель, характеризующий способность стекла противодействовать взлому с применением ударно-режущего инструмента. Противовзломное стекло (способное выдерживать многократные механические удары без образования сквозного отверстия, через которое может проникнуть человек) имеет, как правило, многослойную структуру (многослойное стекло) на основе стекла и полимера и временно препятствует умышленному прорубанию в нем отверстия, через которое может проникнуть человек. Например, стекло класса Б1 выдерживает от 30 до 50 ударов топора (колуна), Б2 – от 51 до 70 и Б3 – более 70 ударов;

к воздействию стрелкового оружия (1; 2; 2а; 3; 4; 5; 5а; 6 и 6а) – показатель стойкости стекла к воздействию пули заданного типа, выпущенной из определенного вида оружия с установленного расстояния. Пуленепробиваемое стекло может быть однослойным и многослойным и задерживающим пулю, выпущенную из огнестрельного стрелкового оружия, без пробоины, а также обеспечивать защиту от фрагментов

иосколков стекла. Например, стекло класса «1» противостоит выстрелу из пистолета Макарова (ПМ) с расстояния 5-ти метров, а класса «6а» – снайперской винтовке СВД с расстояния 5…10 м;

к стойкости к удару: мягким телом (СМ1…СМ4) и твердым предметом (А0; А1; А2 и А3) – показатель, характеризующий способность стекла противостоять воздействию предмета, брошенного с определенной высоты. Например, стекло класса А3 выдерживает удар стального шара массой 4 кг с высоты падения 9,5 м, класса СМ4 – мешка массой 45 кг с высоты падения 2 м;

к взрывостойкости (в зависимости от параметров ударной волны от ER1 до ER4 по ГОСТ EN 13541, J1…J7 и G1…G7 по ГОСТ Р 51136). К взрывобезопасным относят защитные стекла устойчивые к воздействию воздушной ударной волны (ВУВ) с нормируемыми параметрами без образования при этом вторичных поражающих осколков стекла, способных пробить контрольный экран-свидетель.

Получают защитные (антивандальные) стекла на основе многослойных, зака-

ленных и других типов стекол. Например, прочность на удар для отдельных видов многослойных стёкол в 12 раз превышает прочность одинарного стекла (рис. 6.11). При этом прочностные характеристики многослойных стёкол (как и масса 1 м2) напрямую зависят от толщины и количества стёкол и слоёв полимеров между ними.

21

П р и м е ч а н и е – Прозрачное стекло хорошо пропускает видимую и инфракрасную часть спектра солнечного излучения. С увеличением толщины стекла незначительно изменяется прохождение света в видимой части солнечного излучения, но значительно увеличивается поглощение тепла стеклом.

Цветное стекло (тонированное) уменьшает суммарное проникновение солнечного тепла внутрь помещения, но при этом увеличиваются тепловые нагрузки на стекло, что может привести к деформациям стекла и росту микротрещин.

Применение покрытий на стекле позволяет снизить уровень поступающей внутрь помещения энергии без перегрева стекла.

Стекло с покрытием – базовое стекло, на которое нанесено покрытие с целью изменения одного или нескольких свойств (коэффициентов пропускания/отражения света или солнечного излучения, пропускания ультрафиолетового излучения, коэффициента эмиссии или показателей самоочистки поверхности и др.). Под покрытием понимается один или несколько тонких, сплошных слоев из неорганических материалов, нанесенных на поверхность базового стекла химическими, физическими и другими способами. Покрытие может наносится с одной или c обеих сторон стекла.

Химические способы представляют собой процессы, при которых покрытие на поверхности стекла образуется вследствие химических реакций из жидкости, пара или порошка.

Физические способы – процессы, при которых источник исходного материала покрытия в виде элемента, соединения или иона помещают в вакуум, и затем он конденсируется на поверхности стекла, образуя покрытие.

Стекла с покрытием количественно оцениваются следующими спектрофотометрическими показателями:

коэффициент пропускания ультрафиолетового излучения в диапазоне от 280 до 380 нм;

коэффициенты пропускания и отражения света, номинальный цвет при пропускании света и др. в диапазоне видимого излучения от 380 до 780 нм;

коэффициенты пропускания и отражения солнечного излучения, общего пропускания солнечной энергии (солнечный фактор) и др. в диапазоне солнечного излучения от 300 до 2500 нм;

коэффициенты излучательной способности и теплопередачи в диапазоне теплового излучения от 5 до 50 мкм.

Кроме того, такие стекла должны соответствовать требованиям на устойчивость

кконденсату, истиранию, аэрозольному туману нейтральной соли и кислотостойкости.

В зависимости от положения поверхности стекла с покрытием при остеклении, определяющей области применения, типа и степени воздействия окружающей среды в течение всего срока эксплуатации, стекла с покрытием относят к одному из следующих классов – A, B, C, D и S. У класса А, например, поверхность стекла с покрытием может быть расположена на наружной и внутренней стороне стеклопакета. Класс S – поверхность стекла с покрытием может быть расположена на наружной или внут-

ренней стороне остекления здания, но только для специальных областей применения,

23

например, в витринах магазинов. При этом, срок службы стекла с покрытием класса S всегда меньше по сравнению с классом А или В (СТБ EN 1096).

П р и м е ч а н и е – Прямая солнечная энергия (короткие волны или невидимая часть спектра), как и световые лучи, тоже частично поглощается, частично отражается стеклом (особенно темноокрашенным), а часть проходит внутрь помещения. Солнечный фактор слагается из энергии прямого прохождения и поглощенной стеклом энергии, которую оно передает внутрь. Косвенная солнечная энергия (длинные волны) передается тремя путями: теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением. Считается, что 2/3 потери тепла из помещения происходят за счет теплового излучения и 1/3 – за счет теплопроводности и конвекции.

Солнцезащитные (теплозащитные) стекла (СТБ ЕН 1096, ГОСТ Р 54178 и 54169) предназначены для изготовления стеклопакетов и остекления светопрозрачных конструкций в жилых, общественных и производственных зданиях с целью защиты внутренних помещений от избыточного солнечного излучения. По механизму действия их подразделяют на три группы: преимущественно поглощающие или от-

ражающие излучение и комбинированные.

Стекла, поглощающие инфракрасную часть спектра, называют теплопоглощающими. Их выпускают окрашенными в массе оксидами металлов (железа, кобальта, никеля, хрома и др.) и с плёночными оксидно-металлическими покрытиями. Покрытие может быть нанесено с одной или обеих сторон. Цветовая гамма их достаточно разнообразна – голубые, зеленые, серые, янтарные, бронзовые и др.

Такие стекла поглощают солнечную радиацию преимущественно в инфракрасной области спектра и в зависимости от состава некоторую долю видимого света. Реально они поглощают 25…35% видимого света и 65…75% инфракрасных лучей, т. е. в 2…3 раза больше, чем обычное стекло. Наиболее сильно поглощает инфракрасное излучение оксид железа FeO, обеспечивая при этом наименьшее поглощение видимых лучей по сравнению с другими оксидами (CuO, CoO, NiO).

П р и м е ч а н и е – Солнцезащитное покрытие – то, которое придает стеклу повышенную отражающую способность в инфракрасной области спектра и защищает от избыточного солнечного излучения, т. е. с высоким коэффициентом отражения в инфракрасной области спектра.

В результате поглощения энергии «тёмные» теплопоглощающие стекла могут сильно нагреваться и подвергаться большим температурным деформациям. Их температура может превышать температуру окружающей среды на 40…50°С. При этом часть тепла может передаваться внутрь помещения, что тоже нежелательно. Поэтому устанавливать такие стекла нужно в наружном остеклении, предусматривать достаточный зазор и устраивать дополнительные компенсирующие прокладки между рамой и стеклом.

Теплоотражающие стекла получают путём нанесения на поверхность обычного бесцветного флоат-стекла покрытий в виде прозрачных плёнок (слоёв) толщиной менее 0,1 мкм. Такие плёнки должны обеспечивать достаточно высокое пропускание

24

видимого света (до 70%), воздействуя, в основном, на инфракрасное излучение, и могут быть металлическими (металлизированное стекло), оксидными, нитридными, полимерными, однослойными и многослойными. Теплоотражающий эффект у них может создаваться также и за счёт окрашивания поверхностного слоя базового стекла. Качество их определяется прежде всего спектрофотометрическими характеристиками и наличием или отсутствием пороков. Резать такое стекло следует по поверхности с нанесенным покрытием, применяя рекомендуемую изготовителем жидкость.

Энергосберегающие стекла получили свое название из-за специального оптического низкоэмиссионного (или энергосберегающего) покрытия, которое наносится на поверхность обычного прозрачного стекла для повышения его энергосберегающих свойств. Этот слой пропускает в помещение инфракрасное излучение (прямые солнечные нагревающие лучи), одновременно с этим препятствует выходу длинноволнового теплового излучения (инфракрасных волн) от отопительных приборов, отражая их внутрь помещения (рис. 6.12). Энергосберегающие стекла называют еще селективными стеклами.

Рис. 6.12. Схема работы стеклопакета с энергосберегающим стеклом

П р и м е ч а н и е – Отражение называется селективным, если коэффициент отражения неодинаков для света с различной длиной волны.

Параметром, характеризующим энергосберегающие свойства такого стекла, является излучательная способность (emissionsgrad). В физическом понимании излучательная способность – это энергия, излучаемая единицей площади в единичном интервале времени. Под излучательной способностью стекла понимают свойство его

25