Технология производства стеклопрофилита

ВВЕДЕНИЕ

История производства стекла насчитывает несколько тысячелетий. Первые упоминания о стекле относятся  к периоду более чем 6 тыс. лет  до н. э.

 Стекло  в древности получали путем  сплавления при высокой температуре  кварцевого песка с известняком  и щелочами. Известно также, что  во всех приморских странах,  в которых в ту пору процветало  стеклоделие, — в Египте, Сирии,  а позже в Венеции, варили  в основном содово-силикатное  стекло. В этих целях стеклоделы  обычно использовали природную  соду, добываемую из содовых озер. В ряде стран, например во  Франции, Германии, Чехии, для  производства стекла использовали  древесную золу и золы таких  растений, как папоротник, камыш,  в которых содержатся щелочей  содержащие компоненты.

Изобретение регенеративных ванных стекловаренных печей непрерывного действия и создание машин для механизированного  формования стеклоизделий послужили  основой для перехода на индустриальные методы производства стекла.

 Интересно  проследить за эволюцией способов  изготовления листовых стекол, в  том числе строительного назначения.

 Первые  оконные стекла, или оконницы, представляли  собой диски диаметром 18—22 см  и толщиной 1—3 мм. Вырабатывали  их, как предполагается, методом  выдувания плоскодонной колбы  с последующим раскрытием (развертыванием) стекла.

Сейчас архитектурно-строительное стекло включает широкий ассортимент  изделий, разнообразных по виду и  назначению: конструктивно-строительные элементы из стекла и металлов (профильное стекло, панели, стеклопакеты и блоки); облицовочное стекло (цветные коврово-мозаичные  плитки, монолитные призмы и др.); тепло- и звукоизоляционные материалы (пеностекло, стекловолокнистые материалы, стекловата, стеклоткани); стеклянная и осветительная  аппаратура.

Профильное  стекло представляет собой крупногабаритные изделия длиной до 6 м, шириной до 0,75 м, имеющие в сечении разнообразный  профиль. Стеклопрофилит изготавливается методом непрерывного проката из армированного и не армированного бесцветного и окрашенного стекла. Применяются для устройства светопрозрачных ограждений зданий и сооружений.

Такое стекло может быть швеллерным, коробчатым, ребристым, г – или v-образ- ным  с поперечным сечением в виде дуги, полудуги И т. д. Наряду с профильным стеклом открытого сечения — швеллерным и ребристым шириной от 250 до 750 мм с высотой полки от 35 до 50 мм — выпускают изделия замкнутого сечения — коробчатое стекло.

За рубежом  наибольшее распространение получило швеллерное профильное стекло. В нашей  стране вырабатывается швеллерное и  коробчатое профильное стеклу. Производство коробчатого стеклопрофилита впервые  в мире освоено в СССР на Борском  стекольном заводе (технология предложена Н. П. Кабановым, В. С. Щукиным, Г. А. Бабиновым, Н. М. Быстровым

Применение профильного строительного  стекла в сфере производства и  потребления

Относительно  недавно в мире строительного  профильного стекла произошел бум  на использование совершенно уникального  по своим свойствам материала, который  открывает невиданные ранее горизонты  в оформлении как внутренних интерьеров, так и фасадов зданий. Мы говорим  о стеклопрофилите.

Свойство  стеклопрофилита соединять в  себе несущие и ограждающие функции  определило главную область применения его для заполнения больших проемов  в зданиях первичной обработки  сельскохозяйственных продуктов (комбикормовые  цехи, цехи обработки семян зерновых и масличных культур и др.), для хранения продуктов сельскохозяйственного  производства, в гаражах и мастерских по ремонту сельскохозяйственной техники  и т. д.

При устройстве одинарного остекления используют швеллерное профильное стекло, а для двойного — коробчатое или  размещенное в два ряда швеллерное стекло. Заполнение оконного проема по высоте может быть выполнено в  один или несколько ярусов высотой  не более 4,2 м из коробчатого профильного  стекла и 3 м — из швеллерного  стекла .  
В оконном проеме профильное стекло прикрепляют к стальной обвязке стальными уголками , а к деревянной — штапиками. Длина их при швеллерном стекле, размещенном в один ряд, не более 2 м. При размещении швеллерного профильного стекла в два ряда, а также при коробчатом стекле длину крепежных элементов принимают равной до 1,5 м. В проеме профильное стекло опирают торцами на обвязку через эластичные резиновые насадки или через слой технической резины толщиной 6—8 мм.  Все сопряжения  профильного стекла между собой и места примыкания его к обвязке осуществляют через компенсационные швы, которые заполняют эластичными нетвердеющими мастиками или уплотнителями на основе пенорезины.

Во избежание передачи нагрузки на профильное стекло от вышерасположенных  конструкций между ними оставляют  зазор, размер которого должен превышать  расчетный прогиб этой конструкции  не менее  чем на 10 мм. 

Беспереплетные конструкции окон обладают высокими эксплуатационными  качествами .  
Заполнение оконных проемов конструкциями из пустотелых стеклянных блоков эффективно в зданиях с небольшим количеством людей, особенно в случаях, когда к ограждению предъявляются высокие требования по воздухопроницаемости и огнестойкости. Беспереплетные конструкции из профильного стекла не следует применять в производственных зданиях с кранами тяжелого и весьма тяжелого режимов работы, а также в конструкциях, подверженных вибрационным и динамическим воздействиям

Применение  ребристого профильного стекла, выпускаемого шириной 600 мм, позволяет вдвое сократить  количество стыков по сравнению с  заполнением из швеллерного стекла. Профильное стекло устанавливают на опорный контур полками вверх, а  стыки между элементами уплотняют  прокладками из губчатой резины и  герметизируют тиоколовыми мастиками. Профильное стекло к опорному контуру  крепят П-образными накладками, которые  одновременно выполняют функции  нащельников. Также разработана  конструкция открывающегося панельного зенитного фонаря со стеклопакетами,  имеющего световой проем размером 3X3 м . Такие фонари удобны в эксплуатации, могут быть использованы для аэрации  помещений и должны найти широкое  применение в промышленном строительстве. Зенитные фонари с заполнением из профильного стекла наиболее целесообразно  применять в случаях, не требующих  устройства двойного остекления, что  существенно   упрощает   их   эксплуатацию.

  Прогрессивными являются зенитные  фонари со светопропускающим  заполнением из органического  стекла, выполняемые в виде куполов  и криволинейных секций. Однако  из-за дефицитности этого материала,  а также некоторых ограничений  применения по условиям пожарной  безопасности в настоящее время  они не могут быть рекомендованы  для широкого использования в  зданиях из легких конструкций.  В этой связи следует отметить, что для светопропускающих элементов  фонарей может успешно использоваться  жесткий стабилизированный самозатухающий  поливинилхлорид. Из этого материала  возможно изготовлять крупногабаритные  элементы размером до 3X3 м, что  позволит значительно повысить  индустриализацию строительства  и эксплуатационную надежность   конструкций.

Наиболее  широко в промышленных зданиях следует  применять типовые оконные панели со стеклопакетами, которые позволяют  снизить стоимость в среднем  на 25%, уменьшить расход металла на 40% и сократить затраты труда  при монтаже на 35% по сравнению  с этими показателями для окон с двухслойным остеклением в  раздельных переплетах.

 Достаточно  большое распространение в производственных  зданиях из легких конструкций  должны найти беспереплетные  панельные окна со светопропускающим  заполнением из швеллерного и  коробчатого профильного стекла, отвечающие современным требованиям  индустриализации строительства.  Номенклатура типовых панельных  окон из профильного стекла (стеклопанелей) включает около 30 типоразмеров конструкций, удовлетворяющих всем габаритным схемам световых проемов промышленных зданий. Панели из профильного стекла из-за их большого собственного веса используют для заполнения глухих участков стен

 Вид светопропускающего  заполнения панелей (швеллерное  или коробчатое профильное стекло) определяется климатическими условиями  района строительства, температурой  и влажностью воздуха внутри  помещений. Основной областью  применения стеклопанелей из  коробчатого профильного стекла  являются производственные отапливаемые  здания с сухим и нормальным  температурно-влажностным режимом  в помещениях при разности  температур наружного и внутреннего  воздуха до 55°.

ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ СВОЙСТВА ПРОФИЛЬНОГО СТЕКЛА

Светопропускание  профилита должно быть, %: для швеллера неармированного гладкого — не ниже 65, неармированного рифленого и  армированного гладкого — не ниже 55, неармированного рифленого и  армированного гладкого — 50. Профилит неогнестоек.

Ограждения  из профильного стекла в виде остекленных  поверхностей дают мягкий рассеивающий свет, светопропускание их находится  в пределах от 40 до 70%. Стена из коробчатых (в один ряд) или швеллерных (в  два ряда) стеклодеталей по своим  акустическим свойствам не уступает глухим межкомнатным оштукатуренным перегородкам из кирпича и других материалов.

Предел прочности  при изгибе конструкции из профильного  стекла швеллерного сечения составляет 175, а из коробчатого— 90 кГ/см2·, огнестойкость  конструкции равна 15—30 мин. Стекло устойчиво против воздействия концентрированных  кислот, щелочей и влаги.

При профильном остеклении за счет воздушной прослойки  достигается хорошая теплозвукоизоляция. Стена, выполненная из коробчатых или  швеллерных деталей в два ряда, по акустическим данным не уступает межкомнатным оштукатуренным перегородкам из кирпича  и других материалов. Коэффициент  теплопроводности стены, изготовленной  из коробчатых стеклопанелей или  швеллеров в два ряда, 2,1—2,2 ккал/м2·ч·град, в го время как коэффициент  Теплопередачи для окон с одинарным  остеклением 5,5— 6 ккал/м2·ч·град, а  для окон с двойным остеклением 3 ккал/м2·ч·град.

 При использовании  в качестве стенового или кровельного  материала профильное стекло  служит дополнительным источником  освещения. Отсутствие рамных  переплетов увеличивает световую  площадь остекления проемов, устраняет  расход древесины или металла.  При использовании профильного  стекла коробчатого типа звукопроводность  ограждения 22,7 дБ

Классификация профильного стекла

Профильное  стекло представляет собой крупногабаритные погонажные изделия постоянного по длине профиля. Профильное стекло может быть швеллерным, коробчатым, ребристым, Z- или V-образным.

 Наряду  с профильным стеклом открытого  сечения — швеллерным и ребристым  шириной от 250 до 750 мм с высотой  полки от 35 до 50 мм — выпускают  изделия замкнутого сечения — коробчатое стекло (табл. 1).

Профильное  стекло изготовляют с гладкой  или рифленой поверхностью, бесцветным, с аэрозольным окиснометаллическим  покрытием, а также окрашенным в  массе. В бесцветном стекле допускается  слабый оттенок желтого, голубого или  зеленого цветов, незначительно снижающий  коэффициент светопропускания.

 Из профильного  стекла собирают крупногабаритные  элементы, которые используют в  крупнопанельном строительстве  для устройства стен (не несущих  нагрузок), внутренних перегородок,  световых проемов в стенах, фонарей  и других элементов промышленных  зданий.

 Профильное  стекло — водо- и кислотостойкий  материал.

Технология производства строительного  профильного стекла и ее технико-экономическая  оценка

Для получения  профильного стекла применяют щелочное прокатное и термостойкое стекло. Расширение ассортимента этих изделий  достигается использованием красителей, армирования сеткой или проволокой. Бесцветное профильное стекло до прокатной  машины проходит те же стадии обработки, что и прокатное стекло. Температура  стекломассы, поступающей на формование, должна быть на 20— 30° С выше, чем  при производстве прокатного стекла, поскольку отформованная лента  стекла теряет в форме профилирования дополнительную часть тепла. При  использовании водоохлаждающих  форм температуру ленты стекла на входе в формующее устройство увеличивают еще на 25—30° С.

Профильное  стекло формуют на любой прокатной  машине в один или несколько потоков. В связи с этим по-разному выполняют  сливные линейки машины. С помощью  ограничителей производственный поток  стекломассы разделяют на необходимое  число потоков формования. Формование профильного стекла (рис. 2) заключается  в том, что лента стекла после  Прокатной машины 2 поступает в  устройство, состоящее из двух составных  полуформ 2 и 5 (рис.1 ), формующего 6 и  дополнительных   вкладышей. Лента  стекла как бы протаскивается через  формующее устройство 3 (см. рис. 2), неподвижно стоящее между прокатной машиной  и печью отжига 4 и сворачивается  вокруг формующего, вкладыша в заданный профиль. Дополнительные вкладыши предохраняют от деформации сохранивший еще пластичность материал, идущий на отжиг.

Изделия швеллерного типа формуют  следующим образом (рис.3 ). Края пластичной ленты стекла 2 при подходе к  правой и. левой графитовым полуформам 1 начинают загибаться, а затем при  помощи графитовых вкладышей 4,  роликов 5 и 7 приобретают форму швеллера. Готовое профильное стекло 6 поступает  на рольный стол и далее в печь отжига.

 Изделия  коробчатого типа формуются сложнее  (рис. 4). При помощи полуформ 2 и  3 и графитовых вкладышей 4 кромки  загибаемых сторон ленты стекла 8 накладываются друг на друга  и благодаря пластичности и давлению прижимных графитовых роликов 5 свариваются между собой, образуя продольный стык в центре профиля. Внутренние графитовые вкладыши 6, сцепленные между собой, препятствуют прогибу верхней поверхности коробки во время формования, пока стекло полностью не затвердеет. Отформованное изделие 7 поступает в печь отжига.

 Для  отжига изделия коробчатого типа  требуется больше времени, чем  для отжига швеллерного изделия.

После отжига профильное стекло разрезают и подают на склад. Иногда формующее устройство изготовляют из графита. Использование  графита объясняется высокой  температурой вырабатываемой ленты  из стекла, при которой применение металла затруднительно из-за того, что стекло прилипает к нему. Такое  формующее устройство обеспечивает хорошее качество вырабатываемого  профильного стекла. Недостаток этого  формующего устройства состоит в  том, что открытые части формы  интенсивно окисляются, что вызывает необходимость частой замены формующих  элементов.

 Профильное  стекло отжигают в электрической  печи. По длине печи установлены  регулирующие и контролирующие  термоэлектрические термометры. Электропечь  отжига разбита на девять температурных  зон. Температуру печи отжига  по зонам выдерживают в зависимости  от толщины прокатываемой ленты  или сечения стекла.

Качество  профильного стекла в значительной мере зависит от его отжига. Для  отжига профильного стекла требуется  больше времени, чем для отжига листового  стекла той же толщины.

 Профильное  стекло коробчатого типа разрезают  полуавтоматически, т. е. подрезают  с двух сторон одновременно  победитовыми роликами (конструктивно  это устройство выполнено аналогично  подрезным линейкам, используемым  при резке листового стекла), а  элементы отделяют вручную. При  автоматической резке профилита  используют алмазные круги.

 Цветное  профильное стекло изготовляют  методом аэрозольной обработки.  Для окрашивания его применяют  следующие красители: в золотистый  цвет — 5—7%-ный раствор хлорного  железа; оранжевый—10%-ный раствор  хлорного железа; красно-оранжевый  — 15—20%-ный раствор хлорного  железа.

 Установка  для окраски профильного стекла  рассчитана для работы в агрессивной  среде в зоне температур до 700° С. Она представляет собой  аэрозольную камеру, смонтированную  на рольном столе. В камере  размещены принудительно качающиеся  форсунки — одна сверху, другая  снизу обрабатываемого изделия.  Непрерывно движущееся профильное  стекло подается в аэрозольную  камеру, в которой опрыскивается  раствором красителя из форсунок. Форсунки качаются поперек движения  прокатанного профилита, равномерно  окрашивая его.

 Расход  красящего раствора 5—6 мл/с, давление  воздуха 3 — 4 кгс/см2. При постоянной  скорости выработки качество  и интенсивность окраски регулируют  концентрацией красителя и количеством  его, подаваемым на окрашиваемое  профильное стекло.

 Из-за недостаточного ассортимента  красителей этим способом можно  окрашивать изделия в ограниченное  количество цветов. Более богатую  гамму цветов позволяет получить  фидерная закраска стекол в  массе.

Прозрачные  ограждающие конструкции из профильного  стекла, к которым не предъявляются  требования по звуко- и теплоизоляционным  качествам, собирают  в накладку или в ряд (рис. 4,а,б). Если к тепло- и звукоизоляционным свойствам  ограждающих конструкций предъявляются  требования, то профильное стекло монтируют  по способу двойного ряда (рис. 4, в, г). При монтаже профильного стекла стыковые зазоры заделывают пластмассовыми прокладками или мастикой. Не следует  укладывать профильные стеклоизделия  непосредственно на металл кирпич или  бетон. Под элементы ограждения из профильного  стекла подкладывают битумные ленты  или прокладки из губчатого искусственного материала толщиной 6—10 мм.

НТД на строительное профильное стекло, нормируемые показатели качества в  соответствии с требованиями стандартов

Строительное  профильное стекло, предназначенное  для устройства светопрозрачных  ограждающих конструкций в зданиях  и сооружениях различного назначения изготовляют по ГОСТ 21992-83.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1. Стекло должно изготавливаться  в соответствии с требованиями  настоящего стандарта по технологической  документации, утвержденной в установленном  порядке.

2. Бесцветное стекло может иметь  желтоватый, голубоватый или зеленоватый  оттенок.

3. Цвет и фактура поверхности  стекла, рисунок рифленой или  узорчатой поверхности должны  соответствовать образцам-эталонам, утвержденным в установленном  порядке.

4. Для армирования стекла должна  применяться стальная проволока  диаметром 0,5 или 0,6 мм с защитным  алюминиевым покрытием или сетки  из нее: сварная № 125 и 25 или  крученая № 20 и 25 по техническим  условиям, утвержденным в установленном  порядке.

Примечание. Допускается по соглашению изготовителя с потребителем применять для армирования стекла первой категории качества стальную термически обработанную проволоку со светлой поверхностью по ГОСТ 3282-74 и сетку из нее без алюминиевого покрытия.

5. Проволочная арматура в армированном  стекле должна быть размещена  параллельно боковым его поверхностям. Расстояние между проволоками  и от шва коробчатого стекла  до арматуры должно соответствовать  указанному в табл. 2.

Примечание. Боковые поверхности стекла марок ШП-240, ШП-250, ШП-300, ШП-500, КП-2-250, КП-2-300 не армируют.

6. Отклонение от прямого угла, образуемого лицевыми и боковыми  поверхностями стекла, не должно  превышать ± 2 мм.

7. Отклонение от прямого угла, образуемого плоскостью торцов  стекла с его лицевыми и  боковыми поверхностями, не должно  превышать ± 2 мм.

8. Разность высот боковых поверхностей  стекла не должна превышать  3 мм.

9. Лицевая и боковая поверхности  стекла должны быть плоскими. Отклонение от прямолинейности  в плоскости (выпуклость или  вогнутость) лицевых поверхностей  стекла не должно превышать  2 мм по ширине и 4 мм по  длине стекла на 1 м его длины  и, соответственно, 1 и 2 мм на 1 м длины для стекла высшей  категории качества. Отклонение  от прямолинейности в плоскости  боковых поверхностей стекла  не должно превышать 2 мм на 1 м его длины.

10. По показателям внешнего вида  стекло должно соответствовать  требованиям, указанным в табл. 3.

11. Сварной шов коробчатого стекла  должен быть герметичным, сплошным (не иметь пустот), прямым и  находиться посередине лицевой  или боковых поверхностей.

12. Стекло должно быть термостойким  и выдерживать перепад температур  не менее 40 °С.

13. Водостойкость стекла должна  быть не ниже класса 4/98 по ГОСТ 10134.1-82.

14. Стекло должно быть отожжено. Величина остаточных внутренних  напряжений при просмотре в  поляризованном свете торцов  и лицевых поверхностей бесцветного  стекла не должна превышать  100 нм на 1 см длины пути света,  что соответствует цветам интерференции  - фиолетовому, сочетанию красного  с красно-оранжевым и с синим  или фиолетовым. Не допускаются  цвета интерференции - оранжевый, белый, желтый, зеленый, а также их сочетание с голубым.

Примечание. Величина остаточных внутренних напряжений при просмотре в поляризованном свете лицевых поверхностей бесцветного стекла определяется для каждой партии, указывается в документе о качестве установленной формы, но не является браковочным признаком до 1 января 1984 г.

15. Коэффициент светопропускания  пластины, вырезанной из бесцветного  стекла с гладкой (кованой)  поверхностью, при прохождении сквозь  нее параллельного пучка световых  лучей с нормальным углом падения  к поверхности пластины должен  быть не менее 0,75.

16. Коэффициенты светопропускания  стекла при освещении рассеянным  светом приведены в справочном  приложении 3.

17. Неармированное стекло с рифленой  или гладкой поверхностью при  испытании на изгиб должно  выдерживать кратковременную нагрузку  не менее, кПа (кгс/см²):

1,0 (0,010) - для стекла марок ШП-240, ШП-250;

1,2 (0,012) - для стекла марки ШП-300;

7,0 (0,070) - для стекла марок КП-1-250, КП-1-300, КП-2-250, КП-2-300.

Примечание. Испытание на изгиб стекла марок ШП-500, РП-600, узорчатого и армированного стекла всех марок производится при каждом заказе. Полученные данные указывают в документе о качестве установленной формы.

Контроль качества строительного  профильного стекла. НТД на правила  приемки, испытания, хранения и эксплуатации товара

ПРАВИЛА ПРИЕМКИ

1. Стекло должно быть принято  техническим контролем предприятия-изготовителя.

2. Приемку стекла производят  партиями.

В партию должно входить стекло одной  марки, толщины, высоты, цвета, узора  или рифления, с одинаковой арматурой. Размер партии не должен превышать 1200 шт.