Архитектурные строительные стекла с полупрозрачными зеркальными покрытиями

Архитектурные строительные стекла с полупрозрачными зеркальными покрытиями

Впервые полупрозрачные зеркальные стекла демонстрировались на Международной выставке 1967 года в Монреале как новый современный вид строительного стекла. Полупрозрачные зеркальные стекла нашли широкое применение при строительстве современных производственных и общественных зданий. Благодаря таким стеклам не только создается комфорт внутри помещений, но и улучшается внешний вид зданий в целом. Для полупрозрачных зеркальных стекол характерен высокий коэффициент отражения в видимой области солнечного излучения (Lc = 0,4–0,7 мкм). В наружном остеклении зданий эти стекла ведут себя как зеркала и благодаря высокому отражению окружающих предметов исключают просмотр внутреннего объема помещения в дневное время. Со стороны помещения такие стекла полупрозрачны, что соответствует их определению как "полицейских".



Мировые строительные компании предлагают как бесцветные, так и полупрозрачные зеркальные стекла в различной цветовой гамме. Их применение в строительстве обусловлено простотой изготовления и незначительной стоимостью исходных сырьевых материалов.

К бесцветным полупрозрачным зеркалам относятся стекла с покрытиями из окиси титана (ТіО2). Они характеризуются высоким показателем отражения во всей видимой и ближней инфракрасной областях солнечного спектра. Величина коэффициента отражения таких стекол изменяется в зависимости от толщины покрытия и достигает максимального значения (40%) в видимой области солнечного спектра. Такое стекло не имеет избирательного отражения в видимой области спектра, но его отражательная способность несколько снижается в инфракрасной зоне спектра.

Полупрозрачные зеркала, полученные при нанесении на стекло пленок с окисью титана (ТіО2), обладают устойчивым коэффициентом отражения и не подвергаются разрушению при действии различных химических агентов. Гидрофобные свойства покрытия делают стекло мало загрязняемым и легко поддающимся очистке. Благодаря своей высокой твердости, химической устойчивости, гидрофобности такие пленки являются надежной защитой стекла от разрушения при действии атмосферных явлений и различных агрессивных сред. Эти свойства позволяют строителям устанавливать стекла покрытием наружу. В отраженном свете стекло имеет голубой отлив. Использование двухслойной или трехслойной формулы покрытия "оксид титана – титан", "оксид титана – титан – оксид титана" дает возможность изготавливать полупрозрачные зеркала и зеркала различной цветовой гаммы, что достигается за счет интерференции пленки оксида титана в отраженном свете. С изменением толщины пленки оксида титана и пленки титана меняется цвет полупрозрачных зеркал, а также его насыщенность. В таблице подана зависимость цвета зеркала от толщины покрытия стекла окисью титана.

Представляет также интерес использование такой формулы покрытия, как "оксид титана – нитрид титана – оксид титана". Применение в качестве инфракрасного отражателя нитрида титана, обладающего оптическими свойствами, как у золота (Аu), дает возможность использовать такое стекло как для холодного климата, так и для жаркого.

В последние годы проведены научные исследования в области минераловедения и конструктивно-технологические разработки по созданию высокопроизводительных установок и линий (в том числе непрерывного действия) для нанесения функциональных пленочных покрытий на строительное стекло.

Одним из основных методов модификации оптических свойств поверхности стекла является распыление различных материалов ионной бомбардировкой в вакууме. К этому методу относятся высокоэффективное магнетронное и электродуговое распыление протяженных распылителей. С их помощью получают сверхтонкие металлические пленки, в том числе из тугоплавких металлов, а также оксидные, нитридные и др. пленки, при введении реакционноспособных газов. Высокие равномерность покрытия по толщине на больших площадях стекла, их адгезия на стекле, коэффициент использования распыляемого материала и формализация процесса нанесения покрытия в зависимости от параметров режима позволяют осуществлять полную автоматизацию всего цикла получения покрытий на современных производственных линиях непрерывного действия.



При эксплуатации стекол с окисно-металлическими пленками большое значение имеет их механическая прочность, адгезия к стеклу и устойчивость к атмосферным воздействиям. Испытания окисно-металлических покрытий показали, что их прочность приблизительно равна прочности стекла. Низкое значение прочности стекла, по сравнению с теоретически рассчитанным, обусловлено как его внутренними дефектами, так и наличием на поверхности стекла ультрамикроскопических трещин. Эти трещины, как правило, являются центрами разрушения стекла при воздействии на него внешних напряжений нагрузок. Кроме того, под воздействием влаги воздуха поверхность стекла претерпевает химические изменения. Продукты взаимодействия стекла с влагой имеют больший объем, по сравнению с самим стеклом и, образовываясь в микротрещинах, оказывают расклинивающее действие, в результате чего стекло со временем теряет свою техническую прочность. Благодаря окисно-металлическим покрытиям стекло "защищается" и сохраняет свою первоначальную механическую прочность. Стекла с окисно-металлическим покрытием не изменяют свои светотехнические характеристики. Это свидетельствует о долговечности пленочных покрытий и стабильности их оптических характеристик, несмотря на воздействие на них атмосферных факторов. Таким образом, пленочные покрытия не уступают в этом отношении обычному стеклу и стеклам, окрашенным в массе.



Результатом "работы" наружных стекол с окисно-металлическим покрытием является еще один положительный фактор – они уменьшают температуру воздуха в помещениях.