Огнеупорное стекло

Обычное стекло, как строительный материал, известен человеку с 5-го тысячелетия до нашей эры. Но с тех времен и до XX века стекло в строительстве использовалось либо для украшения интерьера, либо для остекления окон. Все это время из защитных функций стекла можно было назвать только защиту от ветра.

Но область применения стекла поменялась в конце XX века с появлением различных видов стекол, различающихся между собой по составу.

В качестве главной составной части в стекле содержится 70—75 % двуокиси кремния (SiO2), получаемой из кварцевого песка при условии соответствующей грануляции и свободы от всяких загрязнений. Второй компонент — окись кальция (CaO) — делает стекло химически стойким и усиливает его блеск. На стекло она идёт в виде извести. Следующей составной частью стекла являются оксиды щелочных металлов — натрия (Na2O) или калия (K2O), нужные для плавки и выделки стекла. Их доля составляет примерно 16—17 %. На стекло они идут в виде соды (Na2CO3) или поташа (K2CO3), которые при высокой температуре легко разлагаются на окиси. Соду сначала получали выщелачиванием золы морских водорослей, а в местности, удалённой от моря, применяли содержащий калий поташ, получая его выщелачиванием золы буковых или хвойных деревьев.

В зависимости от объема содержания указанных веществ различаются три главных вида стекла:

• Содово-известковое стекло (1Na2O : 1CaO : 6SiO2)
• Калийно-известковое стекло (1K2O : 1CaO : 6SiO2)
• Калийно-свинцовое стекло (1K2O : 1PbO : 6SiO2)

В строительстве и промышленности широко применяются стекло жидкое натриевое, пеностекло и огнеупорное стекло.

Жи́дкое натриевое стекло́ — водный щелочной раствор силикатов натрия Na2O(SiO2)n и (или) калия K2O(SiO2)n.

Жидкие стёкла применяются в качестве компонента цементов - гетерогенных систем. Жидкие стёкла используют также в качестве неорганического клея. В качестве "связки" или "отверждаемой связки" водорастворимые силикаты применяют как для изготовления композиционных материалов и покрытий, так и для склеивания (сборки) деталей и узлов агрегатов различного назначения.

Вяжущие свойства выше у натриевых жидких стёкол, чем у калиевых (при близких характеристиках - плотности, модуле).

Второе направление предусматривает использование жидких стёкол в качестве единственно доступного сырьевого источника растворимого кремнезема для получения таких продуктов, как золи и гели кремнекислоты, цеолиты, катализаторы.

Третье направление использования жидкого стекла основано на его химических свойствах - в частности, высокой щёлочности и коллоидно-химических свойствах, которые определяют целесообразность применения жидких стёкол в составе средств для химической чистки и моющих средств.

Силикат натрия является необходимым компонентом в таких отраслях промышленности, как машиностроение. В машиностроении жидкое стекло применяют в качестве связующего для изготовления форм и стержней, в основном при литье чёрных металлов в разовые песчаные формы. В машиностроении жидкое стекло применяется также для точного литья по выплавляемым моделям и в качестве связующего для приготовления противопригарных красок.

В чёрной и цветной металлургии подина и свод металлургических печей выкладывают из шамотного кирпича с применением связующего только из силиката натрия.

В энергетической промышленности обмуровка котлов делается только с применением силиката натрия.

Крупным потребителем растворимого стекла является целлюлозно-бумажная промышленность, где жидкое стекло применяют для пропитки бумажной массы, а также в качестве силикатного клея на основе силиката натрия для тарного картона.

При строительстве автомобильных дорог для предотвращения проникновения влаги в земляное полотно и, в дальнейшем, его разрушения, применяют в громадных объёмах только силикат натрия.

При строительстве объектов с повышенной гидроизоляцией используется только силикат натрия.

В мыловаренной промышленности мыльные свойства мыла обуславливаются только с применением силиката натрия.

При производстве сварочных электродов обмазочный материал сварочных электродов изготавливается только на основе силиката калия.

Следующая большая группа потребителей жидкого стекла относится к химической и нефтехимической промышленности - это выпуск исходного компонента для производства катализаторов крекинга нефти, белой сажи, силикагеля, синтетических моющих средств.

Традиционным потребителем жидкого стекла является лакокрасочная промышленность, где жидкое стекло выступает в качестве пленкообразователя в составе силикатных красок, антикоррозионных грунтов (цинкнаполненных), обеспечивающих протекторный механизм защиты металла, негорючих красок. Также при производстве пожаробезопасных красок используется только силикат натрия.

Применяют жидкое стекло также в огнеупорной промышленности для производства жаростойких и огнеупорных бетонов, в составе растворов для огнеупорной кладки.

Эффективно жидкое стекло в производстве кислотоупорных бетонов и растворов, а также кислотоупорных замазок для кладки штучной кислотоупорной керамики.

Перспективно использование жидкого стекла в качестве связующего для окускования (окатывания, брикетирования) продуктов горно-химических комбинатов.

Применение жидкого стекла в промышленности также связано с отбелкой и окраской тканей, с производством метлахской плитки, в качестве разжижителя шликеров. Жидкое стекло повышает повышение водонепроницаемость, антигнилостность, термостойкость и огнеупорность строительных материалов.

Скоростное приготовление жидкого стекла из сухого концентрата производится в металлической емкости (баке) с механической мешалкой или в специализированном автоклаве двумя способами: горячим и холодным. Высокомодульные составы сухого концентрата используются для приготовления жидкого стекла горячим способом, низкомодульные составы – холодным способом.

Горячий способ: залить в бак воду с температурой 40-500С ( в зимнее время металлический бак закрыть теплоизоляцией и заливать более горячую воду) из расчета смешивания ее с сухим концентратом в объеме расхода полных упаковок (одной, 2-х и т.д. упаковок массой  15 кг, смотри табл.) и получения необходимой плотности готового жидкого стекла; засыпать в бак с нагретой водой сухой концентрат небольшой струей при непрерывном перемешивании раствора мешалкой, при этом происходит интенсивный нагрев раствора до 1000С, его кипение  и подъем уровня (поэтому необходимо предусмотреть первоначальный уровень воды не более 1/3 высоты бака); дополнительно продолжать мешать раствор до получения вязкого состояния и равномерной консистенции (20-40 минут в зависимости от объема раствора);           прекратить перемешивание и накрыть загрузочное отверстие бака-мешалки увлажненной материей или крышкой; выдержать раствор в баке до полного охлаждения (до температуры окружающей среды) или при  необходимости можно использовать в горячем состоянии; при необходимости уменьшения плотности разбавить готовое жидкое стекло дополнительным количеством подогретого до 50-600С щелочного 10% или 20%-го водного раствора или обычной  подогретой воды.

При наличии специализированного вращающегося автоклава, (который обычно применяют для приготовления жидкого стекла из силикат-глыбы) его также можно использовать для приготовления жидкого стекла из сухого концентрата, при этом отпадает необходимость в использовании внешнего пара под давлением. Используется лишь механизм вращения автоклава для кратковременного перемешивания компонентов.

При применении холодного способа используется вода с любой температурой: от 150С и более.

Пеностекло — теплоизоляционный материал, представляющий собой, как и следует из названия, стеклянную пену. Для изготовления пеностекла используется способность силикатных стёкол размягчаться и (в случае наличия газообразователя) пениться при темпертурах около 1000°С. По мере нарастания вязкости при охлаждении вспененной стекломассы до комнатной температуры получившаяся пена приобретает существенную механическую прочность.

В настоящее время основной технологией производства пеностекла является т.н. "порошковая": тонкоизмельчённое силикатное стекло (частицы 2 - 10 мкм) смешивается с газообразователем (обычно - углеродом), получившаяся однородная механическая смесь (шихта) в формах, либо на конвейерной ленте поступает в специальную туннельную печь. В результате нагрева до 800 - 900°С частицы стекла размягчаются до вязко-жидкого состояния, а углерод окисляется с образованием газообразных СО2 и СО, которые и вспенивают стекломассу. Механизм реакции газо- и пенообразования достаточно сложен и не ограничивается только реакцией окисления углерода кислородом воздуха, более важную роль играют окислительно-восстановительные процессы взаимодействия углерода с компонентами размягчённого стекла.

Не следует путать пеностекло с продуктами вспенивания водных растворов растворимого стекла. Вспенивание т.н. "жидкого стекла" происходит при температурах около 100- 200°С в результате бурного удаления воды из становящегося вязким раствора. Продукт вспенивания растворимого стекла абсолютно не стоек к действию даже холодной воды, в отличие от пеностекла, химическая стойкость которого сопоставима с исходным листовым или тарным стеклом.

Огнеупорное стекло - это жаропрочная прозрачная стеклокерамика, которая может производиться в большом разнообразии форм и размеров. Благодаря своему чрезвычайно низкому температурному расширению, данная стеклокерамика выдерживает очень высокие температуры (до 760 С), значительные изменения температур и их разность. Кроме этого оно хорошо пропускает тепловое излучение, особенно короткие инфракрасные волны.

Общее понятие "огнеупорное стекло" таит в себе большую вариативность, поскольку объединяет все светопрозрачные изделия, применяемые для противопожарной зажиты в строительстве. При этом изделия имеют различные характеристики.

Отличительные особенности огнеупорного стекла – это диапазон температур от -240 ºС до +760 ºС, кратковременно оно выдерживает температуру до +800 ºС, а также коэффициент температурного расширения равный 2.9X10-7м./м./ ºС, что более чем в 30 раз меньше, чем у обычного стекла.

Цвет огнеупорного стекла, как правило, прозрачный с янтарным оттенком.

Жаропрочное стекло подвергается практически всем видам обработки. Основные размеры такого стекла в листах 600×1 200 мм, толщиной 4 – 5 мм.

Фактически следует четко различать стекло, которое обеспечивает временное изолирование помещения при пожаре (например, однослойное безосколочное стекло), и стекло, которое препятствует передаче теплового излучения (например, многослойное стекло).

Основной характеристикой огнеупорного стекла является предел огнестойкости. Он складывается из критерия целостности (обозначается буквой E) и критерия теплоизолирующей способности (обозначается буквой I). Наиболее распространенные показатели - 15, 30, 45, 60 минут.

На различие в пределах огнестойкости у огнеупорного стекла влияет количество используемых стекол и их толщина. Самое тонкое огнеупорное стекло - 7 мм - используется в конструкциях EI15. В конструкциях с пределом огнестойкости EI60 используется стекло толщиной 15-16 мм.

Многослойное огнеупорное стекло, благодаря эластичности многослойной конструкции, соответствует различным требованиям классов огнестойкости. Это связано с последовательностью реакции: обращенные к огню слои стекла и силиката расплавляются за определенное время, которое зависит от толщины и консистенции слоев. Непрерывные испытания на огнестойкость гарантируют последовательность данной реакции. Производитель проводит испытания при допуске продукта к эксплуатации, внедрении новинок и контроле качества продукции. Так, каждый вид стекла в рамках необходимых испытаний должен повторно проходить "тест на твердость", прежде чем он будет применяться как готовое к монтажу изделие.

 Огнеупорное стекло в зависимости от класса огнестойкости и вида монтажа можно комбинировать с многослойным безопасным стеклом различной толщины. Дальнейшие разработки привели к уменьшению толщины стекла, которое применяется для внутренней отделки зданий, до 37 мм для класса огнестойкости F(EI) 90.

Термостойкость стекла зависит не только от его химического состава, но и от интенсивности теплоотдачи на поверхности изделия, качества этой поверхности и размеров изделия.

Самый главный для потребителя показатель — срок эксплуатации стекла. Срок службы стекла зависит от максимальной температуры эксплуатации. При температуре не выше 600 градусов стекло прослужит несколько тысяч часов. При более высокой температуре, срок эксплуатации уменьшается в значительной степени.

Качество огнеупорного стекла определяется двумя основными характеристиками: изолирование помещения; способность препятствовать распространению теплового излучения.

Именно ослабление теплового излучения отличает огнеупорное стекло от других видов стекла. Почти 30 лет тому назад было создано первое термоизоляционное огнеупорное стекло, повысив, тем самым, качество "прозрачной" пожаробезопасности. В течение 30 минутного пожара внутренняя сторона стекла, обращенная к огню, поглощает лишь 10% энергии огня, если в остеклении Вы используете продукт. При остеклении - это всего лишь 2%. На основе этого формируются теплозащитные показатели, которые являются практически постоянными для всего времени нормальной пожаронагрузки.

Более нагляден данный эффект при пожаре. В испытательной печи при температуре 1000°С стекло слой за слоем поглощается огнем. Благодаря теплоизоляционным свойствам стекла даже при продолжительном тепловом воздействии можно безопасно касаться внешней стороны стекла. Эти качества стекла при пожаре делают запасные выходы в зданиях доступными для людей в течение некоторого времени. Поэтому также предотвращается и возможное самовозгорание различных материалов: мебели, напольных покрытий и стен. Бесспорный аргумент, как с технической точки зрения, так и с эстетической в пользу "прозрачной" пожарозащиты очевиден - огнеупорное стекло является самой эффективной архитектурной защитой человеческой жизни и материальных благ среди всех пожаробезопасных систем. Благодаря комбинации с солнцезащитным, тепло- и шумоизолирующим, безопасным стеклом расширяется область применения огнеупорного стекла во внутренней отделке помещений, при возведении фасадов и крыш.

Огнеупорное стекло применяется в составе внутренних и наружных конструкций. На основе огнеупорного стекла изготавливаются стеклопакеты. Преимущественно огнеупорное стекло применяется в панорамных дверях каминов и печей. Дополнительно такие стекла можно использовать в виде смотровых панелей, например, для наблюдения за процессами горения в отопительных приборах в индивидуальном доме.

Термоустойчивость, прочность жаростойкого стекла позволяет реализовать самые смелые дизайнерские решения. Примером такого смелого решения может служить полностью стеклянный камин. Такой камин по праву станет главным украшением любого, даже очень небольшого помещения. Имея целый ряд неоспоримых преимуществ — дизайн, эргономичность, эстетическая функциональность такие камины придадут любому помещению, как в доме, так и в квартире элемент простоты и шика одновременно. Пластичность стеклянного материала позволяет применять стекло для реализации смелых новаторских идей дизайнеров и поставить такой камин можно практически в любом помещении, даже если изначально в помещении вообще не планировалось место под камин. Единственный недостаток таких каминов — это их вес, но инженеры находят выход из самых различных ситуаций. В настоящее время металлическо-стеклянные конструкции дверей для каминов делают механизированными. Они поднимаются при помощи специального подъемного механизма, он достаточно легкий в эксплуатации, бесшумный, что придает камину дополнительные преимущества.

Современные технологии позволяют делать стекла для каминов не только термостойкими, но одновременно шумоизолирующими и безопасными, можно сделать его ламинированным или тонированным. В данном случае все зависит от ваших пожеланий и функциональной необходимости применения такого жаростойкого стекла.

Стекло в камине — это не просто защита от огня топки, но в первую очередь это эстетическое наслаждение от возможности наблюдать за игрой пламени в непосредственной близости от огня. Конструкция камина с огнеупорным стеклом защищает от попадания огня или выстреливающих искр в комнату, где установлен камин. Одновременно, огнеупорное стекло камина обеспечивает необходимую подачу воздуха в камин для поддержки процесса горения.

Кроме использования стекла для дверей камина, целесообразно применять такие жаропрочные стекла в виде напольного покрытия перед камином. Оформив поверхность пола стеклами непосредственно вокруг и перед камином, можно решить сразу несколько задач. Стекла обладают повышенной прочностью, они устойчивы к ударам, случайные царапины на них исключены. Высокая устойчивость стекла к разрушению защищает такое стекло от случайных сколов при складировании дров или аксессуаров для топки возле камина. При случайно попадании горячих углей на стекло, оно не испортиться.

Стекло для камина чаще всего бывает однослойным. Многослойные конструкции могут потребоваться только при более высоких температурах — до 1000 градусов. Такая защита призвана обеспечить пожаробезопасность опасного в эксплуатации объекта. К домашним каминам это относиться в меньшей степени, поэтому очень часто в каминах используется однослойное стекло.

Кроме защитных стекол для камина, такие стекла применяют в виде защитных стекол для жаровни или мангалов. Стеклянные элементы дверей микроволновых печей — также область применения стеклокерамических огнеупорных стекол.

Также из огнеупорного стекла изготавливается посуда для открытого огня. Такая посуда хорошо поглощает тепло, причем накопленное тепло хорошо удерживается из-за низкой теплопроводности - блюда в ней долго не остывают. Стеклянная посуда обладает замечательными гигиеническими свойствами - стекло совершенно инертно к любой пище и не дает никаких посторонних привкусов и запахов. Посуда из стекла не поддается образованию накипи. Мыть такую посуду легко и можно практически любым моющим средством, за исключением содержащих твердые абразивы (например, песок), которые могут ее поцарапать. Кроме того, для мытья ударопрочной посуды можно использовать посудомоечную машину. Также посуда из огнеупорного стекла идеально подходит для использования в микроволновых печах.

Противопожарное стекло подлежит обязательной сертификации в составе конструкций (противопожарные окна, противопожарные двери, перегородки и другие огнеупорные изделия).

Большой ассортимент огнеупорных материалов представлен в Компании «ОгнеупорЭнергоХолдинг» - тел. (495) 617-01-74. На сайте OGNEYPOR.RU  Вы можете ознакомится с продукцией компании, а так же ценами на жидкое стекло, пеностекло, огнеупорное стекло и другие виды огнеупорных материалов.

ООО «ОгнеупорЭнергоХолдинг» является крупным дилером огнеупорных материалов. Наша стратегия направлена на эффективное выполнение заказов по реализации огнеупорной продукции на основе обеспечения оптимального соотношения «цена-качество». Мы являемся надежным и взаимовыгодным партнером для своих потребителей и поставщиков. Успех нашего предприятия основывается на высоком качестве реализуемой продукции быстром реагировании на спрос потребителей огнеупоров.

Мы рады видеть Вас в числе наших заказчиков.