Стеклокристаллические облицовочные материалы

В отличие от многих традиционных материалов, применяемых при отделке зданий и сооружений, эти материалы характеризуются комплексом весьма ценных эксплуатационных свойств: повышенной прочностью и долговечностью, морозоустойчивостью, нулевым водопоглощением, высокой абразивоустойчивостью, способностью длительное время работать в неблагоприятных условиях и агрессивных средах. Стеклокристаллические материалы биостойки, гигиеничны, имеют абсолютную устойчивость к выцветанию под воздействием солнечного излучения и моющих средств. Они относятся к категории негорючих отделочных материалов, под действием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют, не обугливаются и не выделяют токсичных веществ. Разнообразная цветовая гамма и текстура, а также возможность создания на поверхности неповторяющегося рисунка, аналогичного природным гранитам и мрамору, обеспечивают стеклокристаллическим материалам уникальные декоративные качества. �спользование особых приемов стекольной и керамической технологий, применяемых при производстве стеклокристаллических материалов, позволяет варьировать размеры и форму изделий. По химическому составу стеклокристаллические материалы относятся к силикатным, основу которых составляет оксид кремния. Помимо этого компонента в составе присутствует ряд других оксидов — алюминия, кальция, магния, натрия и т. д., которые обеспечивают заданные технологические и эксплуатационные свойства. Особенность материалов состоит в том, что в их структуре сосуществуют стекловидная и кристаллическая фазы, объемное соотношение которых может изменяться в широких пределах. Если в структуре материала преобладает стеклофаза, отдельные кристаллики и кристаллические образования оказываются диспергированными в объеме стекловидной матрицы. К таким материалам относятся авантюриновые стекла, стекломрамор, стеклокристаллит, стеклокремнезит. Если количество кристаллической фазы в структуре материала составляет более 50—60%, то стеклофаза выполняет роль цементирующей прослойки, скрепляющей отдельные кристаллы силикатов — волластонита, анортита, пироксенов и др. Эту группу представляют прежде всего ситаллы — материалы с объемно закристаллизованной тонкодисперсной структурой, а также сигран и неопариэс. Авантюриновые стекла представляют собой цветные стекла с мелкими кристаллическими включениями соединений хрома, железа, меди, обеспечивающие эффект мерцания и блеска за счет высокого показателя преломления этих кристалликов по сравнению с основным стеклом. Наиболее известно хромсодержащее авантюриновое стекло, декоративный эффект которого создается за счет мерцания более светлых кристалликов оксида хрома на фоне темнозеленой стекломатрицы. Стекломрамор представляет собой непрозрачное (глушеное) белое или цветное стекло с мраморовидным рисунком. Глушение возникает благодаря присутствию в массе стекла небольшого количества мелкодисперсной (10—15 мкм) кристаллической фазы с показателем преломления, отличным от показателя преломления основного стекла. Эта фаза вызывает рассеяние падающего светового потока и снижение светопрозрачности материала вплоть до полной потери прозрачности. Эффект глушения может обеспечиваться также применением определенных составов стекол, склонных к ликвационному (фазовому) расслоению и образованию двухфазных структур, на поверхности раздела которых также происходит рассеяние падающего света. Введение красителей и использование некоторых технологических и конструктивных приемов при стекловарении и формовании позволяет получать мраморовидный рисунок голубого, зеленого, синего, бежевого цвета. Стеклокристаллит и стеклокремнезит относятся к материалам, получаемым путем спекания гранул стекла разного химического состава. Для спекания можно использовать как специально сваренные глушеные стекла, так и измельченные отходы листового, тарного, медицинского, электровакуумного стекла, отходы производства стекловолокна. Варьирование состава и дисперсности стеклогранулята, применение различных наполнителей, добавок порообразователей и других компонентов позволяет получать многочисленные разновидности этих материалов. Так, стеклокремнезит представляет собой трехслойный материал: верхний декоративный слой состоит из цветного стекла, основной слой — из глушеного стекла, в нижнем слое к глушеному стеклу добавлен кварцевый песок, который обеспечивает повышенную адгезию к цементному раствору. Ситаллы относятся к стеклокристаллическим материалам с высоким содержанием мелкодисперсной кристаллической фазы — 60% и более. В основе получения этих материалов лежит теория катализированной кристаллизации стекол определенных химических составов. В процессе термической обработки, составляющей одну из основных технологических стадий получения ситаллов, во всем объеме предварительно отформованного стеклоизделия образуется масса беспорядочно ориентированных кристалликов различных силикатных фаз размером не более 1—3 мкм. Материалы имеют плотную однородную структуру, напоминающую структуру высокоплотной керамики. По внешнему виду ситаллы также похожи на керамические материалы. Существенным преимуществом строительных ситаллов является возможность использования при их получении промышленных отходов, содержание которых в исходных шихтах достигает 70%. В зависимости от вида применяемого сырья различают шлакоситаллы (на основе шлаков черной и цветной металлургии), золоситаллы (на основе топливных шлаков и зол) и петроситаллы (на основе горных пород и отходов горнообогатительных комбинатов). Высокие эксплуатационные характеристики ситалловых изделий (прочность и износостойкость, химическая стойкость, способность выдерживать высокие температурные перепады) обеспечивают этому классу материалов возможность широкого применения в строительстве. Так, шлакоситалл хорошо зарекомендовал себя в качестве материала для настила полов промышленных и гражданских зданий, для облицовки наружных и внутренних стен, для футеровки строительных конструкций, подверженных химическим воздействиям и абразивному износу. Для расширения цветовой гаммы шлакоситалла его поверхность можно декорировать силикатными эмалями, деколями, ангобами. Сигран — высокодекоративный стеклокристаллический материал с крупнокристаллической структурой. По текстуре он напоминает гранит, мрамор, яшму. Оригинальность и неповторимость рисунка достигается за счет присутствия в объеме материала отдельных сферолитоподобных кристаллов размером до 1 см или их скоплений. В зависимости от используемых красителей цвет сиграна может отражать всю палитру красок: белый, синий, голубой, красный, коричневый, серый. Особый декоративный эффект создается в результате разного цветового тона сферолитов и окружающей их стеклофазы. Сигран получают на основе недефицитного сырья (кварцевый песок, мел, доломит) по стекольной технологии, включающей, наряду с обычными для стекловарения технологическими стадиями, специальную термическую обработку и механическую обработку. Нашей стране принадлежит приоритет в разработке и внедрении многих из перечисленных стеклокристаллических материалов. Так, разработчиками шлакоситалла, сиграна, стеклокремнезита являются отечественные ученые. На Константиновском заводе «Автостекло» (Украина) впервые в мире было организовано промышленное производство шлакоситалла методом прессования (плиты размером 300х300х20 мм) и методом непрерывного проката (непрерывная лента шириной 1600—1800 мм и толщиной 6—10 мм). Производительность одной высокомеханизированной линии по производству шлакоситалла белого и серого цветов составляла 500 тыс. кв. м в год. На Калужском стекольном заводе функционировала опытно-промышленная линия по производству плит размером 300х300х20 мм из сиграна, на Ленинском стекольном заводе (Москва) — промышленная линия по производству стекломрамора. Среди зарубежных разработок наиболее известен спеченый стеклокристаллический материал, созданный в Японии фирмой Nippon Electric Glass и получивший название неопариэс (Neoparies и Neoparies–light). В основе получения этого материала лежит спекание стеклогранул волластонитового состава размером 1—7 мм с последующей кристаллизацией. Количество кристаллической фазы в материале составляет примерно 40%, что позволяет придавать изделиям при повторном нагреве изогнутую форму, в частности для изготовления круглых колонн и арочных сводов. Поверхность плит шлифуют и полируют с целью выявления мраморовидного рисунка, создаваемого игольчатыми кристаллами волластонита. Материал может быть окрашен в различные цвета — белый, бежевый, коричневый, розовый, серый, черный. В Японии этот материал пользуется большой популярностью и широко используется в строительстве. Анализ физико-химических свойств стеклокристаллических материалов (таблица), их декоративных и эксплуатационных характеристик показывает, что этот класс искусственных материалов может успешно применяться в строительстве наряду с природными гранитами и мрамором для облицовки внешних и внутренних поверхностей зданий и сооружений, в качестве напольных и кровельных покрытий, для устройства внутренних перегородок, лестничных маршей, настилов и других строительных элементов. Технологичность материалов, возможность создания непрерывных поточных механизированных линий по их производству, использование недорогих сырьевых материалов обеспечивают перспективность развития производства стеклокристаллических облицовочных материалов.