Klaasid (1)

Klaasid

Referaat
Õppeaines: Hoone osad


Sisukord

Sisukord...............................................................................................2
Sissejuhatus..........................................................................................3
Klaasi funktsioonid ja omadused ........................................................3
Klaasi tootmine....................................................................................4
Klaasi töötlemine.................................................................................5
Erinevad klaasid..................................................................................7
Kasutatud kirjandus............................................................................12
Sissejuhatus
Klaas on eriline materjal, mille kasutusvaldkond on väga lai ning seda oma erinevate omaduste tõttu. Klaas on läbipaistev, suhteliselt tugev, raskesti kuluv, oluliselt inertne ja bioloogiliselt mitteaktiivne materjal, mistõttu saab temast kujundada siledaid ja mitteläbilaskvaid pindu.
Klaasi kasutamise ajalugu ulatub kiviaega, mil kasutati looduslikku klaasi. Klaasi kasutamisest on leide juba 3000 eKr, kuid esimene klaasi valmistamine on teada aga Vana-Egiptusest umbes 2000 eKr ning seda kasutati peamiselt keraamika ja muude esemete glasuurina. 1. sajadil eKr arendati ka klaasipuhumistehnikat ning seni äärmiselt väärtuslik ja haruldane materjal muutus üha tavalisemaks. Vana- Rooma impeeriumi ajal loodi juba spetsiaalseid vorme vaaside ja pudelite jaoks.
Tänapäeval on klaas muutunud arhitektuurse disaini oluliseks elemendiks ning seda paljuski tänu oma unikaalsusele ehitusmaterjalide hulgas, mistõttu suureneb selle kasutamine kaasaegse arhitektuurse lahendusega hoonetel iga aastaga. See on tänuväärselt atraktiivne materjal, mis annab võimaluse arhitektil luua arhitektuurseid tippteoseid.  Ja seda mitte ainult esteetilises mõttes, sest tänapäevaselt töödeldud klaas on ka oma tehniliste näitajate poolest, mille alla kuuluvad näiteks soojapidavus ja helikindlus, võrreldav konkureerivate ehitusmaterjalidega.
Klaasi funktsioonid ja omadused
Ulatusliku arendustöö tulemusena on klaas muutunud ehituskonstruktsiooni aktiivseks osaks, mille ülesandeks on kanda erinevaid funktsioone. Peamisteks funktsioonideks on energia säästmine, päikesekaitse, mürasummutus, turvalisus ja ohutus ning laialdased disanivõimalused. Lisaks sellele kuuluvad klaasi funktsioonide alla ka isepuhastuvus, tuletõkestus ning võimalus klaasiga kütta.
Klaasi peamiseks omaduseks on see, et ta on nähtava valguse suhtes läbipaistev. Läbipaistvus tuleneb asjaolust, et klaasi moodustavas materjalis ei ole ühtki aatomijoone üleminekuolekut, millel oleks nähtava valguse energia. Nii ehitusel kui ka mujal on tähtis läbipaistev klaas. Klaasi lähteaineteks on sooda (Na2CO3), kriit või marmor (CaCO3) ja valge kvartsliiv (SiO2). Klaas ei sula kindlal temperatuuril, vaid muutub kuumutades järk-järgult pehmemaks ja vedelamaks. Klaasi kasutatakse ka pakendite valmistamiseks. Erinevaid klaasi omadusi kombineerides aga saame lõputu hulga kasutusvõimalusi.
Klaaside mitmekesisus ja funktsioonide paljusus avabki pidevalt uusi võimalusi nii uusehituses kui ka renoveerimissektoris ning on muutnud oluliseks materjaliks igapäevases elus.
2
Klaasi tootmine
Klaasi lähteaineteks on sooda (Na2CO3), kriit või marmor (CaCO3) ja valge kvartsliiv (SiO2) ning selle tootmisel kasutatakse sulatusahjudes põlemisprotsessil tavaliselt õhku. Klaas ei sula kindlal temperatuuril, vaid muutub kuumutades järk-järgult pehmemaks ja vedelamaks.
Täitmaks välistarinditele esitatavaid nõudeid, töödeldakse tasapindne klaas tänapäeval ümber klaaspaketiks, mida valmistatakse spetsiaalsel tootmisliinil.
Klaaspaketi valmistamine
Pärast üksikute klaasikihtide väljalõikamist ning vajalikke töötlusi, pestakse need puhtaks ja kuivatatakse. Seejärel paigaldatakse ühele klaasikihile nakkuva mastiksi abil vaheprofiil. Vaheprofiil sisaldab kuivainet (absorbenti), mis tagab, et klaasikihtide vahele jääv ruum säiliks kuiva ja kondensaadivaba. Vaheprofiilid on tavaliselt alumiinimist, kuid üha enam kasutatakse ka parema soojusisolatsiooniga roostevaba terast ning spetsiaalplastikut. Järgnevalt toimub klaaspaketi pressimine ja täitmine argooniga. Viimasena kantakse kogu klaaspaketi perimeetrisse kittimisroboti abil tihendusmastiks, mis tagab klaaspaketi hermeetilisuse selle eluea vältel. Peale paaritunnilist kuivamist on klaaspaketid valmis ekspedeerimiseks.
Klaaspaketis on võimalik kombineerida paljusid erinevaid klaase ja selle funktsioone.
3

Klaasi töötlemine
  Klaasi on võimalik töödelda lõpmata hulgal erineval moel. Töödeldud klaas kaitseb nii kuuma kui külma eest. Klaasi töötlemine võimaldab klaasi tugevdada, karastada ning muuta seda turvalisemaks nind helisummutavaks. Lisaks saab klaasi toonida, värvida, vormida jne.
Klaasi karastamine

Klaasi termiline karastamine töötati välja 1929. aastal SAINT-GOBAIN’i poolt tootenimetuse Securit all. Klaasi karastamise protsessi käigus kuumutatakse klaasi spetsiaalses ahjus umbes 600-650 °C juures, misjärel see kiirjahutatakse. Sellise protsessi tagajärjel tekivad klaasis sisepinged, mis muudavad klaasi vastupidavamaks mehhaaniliste mõjutuste ja temperatuurikõikumiste suhtes. Tänu eelpingestatusele puruneb klaas õnnetuse korral väikesteks, ümarate servadega kildudeks, hoides seeläbi ära vigastuste ohu.
Karastusprotsess ei muuda klaasi spektrofotomeetrilisi omadusi. Viimistlusprotsessi juures tuleb silmas pidada, et servade töötlemine ja puurimine tuleb teostada enne klaasi karastamist.
Tingituna nikkelsulfiidi osakestest võib vahel tekkida karastatud klaasi iseeneslik purunemine . Klaasi purunemise vältimiseks sellisel viisil on võimalik nimetatud osakeste avastamine, mille jaoks teostatakse nn. heat soak katse.
Klaasi kuumtugevdamine
Kuumtugevdatud klaasi valmistamine toimub sarnase protsessi abil, mida kasutatakse ka karastatud klaasi valmistamiseks. Erinevuseks on järkjärguline jahutustsükkel. Kuna kuumtugevdatud klaasi purunemispilt on sarnane lõõmutatud klaasile , ei loeta seda turvaklaaside hulka. Kuumtugevdatud klaas sobib eriti hästi rakendusteks, kus on tegemist termiliste pingetega, samas kui turvanõuete täitmine pole kohustuslik. Kuumtugevdatud klaasi kasutamine on ideaalne ka rakenduste puhul, kus nõutav mehhaaniline tugevus on lõõmutatud klaasi omast suurem, kuid karastatud klaasi omast väiksem.
4
Klaasi lamineerimine
Lamineeritud klaasi tootmisprotsess leiutati 1909. aastal prantsuse keemiku Edouard Benedictuse poolt tootenimetuse Triplex all.
Protsess seisneb kahe klaasikihi lamineerimises PVB-kile (polüvinüülbutüraal) abil, mis tagab ka klaasi võimalikul purunemisel ohutuse, kuna klaasikillud jäävad kile külge kinni, tagades kõrgel tasemel kaitse vigastuste vastu. Klaasikihtide ühendamine toimub tolmuvabas ruumis, kus PVB-kile rullitakse laiali ühele kahest klaasist, lõigates selle servad vastavalt vajalikule suurusele. Seejärel asetatakse teine klaasikiht kilekihi peale. Klaas asetatakse kalandrisse ja kuumutatakse umbes 100 °C juures. Kalandri kahe valtsi vahel surutakse klaasikihid ja PVB-kile omavahel kokku ning klaaside vahele jäävad pisikesed õhumullid muudavad klaasi piimjalt häguseks. Et klaasi ja fooliumi täielikult omavahel kokku liituks ja õhumullid väljuks, hoitakse klaasi veel mitu tundi kuumutatud survemahutis (autoklaavis) kõrge temperatuuri ja rõhu juures. Seejärel on klaas ja kile omavahel läbipaistvalt ühendatud.
Lamineeritud klaasi väljapaistvaks omadusseks on ka terviklikkuse säilitamine. Nimelt on klaasil võime taluda survet isegi klaasi purunemise korral ja selle läbi avast mitte välja langeda.
Siiditrükkimine

Trükitav klaasipind paigutatakse metallraamile pingutatud motiividega kapronsiidi alla, misjärel kantakse kaabitsa abil peale siidivärv, alustades altpoolt. Kohtades, kus klaasile pole vaja värvi kanda, on tekstiili pind tihe ja läbilaskmatu ning kohtades, kus klaasile tuleb värvi kanda, läbilaskev.
Seejärel klaas kuivatatakse, et sealt eralduks aurustumise teel nii niiskus kui lenduv abiaine. Toimub klaasi karastamine, mille käigus kinnistub värvpigment klaas pealispinna külge, andes valmistootele vastupidavuse ja värvipüsivuse. Viimistlusprotsess tuleb teostada enne värvimist ja karastamist.
5
Klaasi painutamine
Klaasi painutamiseks kuumutatakse kõigepealt klaasitahvel ahjus kuni tema pehmenemispunktini umbes 600 °C juures. Seejärel asetatakse klaas kas konkaavsele (nõgusale) või konvekssele (kumerale) vormile, mille järgi vütab ta oma lõpliku kuju.
Pärast seda, kui klaas on võtnud vormi kuju, algab jahutusprotsess, mis viiakse läbi võimalikult aeglaselt, vältimaks sisepingete ja liiga suurte deformatsioonide tekkimist klaasi pinnal.
Viimistlusprotsess tuleb teostada enne klaasi painutamist.
Klaasi taustvärvimine

Tänapeva tehnoloogia võimaldab katta klaasi erinevates toonides- klaasile saab anda nii värvilise läike kui ka mati pinna. Baasklaasiks võib olla nii kirgas kui ka masstoonitud klaas.
Taustvärvitud klaasi näol on tegemist karastatatud klaasiga, mis tähendab, et seda klaasi hiljem enam töödelda ei ole võimalik. Värvikate põletatakse klaasi karastusprotsessi käigus osaliselt klaasi pinna sisse, mis muudab klaasi äärmiselt vastupidavaks ilmastiku ja mehaaniliste vigastuste suhtes.
Muud töötlused
Tasapindset klaasi on võimalik töödelda ja viimistleda mitmel viisil, näiteks servade lihvimine, avade puurimine, sisse- ja väljalõiked.
Klaasi teravad servad kõrvaldatakse mattpinnaga faaslihvimise (kasutatakse näiteks struktuurklaasimis-süsteemis valmistatud klaaspakettide puhul), poleerpinnaga faaslihvimise (kasutatakse näiteks ilma raamita klaasimissüsteemide, klaasuste, dushikabiini elementide jne puhul), poleerpinnaga ümarlihvimise (kasutatakse näiteks riiuli - ja lauaklaaside puhul) või fasettlihvimise (kasutatakse näiteks peeglite ja kapiklaaside puhul) teel.
Lisaks saab klaasi erineval moel viimistleda. Seda saab puurida ning teha sellesse vastavalt kliendi soovile ja tehnilistele spetsifikatsioonidele sisse- ja väljalõikeid. Töötlemiseks kasutatakse erinevaid vesijahutusega tööpinke- ja seadmeid.
6
Erinevad klaasid
Tavaline klaas
Tavalist (Float-klaas, ehitusklaas) aknaklaasi valmistatakse liivast, soodast ja kalgist. Antud koostisosadele lisatakse natuke rauda, magneesiumi, alumiiniumi ning klaasipuru ja sideaineid, et saavutada sulaklaasi homogeensuse. Valmistamine toimub jätkuva protsessina, kus sulanud klaas valatakse sula tinaga täidetud vanni peale. Sulaklaas valatakse klaasi lindiks, mis jahutatakse ning lõigatakse seejärel sobivasse mõõtu.
Float-klaas on läbinähtav, ühtlase paksusega, tasaste ja leekpoleeritud pindadega.
Seda valmistatakse mõõtudega 3,21 x 6,0 m ja paksusega 0,4 – 19 mm.
Klaasi kasutatakse erinevates toodetes nagu akendes, mööblis, autodes, elektroonikas jne. Suurim ehitusklaasi kasutusala on akende , uste, fassaadide ja katuste klaasimine, kus klaasi paksuseks on tavaliselt 3-12 mm.
Float-klaasi võib pinnata, karastada, lamineerida, siidtrükkida, kuumvärvida, painutada ja hõbetada ( peeglid ).
Kirgas klaas
Kirgas klaas on alustooteks tervele tööstusele. Seda on võimalik töödelda paljudel erinevatel viisidel . Seda saab katta, et ta kaitseks nii külma kui sooja eest. Lisaks saab kirgast klaasi kasutada klaaspakettides, helisummutus, turva ja ohutusklaasidena. Seda võib nii lamineerida kui ka termotöödelda ja kuumutada. Ka saab antud klaasi värvida, teha sellele erinevaid trükke, saab lõigata eri kujudele. Kirgast klaasi kasutatakse väga paljudes erineva kasutusalaga toodetes.
Eriti kirka klaasi puhul on tavalises klaasis suurem raua oksiidide sisaldus, mistõttu on klaasil natuke rohekas toon.

Päikesekaitseklaasid
Et vältida päikeseenergia poolt tekkiva siseruumi õhutemperatuuri tõusu ning UV-kiirgust ning reguleerida soojuskiirgust võib klaaspakettides kasutada päikesekaitseklaase. Päikesekaitseklaase on pakkuda kahte eri tüüpi – massvärvitud ja pindkaetud klaasid, millel on ka energiasäästu omadus.
7
Päikesekaitseklaasid tuleb alati asetada välimiseks klaasiks parema päikesekaitse saavutamiseks. Kuna mõned päikesekaitseklaasid absorbeerivad palju päikeseenergiat, on mõnel juhul vältimatu klaasid karastada termilise purunemise riski maandamiseks.
Massvärvitud päiksekaitseklaasid vähendavad päikeseenergia läbimist absorbeerimisega rohkem kui kirgas klaas. Nad on läbivärvitud ja valmistatud samal tehnoloogial nagu kirgas klaas, kuid neile on lisatud absorbeerivaid lisaaineid (muudavad klaasi massi tonaalsust ja vähendavad peegeldust). Massvärvitud klaaside toonid on hall, pronks, roheline ja sinine. Tooni tumedus sõltub klaasi paksusest.
Pindkaetud päiksekaitseklaasid ühildavad omavahel päikesekaitse- ja energiasäästuklaaside omadused. Nad koosnevad tavalisest float-klaasist, mis on pinnatud äärmiselt õhukese ja madala emisiviteetse pinnaga.
Energiasäästuklaas
Energiasäästuklaas koosneb tavalisest kirkast klaasist, mis on pinnatud selektiivse pinnaga. Ta laseb läbi päikese lühilainelise kiirgusenergia ja peegeldab tagasi pikalainelise, ruumist välja pürgiva soojuskiirguse.

Isepuhastuv klaas
Isepuhastuva klaasi välispinnal on eriline kahetoimeline kiht. Päevavalgusega kokku puutudes pinnakattes tekib kahetoimeline keemiline reaktsioon. Kõigepealt lagundub klaasi pinnale tekkinud orgaaniline mustus ja seejärel uhub vihmavesi eraldunud mustuse klaasi pinnalt. Kui klaasid on eriti määrdunud ja kestab pikem kuiva periood või vihmavesi ei satu klaasi pinnale, on pesemine vajalik. Tavaliselt piisab veega uhtumisest, kuid lisaks võib kasutada pehmet kangast ja lahjat pesuainet. Pinnakate aktiveerub mõne aja pärast uuesti.
Kuigi pinnakate on kõva, võib teda vigastada teravate esemetega, terasvillaga ja abrassiivsete puhastusainetega.
8
Tuletõkkeklaasid
Kõik tuletõkkeklaasid on vaieldamatult head kaitseks leekide ja suitsugaaside eest (tuleklass E). Tuletõkke klaasid jagunevad kahte rühma – armeeritud klaasid ja mitmekihilised klaasid. Ainult leekide ja põlemisgaaside vastu pakuvad kaitset armeeritud klaasid. Kaitset ka suurte kuumuste vastu (tuleklass EI) pakuvad mitmekihilised tuletõkke klaasid. Armeeritud klaas sisaldab õhukest terastraat võrku, mis hoiab klaasitükid koos klaasi purunedes. Mitmekihiliste klaaside puhul koosneb klaas mitmest float-klaasi kihist nind nendevahelisest läbipaistvast silikaatkihist.
Turvaklaasid

Turvaklaasidega võib luua valgusrohkeid, läbinähtavaid ja turvalisi interjööre. Turvaklaasid on karastatud ja lamineeritud klaasid. Neid kahte klaasitüüpi ühildades saavutatakse klaasid mis on kuulikindlad, murdvarguste kindlad ja mida saab kasutada kohtades kus on suur raskuskoormus (trepid, põrandad).
Karastatud klaasi lisandunud tugevus on tekkinud klaasi kuumutamisel 600-650oC-ni. Seejärel klaas jahutatakse kiiresti, mille tulemusel muutub klaas umbes 5 korda tugevamaks kui tavaline klaas. Karastatud klaas peab vastu koormustele tunduvalt paremini kui tavaline klaas ja täidab turvaklassi 1(C)1 nõudeid.
Ka karastatud klaas võib puruneda, kui teda koormatakse nii palju, et ta murdub. Purunedes karastatud klaasist tekkivad väikesed tükid ei ole ohtlikud, võrreldes tavalisele klaasile omaste teravate lõikeservadega.
Lamineeritud klaas saab oma turvaomadused lamineerimisprotsessis. Kaks ja rohkem klaasi tahvlit lamineeritakse omavahel kokku PVB kilega , mis teeb lamineeritud turvaklaasist sitke ja raskesti purustatava klaasi. Kui klaasi üle koormata, murdub ta tavalise klaasiga samalaadselt, kuid klaasitükid püsivad kinni PVB kilel. Normaalse paksusega lamineeritud klaas ei mõjuta optilisi omadusi. Lamineeritud klaas kaitseb ka UV-kiirguse eest.
Kuuli- ja vandalismikindlad klaasid - mitmekordne PVB lamineeritud klaas pakub samasugust kaitset kui lamineeritud klaas, kuid kannatab rohkem koormusi , eriti juhul kui lamineerimisel kasutatakse ka karastatud klaasi.
Vandalismikindlad klaasid jagunevad turvaklassidesse P6B – P8B. Nad takistavad märkimisväärselt sissemurdmist, kui tegemist on plaanitud tegevusega .
Kuulikindlad klaasid jagunevad turvaklassidesse BR1-BR7 ja SG1-SG2, kuna tegemist on eriti suure raskusjõuga.
9
Mürasummutavad klaasid
Müra on häiriv nähtus, mis võib tungida klaasiosade ja ebatihedate ehitusosade vahelt läbi. Heliisolatsiooni omadusi võib parandada muutes ise klaase või klaasidevahelisi kaugusi.
Klaasi paksuse kasvatamisega kasvab klaasi kaal ja heli võnked ei saa nii kergelt klaasi liikuma. Klaasi heliisolatsiooni arv kasvab umbes 6 dB kaalu kahekordistumisel.
Klaasidevaheline kaugus määratleb olemusliku resonantsi sageduse. Mida suurem vahekaugus , seda madalam resonantsi sagedus. Vahekauguse olemasolul 20mm on resonantsi sageduse vähenemine küllaltki marginaalne. Kasvatades vahekaugust võimalikult suuremaks on heliisolatsiooni paranemine märkimisväärne.
Dekoratiivklaasid
Dekoratiivklaasidel on reljeefne pind, mis valtsitakse kuuma klaasimassi klaasi valmistuse käigus. Dekoratiivklaase on saadaval mitmete erinevate mustritega, rohkem ja vähem läbikumavaid, olenevalt mustrist. Dekoratiivklaase on palju erinevaid toone kirgastest kuni tumedate toonideni välja. Klaasi paksus on üldjuhul 4mm, kuid on ka sorte mille paksus ulatub 10mm-ni. Enamus dekoratiivklaasid on karastatavad ja lamineeritavad olenevalt mustri sügavusest.
Matistatud klaasid
Matistatud klaasid jagunevad matistamise tehnoloogia järgi satiin klaasideks ja liivapritsitud klaasideks.
Satiin klaasid on läbikumavad ning tema töödeldud pind on viimistletum. Satiin klaasi on kerge käsitleda nind ta on karastatav.
Liivapritsitud klaasi pind on liivaga tasaselt matiks pritsitud. See tehnika võimaldab ka mustriga pindu valmistada. Liivapritsitud pindasid on raske puhastada , mistõttu on soovitatav pind tefloniga katta või klaasipaketis sisemise pinnana kasutada.

Taustvärvitud klaasid
Fassaadi umbosade klaasimisel ühekordse taustkaetud klaasiga on olemas kaks erinevat lahendust tausta katmisel, kas emailimine või pindamine. Emailitud fassaadi umbosa klaasidel on keraamiline värv tagapinnale põletatud.
10
Ühtlaste fassaadide puhul kasutatakse umbosade klaasidena samalaadse peegelduse ja tooniga klaase kui on aknaklaasid .
Et klaas peegeldaks, peab klaasi tagune olema pimedam kui klaasi esine pind. Mida suurem valguse vahe sise- ja välispinna vahel, seda suurem peegeldus efekt on klaasidel. Seega ühtlane peegeldus on ainult päevavalguses. Õhtuti valgustus suhted muutuvad ja peegeldus väheneb, ehk alati kui siseruumide valgustus on välisvalgusest tugevam, võime väljast näha sisse.
Taustvärvitud klaasid on alati karastatud ja vähemalt 6mm paksud.
Siiditrükitud klaasid
Siidtrükitud klaase on saadaval paljude erinevate mustritega. Värv emaileeritakse pinnale karastusprotsessis, mis muudab klaasi ühtlasi ka turvaklaasiks ja teeb ta termilisi pingeid taluvaks. Siidtrükitud klaasid sobivad samahästi sisekasutusse, kui ka välisfassaadidele. Siidtrükitud klaaside tüüpilisteks kasutuskohtadeks on klaasist vaheseinad ja –uksed, välisfassaadid ja –katused
Painutatud klaasid
Tänapäeva ehituslikus arhitektuuris on kumerate klaaspindade kasutamine juba väga laialt levinud. Kui algusaastatel kasutati kumeraid klaase ja klaaspakette ainult vitriinidena ja piirdeklaasidena, siis alates 90-ndatest aastatest kui algas võimas klaaselementide areng maailmas, kasutatakse kumeraid klaase ka hoonete fassaadidel, katustel ja rahvarohkete hoonete pöörduste klaasidena.
11
Kasutatud kirjandus:
www.marepleks.ee
www.klaasmerk.ee
www.baltiklaas.ee
www.klaasimeister.ee