Выдержки из интервью с г-ном Красильниковым С.Н., специалистом-материаловедом, кандидатом технических наук:

Вопрос: Уважаемый Сергей Николаевич, компания «Герда» представляет на российском рынке межкомнатные двери германского поставщика MaMe Türendesign GmbH с полотнами, изготовленными из листового стекла. Насколько, с Вашей точки зрения, оправдано применение стеклянных дверей в быту?

Ответ: На мой взгляд, абсолютно оправдано. Листовое стекло используется в строительстве вот уже более двух тысяч лет. Оно долговечно, устойчиво к перепадам температуры и влажности, практически не подвержено «старению», под которым понимается необратимое изменение структуры и свойств материалов от воздействия тепла, кислорода, солнечного света, ионизирующих излучений и др. Стекло упруго, то есть восстанавливается в прежней форме при снятии деформирующей механической нагрузки. Светопроницаемость сделала его идеальным материалом для окон. В этом качестве стекло применяется со времён Древнего Рима. Наконец, все входящие в его состав элементы химически связаны и тем самым нейтрализованы, а значит, не несут в себе угрозы жизни и здоровью человека.

Вопрос: Наших клиентов более всего беспокоит прочность стекла…

Ответ: Прочность в широком смысле – это свойство твёрдых тел сопротивляться воздействию внешних нагрузок. Превышение предела прочности ведёт либо к разрушению предмета (разделению на части), либо к необратимому изменению его геометрической формы (пластической деформации). Для стекла характерно разрушение, более известное как раскол. Главной причиной этого нежелательного явления служат невидимые микротрещины, так называемые трещины Гриффита, возникающие на поверхности твёрдых тел, в том числе стекла, под воздействием агрессивных факторов окружающей среды. Края трещин являются концентраторами напряжений, и если под нагрузкой извне (ударом, нажимом и т.п.) напряжение в определённом месте превысит предел прочности конкретного материала, произойдёт стремительное расширение трещины по всему её сечению и, следовательно, разрушение данного предмета. Для стекла наиболее опасны динамические нагрузки на изгиб и удары, в особенности твёрдым телом с малой площадью приложения.

Вопрос: И как от этого уберечься?

Ответ: Не размахивать молотком перед стеклянной дверью (смеётся)! Существует немало технологий упрочнения стекла. К примеру, строительное стекло подвергается термическому упрочнению – так называемому отжигу. Готовое изделие разогревается до температуры, на 20-30°С меньшей, чем температура перехода стекла из пластического состояния в условно твёрдое, после чего медленно, в несколько стадий охлаждается до температуры цеха, проще говоря, комнатной. В результате происходит релаксация остаточных напряжений, о которых сказано ранее, и не возникает новых.

Термохимический метод упрочнения основан на изменении структуры и свойств поверхностного слоя стекла. На поверхность стекла, разогретого до метастабильного состояния, наносится расплав солей лития. Ионы этого химического элемента диффундируют в стекло на глубину около 100 микрон и вытесняют из него более крупные ионы натрия или калия. Тем самым понижается коэффициент термического расширения поверхностного слоя материала. При охлаждении внутренние слои изменяются в объёме неодинаково с наружными, происходит сжатие поверхности, что значительно упрочняет стекло.

При химическом упрочнении дефектный поверхностный слой стекла на глубину до 150 микрон вытравливается парами или раствором плавиковой кислоты, за счёт чего прочность материала увеличивается в среднем в 4,5 раза. Другой вариант химического упрочнения стекла связан с нанесением на его поверхность кремнийорганических соединений, образующих тончайшие прозрачные пленки. Такое покрытие устраняет расклинивающее действие влаги в микротрещинах.

Даже простое шлифование стеклянного листа с последующей полировкой не только улучшает его оптические свойства, но и делает много более стойким к удару или изгибу в сравнении с обычным силикатным стеклом.

Наконец, практикуется соединение минимум двух стеклянных листов и полимерной плёнки между ними в единый пакет, называемый триплексом (от латинского triplex – тройной). Такое изделие можно отнести к разряду уже не только безопасного, но и защитного стекла. При разрушении триплекса осколки задерживаются полимером, вследствие чего не грозят человеку серьёзными ранениями.

Вопрос: Компания MaMe Türendesign GmbH поставляет нам и триплекс. Однако большую часть ассортимента дверных полотен составляют изделия из цельного закалённого стекла. Что Вы можете сказать о технологии закалки?

Ответ: Закалка – эффективный, скорый и экономичный, а потому весьма распространённый метод термического упрочнения стекла. При закалке стекло заданной формы, разогретое до состояния пластичности, подвергается, в отличие от продолжительного отжига, быстрому равномерному охлаждению струями воздуха. В поверхностных слоях материала возникают напряжения сжатия, а напряжения растяжения, особенно опасные для стекла, переносятся в его внутренние слои. Закалённое стекло отличается от обычного значительно большей прочностью на удар и изгиб. Применяемый в автомобилестроении закалённый лист стекла толщиной около 6 мм выдерживает удар твёрдого шара массой 0,8 кг, падающего с высоты двух метров. Прочность на изгиб повышается до десятикратного значения. Закалённое стекло имеет повышенную термостойкость и выдерживает резкие изменения температуры до 270°С, тогда как обыкновенное растрескивается при разности температур 70°С. Если же разрушение всё-таки происходит, закалённое стекло рассыпается на небольшие осколки. По степени закалки различают стекло сильно закалённое (сверхпрочное), закалённое и полузакалённое. Первое из них при разрушении даёт мельчайшие осколки чешуйчатой формы, вплоть до порошкообразных частиц, второе – мелкие осколки округлённой формы с нережущими гранями, третье – остроугольные осколки удлинённой формы.

Вопрос: Как Вы считаете, Сергей Николаевич, вправе ли мы уверять потребителя в абсолютной безопасности и эксплуатационной надёжности дверей с полотнами из упрочнённого стекла?

Ответ: Что касается безопасности для жизни и здоровья человека, то – да, безусловно. А вот по вопросу надёжности я бы воздержался от категоричных утверждений. Этот материал в любом случае требует осторожности и бережного к себе отношения. Закалённое листовое стекло весьма чувствительно к ударам в края и углы. Здесь его прочность в 2-3 раза ниже той, что приходится на плоские поверхности листа.

Существует у данного материала и внутренний порок – неоднородность стекломассы. К локальным неоднородностям относятся не растворившиеся в расплаве зёрна исходных компонентов для варки стекла (частицы песка, глинозёма, известняка, мела и др.), инородные минеральные вещества, участки кристаллизации стекломассы, продукты разрушения огнеупоров, в которых происходит процесс стекловарения, пузырьки выделившихся при этом газов. Наряду с микротрещинами, неоднородности служат концентраторами мощных разрушающих напряжений, и традиционные методы упрочнения против них, увы, зачастую бессильны. При изготовлении стекла от вредных этих включений избавляются путём длительного интенсивного механического перемешивания стекольного расплава (гомогенизации). К сожалению, гомогенизация, равно как и всё производство стекла, – довольно затратный процесс. У недобросовестного производителя возникает соблазн сэкономить на сырье, оборудовании, времени и расходе энергоносителей. А в результате появляются изделия, с виду вроде бы качественные, но таящие внутри себя неустранимые пороки.

Вопрос: Как же неподготовленному человеку избежать ошибки при выборе товара, как отделить вредные зёрна от полезных в данном случае плевел?

Ответ: Некоторые дефекты стекла видны невооружённым глазом. Таковы, к примеру, газовые включения, твёрдые посторонние конкреции, продукты кристаллизации стекломассы, резко ухудшающие оптические свойства материала (снижение прозрачности, искажение предметов за стеклом). Однако для обнаружения большинства пороков требуются специальные знания и аппаратура контроля. Неподготовленному человеку я бы посоветовал передоверить выбор специалисту. Если такой возможности нет, следует обращать внимание на светопроницаемость, обработку кромок листового стекла, качество полировки плоских поверхностей, наличие – вернее, отсутствие! – механических повреждений. Не будучи силён в маркетинге, всё-таки порекомендовал бы ориентироваться на известных поставщиков. Такие предприятия дорожат своим реноме и не станут выпускать на рынок откровенный брак. В этой же связи посоветовал бы задуматься над ценами. Производство качественного стекла, повторюсь, дело крайне затратное, продукция несёт в себе высокую себестоимость, и если некий продавец в пылу конкурентной борьбы предлагает всё ту же стеклянную дверь за копейки, да ещё оперирует скидками до 90%, что-то с этим товаром неладно!