Tepelně tvrzené sklo, jeho parametry a využití

Žijeme v době, kdy se sklo stává stále více dominantním prvkem v architektuře budov. Sklo je aplikováno ve složitějších tvarech a prvcích jako jsou točitá zábradlí, interiérové příčky a prosklené fasády. S tím jsou spojené stále vyšší nároky na kvalitu montáže a především samotného výrobku. V naší praxi se stále více setkáváme s požadavky architektů, projektantů a v neposlední řadě investorů na takřka dokonalé provedení geometrie skleněných prvků dodávaných na stavbu a to jak vnějších tak interiérových.

Obr. 01 Kalicí pec Northglass

V současné době je díky inovacím v technologii výroby možné vyrábět nepřeberné množství tvarů, druhů, a grafických úprav skel. Zaměřujeme se především na tepelně tvrzená a ohýbaná bezpečnostní sodnovápenatokřemičitá skla – ESG (Zkratka německého Einscheiben-Sicherheitsglas). Jak takové sklo vzniká a jaké jsou nejčastější způsoby jeho využití? Tepelné tvrzení (kalení) spočívá v zahřátí finálně opracovaného skleněného výrobku v kalící peci (Obr. 01) na teplotu 600–700 °C, což je teplota blízká bodu měknutí, a následně jeho rychlého řízeného ochlazení usměrněným proudem vzduchu. Ve skle dočasně vznikne teplotní gradient mezi chladnějším povrchem a zahřátým jádrem. Ochlazené povrchové vrstvy skla se smršťují, zatímco střed průřezu skla je zahřátý. Dokud je sklo tvárné, vyrovnávají se tyto deformace viskózním tokem. Vnitřní teplejší vrstvy dále chladnou a mají se snahu smršťovat. V tom jim však brání vychladlé vnější vrstvy, takže v tělese skla vznikají napětí. Ve vnějších vrstvách skla vzniká tlakové napětí, které je vyrovnáno tahovým napětím ve středu průřezu skla. Díky tomuto procesu dojde ke změně fyzikálních vlastností skla, především nárůstu pevnosti v tlaku za ohybu. Ta je cca 3× vyšší, než u běžného plaveného skla stejné tloušťky. Zvýšení pevnosti umožňuje sklo bodově kotvit. Další změnou je zvýšení odolnosti proti termálnímu šoku. Tepelně tvrzené sklo je schopno odolávat skokovému nárůstu rozdílů teplot mezi prostory, které sklo odděluje, až do hodnoty 200 °C. U běžného plaveného skla může dojít k destrukci při skokovém zvýšení rozdílu teplot již o 30 °C, nicméně tato hodnota se může výrazně lišit v závislosti na dalších faktorech, především kvalitě opracování hran. Další důležitou vlastností tepelně tvrzených skel je způsob rozpadu. Při porušení tepelně tvrzených skel nedochází k tvorbě střepů s dlouhými ostrými hranami, ale vlivem uvolňování vnitřního napětí dojde k vytvoření spousty malých úlomků s neostrými hranami, které zabraňují vážnějším poraněním (Obr. 02, 03). Pro tyto vlastnosti jsou tepelně tvrzená skla využívána v automobilovém a nábytkářském průmyslu, do skleněných dveří, sprchových koutů atd. Nevýhodou je okamžitá ztráta pevnosti po porušení.

Obr. 02 Krakovitost tepelně tvrzeného skla po porušení

Obr. 03 Rozpad tepelně tvrzeného skla

Obr. 04 Rozpad – krakovitost lepeného kaleného skla

Tepelně tvrzená skla je možné vrstvit, a tím dosáhnout vyšších pevností a odolností. Vrstvit lze také ohýbaná tepelně tvrzená skla. Vrstvením dojde pomocí fólie ke slepení dvou a více skel. Fólie je schopna částečně roznášet síly a napětí při nárazu tělesa na větší plochu druhého skla, čímž snižuje velikost napětí na druhém skle. Zároveň při rozpadu jednoho ze skel zabraňuje „vysypání skla“ – drží úlomky na svém místě (Obr. 04). Vrstvená tepelně tvrzená bezpečnostní skla – VSG/ESG (z německého Verbund-Sicherheitsglas/Einscheiben-Sicherheitsglas) jsou používána jako výplně zábradlí a všude tam, kde je potřeba zajistit zvýšenou míru odolnosti zasklení.

Díky ohybu mohou tvořit i zábradlí u točitých schodišť a vytvořit tak velmi zajímavý architektonický prvek. Příkladem využití vrstveného tepelně tvrzeného bezpečnostního skla je zábradlí vnitřního schodiště hotelu Atrium v Otrokovicích, (Obr. 05, 06, 07). Architektonickou studii a projekt hotelu připravoval architektonický ateliér Velehradský. Prostor schodiště a výtahu je dominantním prvkem interiéru atria. U obou prvků je použito v hojné míře skla, v případě schodiště pak bodově kotveného ohýbaného vrstveného tepelně tvrzeného bezpečnostního skla ve složení 88.6 s meziskelní fólií EVA (etylvynylacetát). Takto exponované a tvarově řešené sklo je extrémně náročné na přesnost a kvalitu výroby. Díky používané technologii, investicím do jejího rozvoje, systému kontroly kvality a především kvalitním pracovníkům jsme schopni takovéto skla dodávat zákazníkům a přispívat tak k tvorbě architektury v oblasti střední Evropy.

Obr. 05 Hotel Atrium Otrokovice

Obr. 06 Schodišťové zábradlí hotel Atrium Otrokovice

Obr. 07 Detail zábradlí hotel Atrium Otrokovice

Ing. Roman Zápařka
bentglass a.s.
tel.: 517 330 384
mail.: obchod@bentglass.cz
web: www.bentglass.cz

Literatura

1. Výroba a zpracování plochého skla, 2009, Ing. Štěpán Popovič, Csc., Dr.h.c, ISBN: 978-80-247-3154-4
2. Úvod do použití skla v moterních budovách, 2003, W. Laufs, A. Luible, ISBN: 80-01-02849-6