Сталинит - закаленные стекла

История появления сталинита, который является закаленным стеклом, является историей прагматичных стремлений автопроизводителей и богатого опыта стекловаров. Их усилия, в конечном итоге, привели к возникновению особой технологии закаливания стекла. Еще в средневековье алхимики обнаружили необъяснимый эффект: когда в емкость, наполненную холодной водой, попадает расплавленное стекло, получается стеклянная клякса грушевидной формы. Если попытаться разбить толстую часть этой кляксы, ничего не получится, а при ударе о тонкую часть вся стекляшка разлетается на множество мелких осколков. Такие капельки закаленного стекла назвали «батавскими слезками».

Когда перед советскими химиками поставили важную задачу: изготовить для автомобильной промышленности безопасное стекло, они вспомнили о них. Ученые смогли объяснить феномен такого стекла. Главный секрет - резкое охлаждение. При попадании жидкого стекла в холодную воду его внешние слои намного быстрее охлаждаются, охватывая внутренние слои плотным чехлом. В результате этого создается остаточное напряжение внутри стекла. Поверхностный слой, прочность которого примерно в 5 раз выше прочности обычного стекла, не дает реализоваться этому напряжению. Когда же разрушается внешний плотный чехол, остаточное внутреннее напряжение быстро вырывается наружу, а стекло при этом распадается на мелкие фрагменты.

На этом феномене была основана, применяемая до сих пор, технология производства сталинита. В первую очередь, изготавливают обычное литое стекло, имеющее необходимую форму и размер, а затем эти заготовки отправляются в печь, нагретую свыше 600 °C. После этого они резко охлаждаются струями холодного воздуха. Таким образом, сталинит обрабатывают несколько раз. В результате такого закаливания в несколько раз (от 5 до 10) возрастает прочность закаленного стекла на удары. При этом в 2-3 раза возрастает его прочность на изгибание. Закаленное стекло в 3-4 раза более термостойкое, чем обычное.

Европейский стандарт требует от сталинита определенных показателей. Закаленные стекла испытывают на прочность с помощью приспособления, которое напоминает маятник. На конце троса привязывают «тело» (кожаный мешок со свинцовой дробью), вес которого составляет 45 кг. В соответствии с правилами испытаний, закаленное стекло, толщиной 4 мм, закрепленное на специальной раме, должно выдержать удара мешка, отпущенного с расстояния в 1,2 м. Чтобы оценить прочность сталинита следует сказать, что обычное листовое стекло такой толщины не выдерживает удар такого тела, пущенного с расстояния в 30 см.

Наряду с увеличением механической прочности повышается и его термостойкость. Обычное стекло имеет порог термостойкости в 400 °C, а закаленное выдерживает температуру до 1800 °C. Примечательно то, что после процесса закаливания все оптические свойства стекол такие, как светопоглощение, светопропускание, отражение ультрафиолетового излучения почти не изменяются.

В 50-х годах ХХ века закаленные стекла начали широко применять для остекления автомобилей. При этом их использовали не только для боковых и задних стекол, а и для производства лобового стекла. С каждым годом, во всем мире, ужесточались нормы безопасности, предъявляемые к автомобилям, что, в конечном счете, привело к тому, что все лобовые стекла транспортных средств изготавливаются только из триплекса.

Есть у сталинита и недостатки. Поскольку готовое изделие из закаленного стекла нельзя ни шлифовать, ни резать, ни сверлить, всю его подготовку следует проводить предварительно до его закалки. Другая проблема сталинита – наличие так званных «слабых зон». Любой удар по такой зоне может полностью его разрушить. Но даже с этими недостатками сталинит широко применяется в разных областях нашей жизни.

Свойства сталинита в автомобилестроении трудно переоценить. Его сложно поцарапать, но при этом он может разбиться при ударе, разлетаясь на безопасные, мелкие осколки. Качество регламентирует ГОСТ 5727-88, который предусматривает образование на стекле, площадью 25 кв.см не меньше 40 фрагментов прямоугольной формы. Поэтому даже при сильном столкновении разлетающийся на сотни кусочков сталинит не сможет причинить значительного вреда.