Фото: sibglass.ru. Анизотропия может быть более выраженной на панорамном остеклении фасадов
Растущий тренд на крупноформатное остекление и усиление требований к визуальному качеству стеклопакетов делает всё более актуальной тему анизотропии в закалённом стекле. И хотя текущие нормативы не относят этот тип оптического искажения к браку, его несогласованное проявление может привести к конфликту ожиданий между поставщиком и клиентом.
Что, по мнению экспертов стекольной индустрии, важно учесть производителям светопрозрачных конструкций при использовании закалённого стекла и изделий из него, рассказываем в материале tybet.ru.
Природа и оптическое восприятие анизотропии
Анизотропия возникает в результате неравномерного распределения напряжений в закалённом стекле. В процессе нагрева и охлаждения лист проходит через сложный цикл. Стекло нагревается выше температуры стеклования, а затем быстро охлаждается. При этом в силу особенностей технологии полностью равномерный нагрев невозможен: переменный контакт роликов с поверхностью в сочетании с наличием отверстий, углов и кромок способствует неравномерному распределению тепла по всему листу стекла. Вдобавок резкий процесс охлаждения, сопровождаемый высокой скоростью воздушного потока, приводит к образованию дополнительных внутренних напряжений.
Стандартный процесс закалки вносит колебания в распределение боковых напряжений, что приводит к двойному лучепреломлению и нежелательной оптической радужности. Напряженное состояние «замораживается» в стекле и остается неизменным на протяжении всего срока его службы. Анизотропия может проявляться в виде серых, белых или радужных пятен, колец либо полос при определённом падении света, погодных условиях и времени суток. Любое закалённое стекло имеет внутренние напряжения, а значит – склонно к подобному эффекту, но степень выраженности бывает разной.
Как показали исследования, визуальное восприятие анизотропии невооруженным глазом в значительной степени зависит от условий освещения и угла обзора. Это оптическое искажение чаще всего проявляется как выраженный визуальный эффект вблизи угла Брюстера (≈56°), где поляризованный свет проходит равномерно без отражения. В результате, остекление, которое в одних условиях выглядит идеально, в другое время суток может демонстрировать выраженную анизотропию.
На крупных фасадных панелях, панорамных окнах и стеклопакетах с многослойным стеклом узоры могут быть более выраженными и визуально сложными. Немаловажно, что два стекла с очень близкими значениями анизотропии могут иметь совершенно разный рисунок. Эксперты рекомендуют обращать внимание на такой нюанс: если в одном здании установлены два стеклопакета с различным рисунком, они с большей вероятностью обратят на себя внимание наблюдателя, чем если бы все стекла имели одинаковый рисунок.
Учёными доказано, что отражающие поверхности, такие как водоемы или участки, покрытые снегом, усиливают поляризацию света в атмосфере и восприятие видимой анизотропии. Преобладающие метеорологические условия и угол положения солнца также оказывают существенное влияние: доза поляризованного света значительно увеличивается, когда небо ярко-голубое, а солнце находится низко. Кроме того, опыты показали, что поляризованные солнцезащитные очки усиливают видимость анизотропии.
Интенсивность данного оптического искажения существенно зависит от толщины отдельных стекол и количества слоев стекла в стеклопакете. Кроме того, стекло с более сложной геометрией, такой как острые углы, или при наличии отверстий, как правило, демонстрирует более высокую интенсивность радужной окраски поверхности, возникающей из-за интерференции световых волн. Следовательно, закалка более крупных и сложных по форме стекол без оптических искажений является более трудной задачей.
Фото: link.springer.com. Проявление анизотропии на закалённом стекле: Полосчатый (1), точечный (2) и смешанный узор (4 и 5).
(Источники: 1 и 2: Illguth et al; 3: Dix et al; 4: Feldmann et al)
Важно отметить, что сегодня уже проделана значительная работа по изучению природы анизотропии: этому вопросу уделяют внимание и производители стекла, и поставщики оборудования, и исследователи в научных центрах. Это позволяет очертить границы допустимой степени проявлений оптических искажений и работать с явлением в рамках существующего уровня технологий, избегая лишних затрат и неоправданных ожиданий.
Рекомендуем прочесть: Все, что нужно знать об оптических искажениях и интерференции в остеклении
Почему анизотропия становится резонансной темой
Если раньше анизотропия оставалась в тени и воспринималась как чисто технологическая особенность закалённого стекла, то сегодня она всё чаще становится предметом обсуждения и даже споров между участниками рынка. Причина – в изменившейся роли стекла. Оно перестало быть второстепенным строительным материалом и стало главным выразительным элементом фасадов. И зачастую оптические искажения поверхности трактуются как дефект, способный повлиять на восприятие здания в целом.
Для архитекторов это потеря художественного замысла: на фасадах вместо равномерных стеклянных плоскостей появляются пятна и полосы, которые искажают задуманную композицию. Для проектировщиков – риск столкнуться с претензиями на этапе приёмки объекта. Для девелоперов – имиджевые потери, возможные задержки сдачи в эксплуатацию и дорогостоящие переделки. Для производителей светопрозрачных конструкций – рекламации и подрыв доверия со стороны партнёров. И отсутствие чётко прописанных требований в ГОСТах относительно анизотропии – сегодня слабый аргумент для инвестора.
Особенно остро вопрос проявляется на объектах с повышенными требованиями к эстетике: туристическая инфраструктура, исторические и знаковые объекты, публичные здания и представительские пространства, крупные торгово-развлекательные центры и спорткомплексы, автосалоны и ювелирные бутики, где витрина фактически является частью маркетинга. Также в этот список всё чаще попадают элитные жилые проекты в МКД и ИЖС с панорамными окнами и широкоформатными порталами. И ежегодно зданий со значительной площадью остекления становится всё больше, поэтому игнорировать проблему становится всё сложнее.
Как правило, для стеклопакетов большого формата требуется использование закалённого стекла или многослойного безопасного стекла, чтобы повысить жёсткость и снизить потенциальный риск травм в случае разрушения. Соответственно такое стеклянное заполнение имеет большую и толще структуру, чем в случае стандартных окон. А оптические искажения и их интенсивность напрямую связаны с толщиной остекления: чем оно толще, тем выше риск видимой анизотропии.
Анизотропия не влияет на механическую прочность стекла, поэтому она не является проблемой безопасности. Однако восприятие этого явления в современном мире различается: для производителей светопрозрачных конструкций оно допустимо, для архитекторов – часто оказывается критичным. Как следствие, технически безопасное стекло может не пройти по эстетическим критериям. Соответственно, обсуждение на стадии планирования визуальных особенностей закалённого стекла между архитекторами, проектировщиками, девелоперами и производителями СПК позволяет снизить риск конфликтных ситуаций и заранее определить оптимальные решения для конкретного объекта.
С другой стороны, анизотропия как физический эффект пока ещё остаётся неизбежной частью термообработки стекла, но её проявления можно прогнозировать и контролировать. Неспроста российские поставщики оборудования отмечают, что в последнее время к ним всё чаще стали обращаться компании, занимающиеся закалкой стекла, по вопросам выявления и устранения этого оптического искажения.
Рекомендуем прочесть: Концепция будущего в остеклении фасадов – Closed Cavity Facade
Стандарты: нормирование оптических искажений в свободном плавании
На сегодняшний день в действующих российских и международных стандартах анизотропия признаётся существующим явлением, но её допустимая выраженность пока не нормируется. В отечественных документах, таких как ГОСТ 30698-2014 «Стекло закалённое» или ГОСТ 32566-2013 «Стеклопакеты клеёные», анизотропия упоминается лишь как возможный визуальный эффект, но предельные значения отсутствуют.
Фото: glassquality.com. Анизотропия в остеклении балкона
В Европе и США дискуссия о нормировании эффекта началась ещё в 2018 году, когда рабочие группы впервые предложили рассматривать методы измерения анизотропии как основу для будущих стандартов качества. Одним из ориентиров стало значение в пределах 60 нм для показателя запаздывания света в стекле. Однако единых правил пока не существует, и каждая страна движется в своём направлении.
Стандарты устанавливают определённые пределы для дефектов, связанных с волнистостью, но они, как правило, довольно расплывчаты. Во многих случаях стекло, соответствующее стандарту, может быть всё ещё далеко не эстетичным – опять же, субъективно. Мировая практика показывает, что это привело к тому, что производители закалённого стекла устанавливают собственные «стандарты» для конкретного проекта или клиента, вместо того чтобы полагаться исключительно на официальные нормы.
В профессиональном сообществе звучит мнение, что появление универсальных норм повысит предсказуемость качества стекла и снизит конфликтность между производителями и заказчиками. Пока же вопрос остаётся открытым, а архитекторы и фасадные компании вынуждены ориентироваться на собственные критерии допустимости.
Стоит отметить, что уже в ряде тендерных документов от международных архитектурных бюро установлены более высокие требования к стеклу без анизотропии. Поэтому проработка норм или рекомендаций на других рынках может быть важной для российских компаний, работающих на экспорт: при поставке светопрозрачных конструкций для крупных объектов необходимо учитывать требования зарубежных проектировщиков, которые могут предъявлять повышенные ожидания к визуальному качеству остекления в процессе эксплуатации.
Рекомендуем прочесть: ГОСТы 2025: новые стандарты отражают тенденции развития оконного рынка
Мнение поставщиков оборудования для закалки: анизотропию можно прогнозировать и регулировать
Степень выраженности анизотропии определяется комбинацией факторов. При этом производители оборудования подчёркивают, что непосредственно после выполнения закалки изменить проявление анизотропии невозможно: этот эффект напрямую связан с уровнем напряжений внутри стекла. Поэтому задача переработчиков максимально снизить риски ещё в процессе изготовления закалённого стекла.
Обратите внимание: Почему пластиковые окна лучше деревянных конструкций?.
Эксперты выделяют несколько ключевых аспектов:
● Выбор оборудования с функционалом для минимизации анизотропии. Уже на этапе проектирования линии закалки стоит отдавать предпочтение современным высокотехнологичным печам, оснащённым функционалом, позволяющим существенно сократить вероятность оптических искажений.
● Контроль состояния поверхности стекла. Загрязнения, царапины и остатки маркировки усиливают эффект анизотропии. Перед закалкой требуется тщательная подготовка поверхности и контроль чистоты.
● Корректное размещение листа стекла в печи. Неправильная укладка приводит к различиям в тепловом режиме и усилению анизотропии. Важно соблюдать рекомендации по ориентации листов, расстояниям между ними и настройке транспортных роликов.
● Применение современных систем контроля визуальных искажений. Онлайн-сканеры позволяют отслеживать в реальном времени качество производства закалённого стекла и являются эффективным дополнением при настройке режимов закалки.
● Интеграция системы сканирования и печи. Такое взаимодействие в значительной степени улучшает управляемость процессом закалки, способствуя повышению качества готовых изделий. Перед интеграцией обязательно нужно учесть тип конвекции, число нагревательных элементов, программные и конструктивные особенности оборудования.
● Оптимизация режимов печи. Для снижения анизотропии изначально важно определить, в какой именно секции формируются напряжения. Вопреки распространенному мнению, секция нагрева зачастую влияет гораздо сильнее, чем секция закалки на проявление анизотропии. Избыточный нагрев с последующим резким перепадом температур провоцирует нежелательные оптические искажения.
● Использование функции динамической осцилляции. Современные печи закалки поддерживают режим динамической осцилляции: при возвратно-поступательном движении точки остановки варьируются с небольшим отклонением, что обеспечивает более равномерную закалку. Необходимо убедиться, что данная функция поддерживается на существующем оборудовании и активировать её. Также для минимизации анизотропии рекомендуется использовать максимально длинную осцилляцию.
● Настройка секции закалки и охлаждения. Для исключения резких перепадов температур стекло должно попадать в точку первой остановки уже максимально охлаждённым. Этого можно достичь за счёт снижения скорости перемещения листа в секции закалки. Важно также контролировать исправность всех форсунок для равномерной подачи воздуха.
● Регулярное техобслуживание оборудования. Наличие неисправных нагревательных элементов или нарушений в подаче воздуха усиливает неравномерность нагрева и, как следствие, увеличивает риск анизотропии. Своевременное техническое обслуживание остаётся одним из наиболее эффективных инструментов обеспечения стабильного качества закалки.
В закалённом стекле анизотропия напрямую зависит от прохождения базового листа через печь. Колебания температуры, скорость перемещения стекла и особенности воздушной конвекции способны усилить или ослабить эффект. Конструктивные особенности оборудования, такие как длина и режим осцилляции, исправность нагревателей и равномерность подачи воздуха, играют ключевую роль. По мнению производителей оборудования, именно комбинация технической дисциплины и регулярного контроля даёт возможность прогнозировать уровень анизотропии и удерживать его в допустимых пределах.
Рекомендуем прочесть: Оборудование для производства стеклопакетов – о чём стоит знать перед покупкой? Рекомендации пользователя
Опыт производителей стекла: как покрытия меняют восприятие анизотропии
Для переработчиков закалённого стекла ключевым становится дальнейшее использование материала в стеклопакетах и ламинированных конструкциях. В стеклопакетах визуальные эффекты могут меняться в зависимости от комбинации покрытий, ориентации слоёв и толщины стёкол. Разные сочетания стекол способны либо усиливать проявления анизотропии, либо частично маскировать их, создавая сложные узоры на фасаде.
Фото: sibglass.ru. Анизотропия в закалённом стекле
Исследования стекольных компаний показывают, что оптические свойства покрытий играют ключевую роль в формировании визуального эффекта анизотропии в стеклопакетах. При прочих равных условиях одинаковое термообработанное стекло может выглядеть более или менее однородным в зависимости от применённого покрытия.
Солнцезащитные отражающие покрытия с высоким коэффициентом светопропускания и низким уровнем внешнего отражения обычно смягчают проявления анизотропии. В таких случаях внутренние напряжения и характерные узоры закалки становятся менее заметными, что визуально делает стекло более «плоским» и однородным. Однако эти покрытия оказываются более чувствительными к качеству закалки внутреннего листа: даже незначительные отклонения режимов термообработки могут проявляться сильнее, чем на стекле без покрытия или с менее прозрачным покрытием.
Наоборот, покрытия с низкой светопропускной способностью и высоким коэффициентом внешнего отражения делают анизотропию более выраженной. Это происходит за счёт того, что большая часть света отражается от внутренней поверхности стекла, подчеркивая распределение напряжений и визуализируя характерные узоры.
Результаты исследования подчёркивают: простое ограничение оптического затухания одного листа закалённого стекла не гарантирует определённого уровня анизотропии готового стеклопакета. На видимый эффект существенно влияют конкретные оптические характеристики покрытия, качество закалки, а также комбинация слоёв в конструкции.
Таким образом, при проектировании стеклопакета с солнцезащитными или отражающими покрытиями производители стекла рекомендуют учитывать:
● светопропускание и отражательную способность покрытия;
● чувствительность покрытия к внутренним напряжениям стекла;
● взаимодействие покрытия с качеством закалки и распределением напряжений.
Фокус на этих параметрах позволит поставщикам СПК предсказуемо оценивать визуальные эффекты, минимизировать неприятные сюрпризы на объекте и точнее согласовывать с архитекторами уровень допустимой анизотропии.
Рекомендуем прочесть: Влияние стеклянной подложки на эффективность низкоэмиссионного покрытия в навесных фасадах
Научный взгляд: закономерности анизотропии в многослойном стекле
Научное сообщество активно изучает механизмы формирования анизотропии. Важным направлением исследований стало влияние ламинирования. Вот некоторые выводы из последних работ:
● Сравнение сканирования анизотропии в ламинированных образцах показало, что сама прослойка практически не изменяет видимость узоров.
● Ориентация отдельных листов критична: наложение закалённых листов с одинаковой ориентацией (L–L) усиливает продольные узоры, а комбинация листов с разной ориентацией способствует их частичному сглаживанию.
● Влияние отдельных узоров также значимо: в зависимости от положения листа в печи при ламинировании формируются точечные или полосчатые рисунки, которые могут накапливаться или компенсироваться. Особенно при использовании толстого стекла сочетание этих узоров оказывает заметное влияние на итоговую видимость анизотропии.
● Простым суммированием параметров отдельных листов прогнозировать проявления анизотропии для многослойного стекла невозможно. На конечный рисунок существенно влияет азимутальный угол – ориентация главных осей напряжений, которую стандартные приборы часто не фиксируют. Фактически, даже при одинаковых режимах закалки двух листов итоговый визуальный эффект в ламинированной конструкции может сильно различаться.
Натурные испытания на фасадных стендах подтвердили, что видимость узоров зависит не только от характеристик стекла, но и от условий наблюдения. Без поляризационных фильтров наиболее выраженные эффекты проявляются в полдень при перпендикулярном падении солнечного света. Максимальная видимость отмечалась при низкой степени поляризации и высокой ориентации главных осей напряжений.
Фото: link.springer.com. Регистрация видимых эффектов анизотропии (Мишель-Леви Скала)
Практическая значимость этих работ заключается в том, что они помогают архитекторам и инженерам более точно оценивать риски при выборе остекления. Научные исследования показывают: минимизация анизотропии требует системного подхода. Речь идёт не только о корректной работе печей закалки и самого процесса обработки, но и о грамотной оценке стекла в условиях, максимально приближённых к реальной эксплуатации.
Рекомендуем прочесть: Деламинация триплекса – что кроется за этим дефектом остекления?
Цена прозрачности: снижение анизотропии требует компромиссов
Мировая практика показывает, что сегодня производство как плоского так и гнутого закалённого стекла без видимой анизотропии технически осуществимо благодаря индивидуальному проектированию и точно контролируемым, выверенным производственным процессам. Однако такие технологии пока остаются дорогими и доступными лишь ограниченному числу производителей СПК. По мнению специалистов, именно развитие решений на базе искусственного интеллекта в перспективе может сделать контроль более точным и экономически оправданным. Алгоритмы анализа параметров печи и цифровые двойники технологического процесса позволят прогнозировать вероятность проявлений ещё до выпуска партии, а использование поляризованных источников света или систем компьютерного зрения – выявлять зоны анизотропии на ранних стадиях.
В настоящее время в российских условиях речь идёт скорее о минимизации эффекта. Как отмечают отраслевые эксперты, на анизотропию всегда можно повлиять: для этого достаточно изменить несколько ключевых параметров или метод загрузки стекла. Тем не менее, её снижение неизбежно связано с компромиссами: необходимо быть готовым чем-то пожертвовать, это может быть производительность, экономическая эффективность за счёт увеличения инвестиций, потеря качества стекла или что-то ещё.
Стоит иметь в виду, что достижение более равномерного рисунка анизотропии означает более высокую стоимость производства стеклоизделия. Если её минимизация критически важна для проекта, вероятнее всего, цена остекления будет выше обычной. Поэтому требования к анизотропии должны быть заранее четко согласованы с заказчиком. Если же данное оптическое искажение не является критически важным фактором для заявленного проекта, оптимизация его структуры – пустая трата денег.
С другой стороны, возможность поставлять стекло с менее выраженной анизотропией, чем в среднем по рынку, может открыть для компании новые бизнес-возможности, особенно в премиальном сегменте строительства. В экспертном сообществе уверены, что требования к стеклу для фасадов и окон будут продолжать расти. Поэтому каждому производителю светопрозрачных конструкций не стоит оставлять без внимания актуальные темы в строительстве и архитектуре будущего, включая анизотропию.
Таким образом, тема анизотропии приобретает прикладное значение именно сейчас: спрос на закалённое стекло растёт, визуальные требования ужесточаются, а нормативные документы не дают однозначного ответа. В этих условиях российским производителям СПК важно понимать природу явления, учитывать его влияние на конечный продукт и быть готовыми обсуждать с заказчиками возможные проявления. Особенно важно учитывать этот фактор с самого начала для оконных компаний, недавно запустивших закалку: недостаточный контроль оптических искажений может привести к претензиям заказчиков и имиджевым потерям.
Рекомендуем прочесть: Стеклянная плесень: причины и профилактика
Подготовлено редакцией tybet.ru.
Размещение и использование (полностью или частично) данного материала допускается только при наличии активной гиперссылки на tybet.ru
Больше интересных статей здесь: Об окнах.
Источник статьи: Анизотропия в закалённом стекле – что важно учесть производителям светопрозрачных конструкций .
