זכוכית
המאמר מציג את הזכוכית על סוגיה השונים: זכוכית מגוונת, זכוכית רפלקטיבית, זכוכית מחוסמת, זכוכית רב שכבתית, זכוכית בידודית, זכוכית משי ועוד. [בטיחות, חלון, זיגוג, בידוד]
הזכוכית היא חלק אינטגרלי חשוב של המבנה. היא החומר המשמש לזיגוג, והיא מתפקדת כגורם המקטין או חוסם מעבר של גורמים חיצוניים, כמו חום, קול, אבק, גשם, אש אל תוך הבית. בד בבד, היא מאפשרת חדירת אור טבעי ומאפשרת לנו ליהנות בפנים החלל מאיכויות הסביבה ומהאור. את איכות הזכוכית מעריכים כיום על פי המידה שבה היא מעבירה אור וחום (על פי היחס בין העברת חום להעברת אור).
מהי זכוכית?
הזכוכית עשויה מתערובת של סיליקה (חול), נתרן וסידן. את שלושת המרכיבים הללו מתיכים בחום גבוה מאוד של 1600 מעלות בקירוב עד למצב נוזלי. את התערובת הנוזלית מזרימים על גבי אמבט של בדיל מותך. השיטה נקראת FLOT. הזכוכית הנוזלית קלה מהבדיל ולכן היא מתפשטת באופן הומוגני על פניו. בזכות תכונת ההתפשטות של הזכוכית על גבי הבדיל נוצר משטח חלק מאוד. העובי של המשטח הסטנדרטי המתקבל נע בסביבות 64 מ"מ. ניתן לקבל משטחי זכוכית עבים יותר, עד לעובי של כ- 20 מ"מ, באמצעות הזרמה מסיבית יותר של החומר אל אמבט הבדיל. לאחר זמן המתנה שבו הזכוכית מתקררת מעט, מועבר משטח הזכוכית שנוצר לקירור ועיבוד. קו הייצור בשיטה זו ארוך מאוד, כ- 700 מטר, כדי לשמור על איכות הזכוכית בזמן הקירור. בשיטה זו אין שום צורך בליטוש הזכוכית..
תכונות הזכוכית
אפשר לומר על הזכוכית כי היא נוזל מוצק בעל תכונות אלסטיות. התכונה החשובה ביותר של הזכוכית היא שהיא מעבירה את קרני השמש אל תוך המבנה. קרניים אלו מורכבות מגלים קצרים, קרני האולטרה סגול UV , גלים בינוניים וגלים ארוכים (גלי חום).
כמות החום שנכנסת אל תוך המבנה דרך החלונות נקבעת על פי התנגדות הזכוכית לאורכי הגלים הארוכים. התנגדות הזכוכית גבוהה יותר ככל שהיא עבה יותר. בנוסף יש סוגי זכוכיות שמתאפיינים בהתנגדות גדולה יותר: זכוכית מגוונת, רפלקטיבית או כל זכוכית מצופה או צבועה.
תופעה חשובה המתרחשת בזמן קרינת שמש ישירה היא התחממות מרכז הזכוכית. התחממות זו גורמת להתפשטות הזכוכית, לכן חשוב מאוד להשאיר מרווח התפשטות בין מסגרת החלון לשמשה. ללא מרחב ההתפשטות הזכוכית המתחממת מתפשטת, נתקלת בהתנגדות המסגרת ועלולה להישבר.
זכוכיות נמדדות על פי ביצועיהן. הזכוכית נחשבת ברמה של " - " HIGH PREFORMANCES ביצועים גבוהים - כאשר נשמר יחס של 1:1.5 בין האור העובר דרכה לבין החום העובר דרכה. בזכוכיות הטובות ביותר עובר אור בשיעור של פי 2 מהחום.
לזכוכית עמידות גבוהה במאמצי דחיסה ועמידות חלשה במאמצי מתיחה וכיפוף. במצב של לחץ הנוצר על ידי דחיסת רוח כנגד הזכוכית (לחץ זה נקרא לחץ שקיל שערכו נקבע על פי מדידת של מהירות ועוצמת הרוח ביחס למיקום, גובה וסביבה), במידה שהלחץ גדול מיכולת התנגדות הזכוכית ייגרם שבר. על גבי השמשה אם הלחץ גדול מדי נגרם שבר. עמידות הזכוכית במאמצי הדחיסה של לחץ הרוח נקבעת על פי עובי הזכוכית וסוגה כמו גם על פי סוג המסגרת שלה.
אשר להיבט האקוסטיקה, הזכוכית כחומר אינה המבודד האופטימלי בתחום העברת הקול. ניתן לשפר את רמת הבידוד האקוסטי על ידי שימוש בזכוכית רב שכבתית וזכוכית בידודית, שהן עבות יותר.
סוגי זכוכיות
1. זכוכית שקופה רגילה
2. זכוכית מגוונת:
נקראת גם זכוכית ANTI SUN . זו זכוכית שעיקר מטרתה להפחית את חדירת קרני השמש אל המבנה. זוהי למעשה זכוכית רגילה אשר עוברת צביעה (= גיוון). את הזכוכית מגוונים באמצעות מינרלים שונים המוכנסים אליה בעת תהליך הייצור. את הזכוכית המגוונת ניתן לשלב בזכוכית בידודית רב שכבתית ואף לחסם אותה חיסום מלא או חיסום HS (על חיסום ראו בהמשך).
3. זכוכית רפלקטיבית:
זכוכית רפלקטיבית היא זכוכית מצופה בשכבת מתכת דקה שתפקידה לצמצם את החזר האור של חלק מהקרינה הישירה (REFLECT). בתהליך ייצור הזכוכית בטמפרטורה של כ- 600 מעלות מותזת על פני שטח הפנים שלה תחמוצת מתכתית שהופכת לציפוי אינטגרלי שלה. אפשר להשתמש בזכוכית הרפלקטיבית בשתי דרכים:
א. יישום הציפוי כלפי חוץ (כאשר הצד המצופה פונה החוצה) במקרה זה מתקבל בידוד תרמי גבוה יותר (לעומת הדרך השנייה) עקב החזרת הקרינה. בשיטה זו יש רפלקטיביות (החזרת אור) גבוהה יחסית של כ- 20 % .
ב. יישום הציפוי בצד הפנימי במקרה זה יותר אנרגיה עוברת פנימה אל המבנה, אך לעומת זאת מתקבל מראה פחות רפלקטיבי מבחוץ וניתן לראות את הגוון של הזכוכית.
ציפוי הזכוכית הרפלקטיבית נעשה בשני אופנים:
ציפוי רך - ציפוי אלקטרומגנטי המתבצע בתנאי ואקום. בתהליך זה חלקיקי הצבע נצמדים אל פני שטח הזכוכית עקב הזרם האלקטרו מגנטי . בשיטה זו ניתן לקבל מגוון רחב של גוונים מזהב ועד שחור.
ציפוי קשהפירוליטי - התזת התחמוצת המתכתית על הזכוכית כשהיא במצב נוזל.
הדור החדש של הזכוכית הרפלקטיבית הוא זכוכית ה- E LOW , זכוכית בעלת מקדם פליטה נמוך.
משמעות הדבר היא שכאשר הטמפרטורה בחוץ נמוכה מאשר בפנים, אנרגיית החום מוחזרת מהזכוכית אל תוך הבית, וכך נשמר החום בפנים, ואילו בקיץ, כאשר הטמפטרטורה בפנים הבית נמוכה מזו שבחוץ, מוחזרות קרני השמש מהזכוכית החוצה ולא אל פנים הבית, וכך הבית שומר על טמפרטורה נמוכה מזו שבחוץ. לזכוכיות הLOW E עבירות אור גבוהה, שקיפות וגוון נייטרלי.
זכוכית LOW E בציפוי רך מיושמת אך ורק בחלק הפנימי של זכוכית בידודית (זכוכית בעלת שתי שכבות, ראו בהמשך) משום שהחומר עלול להתחמצן במגע עם התנאים בחוץ.
סוגי עיבודים של זכוכית
יש כמה עיבודים אשר תפקידם לחזק את הזכוכית ולהגביר את כושר הבידוד התרמי והאקוסטי שלה:
1. זכוכית בטיחותית - מחוסמת :
זכוכית מחוסמת היא זכוכית אשר עוברת תהליך תרמי או כימי אשר משפר את תכונותיה בכך שהיא הופכת חזקה פי ארבעה בשבר מכני וחזקה פי חמישה ויותר בהתנגדותה לשוק תרמי מזכוכית רגילה.
משמעות העמידות בשבר מכני היא שקשה יותר לשבור אותה וכאשר היא נשברת היא נשברת לפירורי זכוכית קטנים ולא מסוכנים כמו שברי הזכוכית הרגילה.
שוק תרמי נגרם כתוצאה מהפרשי טמפרטורה שנבנים בתוך הזכוכית עצמה. בזכוכית רגילה הפרש של 35 מעלות בין אזורים שונים בה עלול לגרום לשוק תרמי אך בזכוכית מחוסמת הזכוכית איתנה עד הפרש של 160 מעלות.
תהליך החיסום נעשה בשתי דרכים:
תהליך תרמי חימום לוח הזכוכית לחום של 700 מעלות ואז קירור מהיר מאוד. עקב תהליך זה מתקררות השכבות החיצוניות מהר יותר מהשכבות הפנימיות, ולוח הזכוכית מקבל את החיסום הדרוש.
תהליך כימי - טבילה של לוח הזכוכית באמבטיה של מלח בטמפרטורה גבוהה מאוד, מה שיוצר שינוי כימי במבנה החומר.
ניתן לחסם כל זכוכית בעובי 3 מ"מ ועד 19 מ"מ לערך. חיסום הזכוכית שומר על תכונותיה
האופטיות, אך עם זאת הוא עלול לגרום להיווצרות גלים בפני השטח של הזכוכית. תהליך החיסום הוא התהליך הסופי של המוצר אחריו לא ניתן לעבד את המוצר בשום דרך. עיקר השימוש בזכוכית זו: קירות מסך מעטפת הבניין, מחיצות, מעקות, מקלחונים, דלתות, חלונות ראווה, חלונות רכב.
זכוכית מחוסמת HS
זוהי זכוכית מחוסמת למחצה. תהליך הייצור זהה לזה של הזכוכית המחוסמת אלא שזמן הקירור ארוך יותר. בתהליך ה-HS לא נוצרים גלים ואין הפרעות אופטיות. תהליך זה יוצר את התכונות הבאות:
חוזק בשבר מכני גדול פי שניים מזה של זכוכית רגילה ובזמן שבירה הופכים השברים למעין פלחים.
עיקר השימוש בשיטה - בקירות מסך.
2. זכוכית רב שכבתית:
זכוכית רב שכבתית כשמה כן היא, שני לוחות זכוכית או יותר המוצמדים זה לזה בשני אופנים:
1.לוחות הזכוכית מונחים זה על גבי זה וביניהם יריעת חומר פלסטי מסוג פוליוניל בוטירל.
באמצעות חימום בתנורים מיוחדים השכבות נצמדות זו לזו.
2.הדבקה - לאחר הצמדת שני לוחות הזכוכית זה לזה, שופכים נוזל הדבקה מיוחד אשר מתפשט בין שני הלוחות ומדביק אותם יחד. שיטה זו פשוטה יחסית ומבוצעת על גבי שולחן העבודה.
יתרונות הזכוכית הרב שכבתית גדולים:
- בזמן שבר אין פיזור של חלקיקי זכוכית מכיוון שהם דבוקים.
- זכוכית זו נחשבת לזכוכית ביטחון המספקת הגנה נגד פריצה, הדף וירי.
-ניתן לגוון את הזכוכית הרב שכבתית ולצמצם משמעותית את כמות הקרינה הישירה החודרת לבית.
-מבחינת הבידוד האקוסטי זכוכית רב שכבתית נחשבת לזכוכית בעלת יכולת בידוד אקוסטי טובה.
-ניתן לייצר זכוכית רב שכבתית תוך שימוש בזכוכית מחוסמת, וכך ליצור זכוכית בעלת עמידות גבוהה מאוד המתאימה לשמש כקירוי גגות.
3.זכוכיות ממוגנות:
זכוכית ממוגנת היא זכוכית אשר בתהליך כימי מיוחד הופכת להיות עמידה בשבר מכני פי ארבעה מזכוכית רגילה. תהליך מיגון הזכוכית מתבצע על ידי הדבקה של פילם מיוחד על פני שטח הזכוכית.
פילם זה נטמע בתוך מולקולות הזכוכית, משריין אותה והופך להיות חלק אינטגרלי ממנה. תהליך זה אורך שבועיים ובסופו הזכוכית ממוגנת.
את יריעות הפילם המיוחד הזה, אשר פותח בארצות הברית, ניתן לקבל בעוביים שונים לרמות מיגון שונות החל מ-51 מיקרון, המשמש בעיקר לבנייה פרטית, ועד ל-381 מיקרון עבור מיגון כבד ירי, אש, הדף וכדומה. הזכוכית הממוגנת מעכבת את התפשטות האש פי 12 מזכוכית רגילה ומונעת את פיזור רסיסי הזכוכית גם כאשר היא נשברת.
יריעות פילם אלו מפחיתות בכ- 98 % את הקרינה האולטרה סגולית ויריעות הפילם בעלות הגוון מחזירות עד כ- 81 % ממנה. תכונות אלה מביאות לידי חיסכון גדול באנרגיה המשמשת לחימום וקירור המבנה. כיום הזכוכית הממוגנת מחליפה את הסורגים למיגון הבית. על ידי שימוש בזכוכית ממוגנת הבית או העסק מוגן ומאושר על ידי חברות הביטוח.
היריעות מיוצרות באישור מכון התקנים הישראלי, מכון התקנים האמריקאי והשוק האירופי המשותף.
קיימות גם זכוכיות ממוגנות חסינות אש.
4. זכוכית מרושתת:
זוהי זכוכית אשר בתהליך הייצור מוסיפים לה רשת מתכת דקה. רשת זו תפקידה למנוע מעצמים שונים לעבור דרך הזכוכית בזמן שבירה וכן למנוע התפזרות שברי זכוכית. הרשת אינה מחזקת את הזכוכית. מיושמת בעיקר בדלתות.
5. זכוכיות דקורטיביות:
זכוכית מודפסת:
זכוכית אשר בתהליך החיסום (ראה זכוכית מחוסמת) שלה מוצמד לשטח הפנים שלה פילם מיוחד במרקם מיוחד או בעל דוגמה, אשר הופך לחלק אינטגרלי מן הזכוכית. זכוכיות אלו משמשות בעיקר לדקורציה ונותנות אפקט מרהיב ביופיו.
זכוכית משי:
זכוכית אשר פני השטח שלה עוברים תהליך של צריבה כימית באמצעות חומצה, דבר שמקנה לזכוכית פני שטח בעלי טקסטורה מחוספסת מעט ונעימה "משי" .
בתהליך זה גם ניתן לצרוב על גבי לוח הזכוכית דוגמאות שונות. זכוכיות משי הן אטומות ולא ניתן לראות דרכן, אך עדיין חודר דרכן אור טבעי.
זכוכית שקופה:
זכוכית שקופה לחלוטין ללא גוון כלשהו המאפיין את הזכוכית הרגילה. מיוצרת ללא שימוש בברזל או במתכת.
זכוכית אנטי רפלקטיבית:
זכוכית אשר לא משתקף בה דבר. משמשת בעיקר לחלונות ראווה ותמונות.
6. זכוכית בידודית - זיגוג כפול:
זכוכית זו מורכבת משני משטחי זכוכית שביניהם חלל אוויר או גז. משטחי הזכוכית מחוברים זה לזה באמצעות פרופיל אלומיניום. הרווח ביניהם נקבע על פי רוחב הפרופיל. רווח זה הוא המקנה למערכת זכוכית זו את יכולת הבידוד התרמי והאקוסטי הגבוהה שלה, וככל שהוא גדול יותר, כך גדלה יכולת זו. החיסכון באנרגיה לחימום או קירור המבנה המושג באמצעות שימוש במערכת זו (בהשוואה לשימוש בזכוכית רגילה) מוערך בכ- 50 % .
מערכת הזכוכית המבודדת כוללת שתי שכבות זכוכית, פרופיל אלומיניום המפריד ביניהן, חומר סופח לחות, איטום פנימי, מילוי גז (לא תמיד) בין שתי שכבות הזכוכיות ואיטום חיצוני.
חשוב לציין כי זכוכית מבודדת ניתן ליישם עם הצללה פנימית, דהיינו כך שבין הזכוכיות מורכב צלון פנימי הניתן להפעלה חיצונית ידנית או חשמלית. זכוכית מבודדת שבה צלון פנימי היא פתרון מעולה לכל אותם שטחים שבהם אי אפשר להרכיב תריסים מבחוץ. כמו כן בדרך זו יכולת הבידוד התרמי והאקוסטי של החלון משתפרת.
אפשר לייצר זכוכית מבודדת תוך שימוש בזכוכית רב שכבתית.
השילוב שנותן את התוצאות הטובות ביותר מכל הבחינות כיום הוא שימוש בזכוכית רפלקטיבית או מגוונת בצד החיצוני, מרווח אוויר של 6 מ"מ ומעלה וזכוכית LOW E פירוליטית בצד הפנימי.