Definicja pojęcia:

szkło

Szkło – twarde, przezroczyste ciało bezpostaciowe składające się głównie z krzemianów, powstałe w wyniku przechłodzenia stopionych surowców mineralnych i nieorganicznych bez etapu krystalizacji składników.

Właściwości szkła:

Właściwości szkła są również uzależnione od sposobu produkcji oraz w mniejszym stopniu od składu chemicznego.

Rodzaje szkła:
  • szkło kwarcowe (krzemionkowe) – szkło używane do wyrobu aparatury laboratoryjnej (duża odporność na zmiany temperatury i działanie kwasów);
  • szkło borowo-krzemowe (borowo-krzemianowe) – służące do wyrobu szkła laboratoryjnego oraz sprzętu kuchennego (duża odporność na nagłe zmiany temperatury i działanie związków chemicznych);
  • szkło wysokoglinowe – szkło twarde, charakteryzujące się dużą odpornością na działanie czynników chemicznych, używane do produkcji włókien szklanych oraz żaroodpornych naczyń kuchennych;
  • szkło ołowiowe (kryształowe) – szkło używane do produkcji wyrobów dekoracyjnych;
  • szkło optyczne – używane w optyce;
  • szkło sodowe – najczęściej stosowane w życiu codziennym, używane do produkcji opakowań szklanych, szyb okiennych, szklanek.
Potłuczone kawałki szkła. Fot. pixabay.com
Główne surowce używane do produkcji szkła:
W produkcji wykorzystuje się również:
  • surowce zawierające związki barwiące w celu otrzymania szkła barwnego:
    • tlenki miedzi (Cu₂O)  – barwa zielona lub niebieska,
    • tlenki żelaza – barwy od żółtej po niebieskozieloną,
    • związki złota – barwa czerwona,
    • związki manganu (VII) – barwa fioletowa;
  • surowce zawierające związki odbarwiające, przyspieszające topienie lub przyspieszające klarowanie się masy szklanej.

Typowe szkło butelkowe (sodowo-wapniowe) składa się w 50% z piasku kwarcowego, czyli krzemionki (SiO₂), 16% stanowi węglan sodu (Na₂CO₃), 12% - węglan wapnia (CaCO₃), 18% stanowią potłuczone odpady szklane a pozostałe 4% - inne substancje (topniki, pigmenty).
Dwuwymiarowa prezentacja struktury krzemionki. By Wersję rastrową wykonał użytkownik polskiego projektu wikipedii: Polimerek, Zwektoryzował: Krzysztof Zajączkowski [GFDL], via Wikimedia Commons
Przebieg procesu produkcyjnego

Mieszanina surowców szklarskich (po uprzednim oczyszczeniu i rozdrobnieniu) umieszczona zostaje w piecu szklarskim, gdzie w temperaturze 1400-1500°C zachodzi wytapianie i klarowanie się masy szklanej. Następnie otrzymaną masę szklaną poddaje się stopniowemu ochładzaniu do temperatury, w której osiąga lepkość właściwą dla danej metody formowania.

Czynnikiem decydującym o postaci otrzymanego szkła jest prędkość jego stygnięcia:
  • powolne stygnięcie powoduje uzyskanie szkła w postaci nieprzezroczystego kryształu;
  • szybkie stygnięcie zapobiega krystalizacji, dzięki czemu szkło zachowuje przejrzystość.

Metody formowania wyrobów z masy szklanej:
  • wydmuchiwanie automatyczne za pomocą sprężonego powietrza;
  • dmuchanie z wykorzystaniem piszczeli;
  • wyciąganie masy szklanej pionowe w górę;
  • ciągnienie poziome po powierzchni roztopionego metalu;
  • proces „szkła pływającego” – roztopiona masa szklana stygnie na warstwie ciekłej cyny, dzięki czemu powstaje gładka tafla szyby;
  • wytłaczanie w prasach (produkcja wyrobów stołowych, szkła optycznego);
  • walcowanie;
  • rozwłóknianie masy szklanej – przeciskanie stopionej masy szklanej przez otwory o bardzo małej średnicy (produkcja włókna szklanego – światłowody, laminaty).
Szklanki wytwarzane są ze szkła sodowo-wapniowego. Źródło: Wikipedia
Otrzymane wyroby poddaje się:
  • odprężaniu – usunięciu naprężeń wewnętrznych przez ogrzanie do temperatury 500°C, a następnie stopniowe ochładzanie;
  • wykańczaniu (np. obcinaniu zbędnych części);
  • zdobieniu (np. rzeźbieniu);
  • hartowaniu – procesowi polegającemu na podgrzewania szkła do temperatury ok. 650 °C i gwałtownym studzeniu sprężonym powietrzem; proces ten ma na celu zwiększenie wytrzymałości szkła; szkło hartowane charakteryzuje się wysoce krystaliczną strukturą, dzięki czemu w przypadku rozbicia rozpada się na małe kawałki o nieostrych krawędziach, stosowane jest głównie w budownictwie i w produkcji szyb samochodowych.

Zastosowanie szkła:
  • budownictwo (szkło okienne, szkło hartowane, szkło klejone, szkło refleksyjne, szkło nieprzezroczyste – marblit używany do dekoracji ścian, szkło ceramiczne stosowane w kominkach i kuchenkach elektrycznych);
  • przemysł chemiczny i farmaceutyczny (szkło laboratoryjne);
  • przemysł spożywczy (opakowania szklane);
  • przemysł optyczny (soczewki obiektywów, pryzmaty, filtry);
  • przedmioty codziennego użytku (np. szklanki);
  • wyrób przedmiotów artystycznych (świeczniki, zwierciadła, puchary, kielichy).
Szkło jest używane do produkcji szyb okiennych. Fot. pixabay.com

Bibliografia

  1. Loretta Jones, Peter Atkins; “Chemia ogólna – cząsteczki, materia, reakcje”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2009;
  2. “Nowa Encyklopedia Powszechna PWN ”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1997;
  3. Adam Bielański; “Podstawy chemii nieorganicznej – część 3”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1994;
  4. Barbara Somervill; “The Story Behind Glass ”; Heinemann Lib., 2011;
Legenda. Pokaż objaśnienia oznaczeń i skrótów
Szukaj
Oceń stronę
Ocena: 4.7
Wybór wg alfabetu:
a b c ć d e f g h i j k l ł m n o q p r s ś t u v w x y z ż ź
Pasaż zakupowy