Jak powstaje szkło? Przygotowanie materiału od podstaw

Szkło od setek lat towarzyszy nam przy niemal każdej czynności. To doskonały materiał ociepleniowy, surowiec do przygotowania naczyń i specjalistycznych urządzeń oraz świetny element dekoracyjny otoczenia. Nie każdy jednak wie, jak powstaje  surowiec, warto więc przybliżyć proces produkcji tego wytrzymałego materiału. Jeśli więc chciałbyś dowiedzieć się, co wspólnego ma filiżanka herbaty z piaskiem, zapoznaj się z treścią artykułu.

Czym właściwie jest szkło?

Szkło jest wytrzymałą substancją posiadającą odpowiednią kruchość i sztywność. Unikalne cechy upodabniają materiał do ciał stałych, pozwalając przy tym na sklasyfikowanie go do cieczy ze względu na nieuporządkowaną strukturę. Szklane elementy nie mają zdolności przewodzenia cieplnego i elektrycznego.

Materiał nie wchodzi również w reakcję ze związkami chemicznymi, dzięki temu może być wykorzystywany również w laboratoriach. Szkło znajduje zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, stanowi także doskonały element dekoracyjny.

Składniki wysokiej jakości szkła

Podstawowym składnikiem do produkcji tworzywa jest piasek szklarski. Stanowi on 75% zawartości szkła i to od jego rodzaju zależą właściwości wyrobu. Najatrakcyjniejsze do przygotowania materiału są piaski kwarcowe, niezawierające zbyt wielu innych domieszek mineralnych. Tlenek krzemu znacznie podnosi odporność chemiczną wyrabianego materiału.

Producent szkła wykorzystuje również sodę, wapień, środki klarujące, barwiące oraz mącące. Dodaje się je w ściśle ustalonych proporcjach w zależności od pożądanego efektu i właściwości przygotowywanego wyrobu. Stosowane są również inne substancje, takie jak:

• dwutlenek cyrkonu zwiększający odporność chemiczną szkła,
• tlenek boru wpływający na obniżenie temperatury topnienia,
• tlenek litu, który wzmacnia odporność szkła na wahania temperatur.

Przebieg procesu tworzenia szkła

Do wstępnego topienia surowca na szkło stosuje się specjalistyczne piece hutnicze. W nich to przeprowadza się kolejne procesy, takie jak:

• prasowanie masy szklarskiej,
• ciągnięcie masy,
• poddawanie jej walcowaniu,
• proces wytłaczania w formach.

Po wstępnym przygotowaniu materiału, szkło przez kilka tygodni poddawane jest procesom samoczynnego stygnięcia.

Produkcja szkła jest bardzo żmudnym procesem, który odbywa się w wysokiej temperaturze. W kotle do topienia składników materiału zwykle przekracza ona 1000 stopni. Zadaniem hutników jest wtedy kontrola mieszania surowca oraz późniejsze nadanie szkłu odpowiedniego kształtu za pomocą specjalnej dmuchawy. Proces stygnięcia przyspieszany jest poprzez zastosowanie tak zwanej sprężarki.

Wykonanie szkła krzemianowego zachodzi przy bardzo wysokiej temperaturze. Jego produkcja polega na połączeniu piasku, węglanu wapnia i węglanu sodu, które w takich warunkach ulegają rozłożeniu i tworzą reagujące z piaskiem tlenki sodu oraz wapnia. Mieszanina tych składników po przestudzeniu przeistacza się w wytrzymałe szkło.