Produkcja szkła

Produkcja szkła

Z czystego piasku kwarcowego - SiO2, sody - Na2CO3 i wapienia- CaCO3, można otrzymać szkło.Do produkcji stosuje się także boraks

dostarczający tlenku boru (niekiedy podstawowego składnika szkłotwórczego), skalenie sodowo-potasowe - Al2O3, surowce będące źródłem tlenków metali zasadowych (Na2O, K2O, Li2O), surowce będące źródłem tlenków wapnia, magnezu, ołowiu, cynku, a także surowce bogate w pięciotlenek dwufosforu, dwutlenki tytanu, cyrkonu i inne.

Początki szklarstwa

Pierwsze ośrodki szklarstwa powstały prawdopodobnie w Babilonii i Egipcie. W okolicach Teb, w XV w. p.n.e. wyrabiano wazy, naczynia do balsamów i perfum. W II połowie I wieku n.e. Rzym stał się ważnym ośrodkiem szklarstwa. Rzymianie rozwinęli technologię wytwarzania szkła, otrzymywali szkło przezroczyste.

Szkło w nowożytności

W czasach nowożytnych rozkwit produkcji szkła wiązał się z założeniem hut szkła (1291) we Włoszech, na wyspie Murano. Rozpoczęto w nich produkcję luster i zastosowano, jako składniki masy szklanej związki ołowiu i boru. W XVII w. technika wytwarzania

szkła osiągnęła najwyższy poziom w Anglii, gdzie uruchomiono pierwsze piece opalane węglem (1635) i wprowadzono do konstrukcji pieca ruszt.

Huty szkła

Huty szkła to zakłady wytapiające i wytwarzające produkty szklane. Surowce szklarskie po odważeniu i zmieszaniu zasypuje się do pieców szklarskich ogrzanych do temperatury kilku tysięcy stopni Celsjusza i wytapia się masę szklarską. Z masy formuje się wyroby przez prasowanie, ciągnienie, walcowanie, wydmuchiwanie lub wytłaczanie w formach. Po kilku tygodniach stygnięcia i twardnienia, szkło nadaje się do użytku.

Szkło sodowe ma niską temperaturę topnienia. Składa się głównie z tlenku sodu, wapnia i krzemu. Służy do wyrobu sprzętów

codziennego użytku: szklanek, naczyń i szyb okiennych. Stosujemy je do produkcji opakowań szklanych, butelek i słoików.

Szkło kwarcowe składa się głównie z tlenku krzemu. Jest trudno topliwe. Ma dużą odporność na zmiany temperatury. Cechuje je dobra przepuszczalność promieni widzialnych. Znalazło sobie zastosowanie w produkcji

naczyń laboratoryjnych i elementów aparatury optycznej. Służy głównie do produkcji lamp kwarcowych.

Szkło ołowiowe - przepuszczalne dla ultrafioletu, o bardzo wysokim współczynniku załamania światła, używane do produkcji wyrobów dekoracyjnych, oraz soczewek optycznych.

Kryształowe szkło - odznacza się dużym współczynnikiem załamania światła, pięknym połyskiem, dużą gęstością.Produkowane z masy

szklanej zawierającej znaczne ilości tlenku ołowiu. Stosuje się je do wyrobu wazonów, kielichów. naczynia ze szkła kryształowego są zwykle grubościenne, zdobione szlifowanym ornamentem.

ZastosowanieSzkło dzięki swoim cechom znajduje zastosowanie we

wszystkich dziedzinach życia w budownictwie oraz w przemyśle: chemicznym, spożywczym, farmaceutycznym, elektrotechnicznym, optycznym, w gospodarstwie domowym i do wyrobu przedmiotów artystycznych. Jest stosowane jako:

•pryzmaty, soczewki szyby okienne•sprzęt laboratoryjny•wata szklana, płyty wykładzinowe, izolacja cieplna•szklanki, kieliszki, wazony, talerze, ozdobne dzbanki•żarówki, izolatory •butelki•słoiki i inne szklane opakowania

.

Szczególnym zastosowaniem szkła jest produkcja włókna szklanego. Powstaje ono przez przeciskanie stopionej masy szklanej przez otwory o małej średnicy. W zależności od średnicy i składu włókno takie ma dwa główne zastosowania:

•światłowód: dzięki wewnętrznemu odbiciu impulsy świetlne w odpowiednio przygotowanym włóknie szklanym mogą bez osłabienia pokonywać ogromne odległości, dodatkowo jedno włókno światłowodowe może przekazywać j wiele impulsów o różnych częstotliwościach, dzięki czemu przepustowość informacyjna światłowodu jest gigantyczna w porównaniu z tradycyjnymi miedzianymi przewodami. Światłowody stosuje się w teleinformatyce.

•tkaniny i maty szklane do produkcji laminatów. W połączeniu z żywicami poliestrowymi lub epoksydowymi (wytrzymalszymi i odporniejszymi) tworzą lekki i odporny materiał konstrukcyjny stosowany w lotnictwie, szkutnictwie, przemyśle samochodowym.

W wypadku droższych i bardziej wymagających konstrukcji włókna szklane bywają uzupełniane lub zastępowane węglowymi lub aramidowymi, ale jako składnik laminatów długo będą dominować, ze względu na stosunkowo niską cenę.

Wytwarzanie wyrobów szklanych można podzielić na:

1) otrzymywanie masy szklanej z surowców szklarskich

2) kształtowanie przedmiotów z masy. Mieszaninę surowców szklarskich (oczyszczonych, rozdrobnionych, w odpowiednich ilościach) zasypuje się do pieca szklarskiego, w którym w temperaturze 1400–1500°C następuje wytopienie i ujednorodnienie masy szklanej, następnie masę poddaje się stopniowemu chłodzeniu do temperatury, w której ma lepkość odpowiednią do wybranej metody formowania.

• wydmuchiwanie automatyczne za pomocą sprężonego powietrza (np. baloniki żarówkowe)

• dmuchanie za pomocą piszczeli (np. wyroby artystyczne)

• wyciąganie masy szklanej pionowo w górę (szkło płaskie)

• poziome jej ciągnienie po powierzchni roztopionego metalu (szkło płaskie z politurą ogniową),

• wytłaczanie w prasach (wyroby stołowe, szkła optyczne)

• ciągnienie (rurki)• walcowanie (szkła płaskie wzorzyste)• rozwłóknianie strugi masy szklanej (np. wata

szklana)

Metody formowania wyrobów z masy szklanej

Wyroby poddaje się:• odprężaniu (usuwaniu naprężeń wewnętrznych

przez ogrzanie do temperatury 500°C i powolne chłodzenie)

• wykańczaniu (obcinaniu zbędnych części)• zdobieniu (np. rzeźbienie) • hartowaniu (podgrzewanie do temp. ok. 650°C

i gwałtowne ostudzenie sprężonym powietrzem; szkło ma wówczas większą wytrzymałość, w przypadku stłuczenia powstają z niego kawałki nie powodujące zranienia).

Recykling

• Zmniejsza ilość odpadów na wysypisku• Wydłuża czas eksploatacji wysypiska• Zmniejsza koszty utrzymania i zabezpieczenia

wysypiska• Zmniejsza ilość szkodliwych emisji wytwarzanych

przez energetykę• Oszczędza surowce pierwotne: piasek, sodę,

wapień, dolomit• Stłuczka szklana użyta jako składnik wsadu

zmniejsza ilość energii potrzebnej do produkcji szkła oraz szkodliwej emisjii tlenków azotu

Materiały do wyrobu szkła nie są drogie, ale kosztowna jest energia, potrzebna do ich stopienia. Sposobem na jej oszczędzenie jest wielokrotne używanie butelek. Szklana butelka może być używana nawet 25 razy.Niestety większość szklanych butelek czy

słoi jest używana tylko raz. Opakowań szklanych nie należy wyrzucać do śmieci - mogą być użyte jako surowiec wtórny. W wielu krajach, również w Polsce ustawia się specjalne pojemniki na szkło ( w Anglii zbiera się w ten sposób około 6 milionów butelek tygodniowo). Szkło gromadzone w pojemnikach jest przewożone

do hut szkła i używane do ponownej produkcji wyrobów szklanych.Każdego roku na polskie wysypiska trafia

ponad 600 tys. ton szkła o wartości kilkudziesięciu miliardów złotych.

• Zwiększamy ilość odpadów na wysypisku• Skracamy czas użytkowania wysypiska• Zwiększamy koszty eksploatacji• Tracimy cenny surowiec• Stwarzamy groźbę pożaru (wysypiska,

lasu, łąki), który niszczy florę i faunę• Stwarzamy niebezpieczeństwo skaleczenia

ludzi i zwierząt• Tracimy rocznie miliardowe kwoty

Wyrzucając szkło: