Jak powstaje szkło?

Jak powstaje szkło? Być może zaskakująca dla niektórych okaże się informacja, że technologia jego wytwarzania co do zasady nie zmieniła się bardzo na przestrzeni lat. Oczywiście, urządzenia i metody działania są nowocześniejsze, dlatego produkcja szkła wiąże się dziś z mniejszym nakładem pracy, a gotowe tafle nie kosztują majątku. Sprawdź, jak powstaje szkło. Jak robi się szkło na skalę przemysłową?                                     

Źródła historyczne potwierdzają, że szkło towarzyszy człowiekowi przynajmniej od sześciu tysięcy lat. Okazuje się nawet, że w XIII wieku istniały pierwsze fabryki, które wytwarzały je na większą, jak na ówczesne czasy, skalę. Najpierw były to kolorowe elementy ozdobne i nieduże szkiełka, później pierwsze naczynia. Z czasem opracowano metodę produkcji przezroczystych przedmiotów.

Z czego powstaje szkło?

Zanim przejdziemy do odpowiedzi na pytanie, jak powstaje szkło, warto ustalić jego skład. Do produkcji wykorzystuje się:

• piasek,                                                    
• sodę,                                
• wapień,                                         
• szereg środków klarujących, barwiących lub mącących.                                   

Najważniejszy komponent to piasek szklarski – stanowiący aż 75% całej objętości szkła. To od stopnia zanieczyszczenia i uziarnienia piasku uzależnione są późniejsze właściwości gotowego produktu. Szczególnie istotne jest to w przypadku szkła precyzyjnego – stosowanego w laboratoriach i do produkcji soczewek kontaktowych.                                   

Kolejny z wymienionych składników, czyli soda, również ma wpływ na strukturę szkła, gdyż wpływa na temperaturę topnienia. Z kolei wapień pełni rolę stabilizatora, uniemożliwiając rozpuszczanie szkła w wodzie, zwiększając połysk i odporność wyrobu, na przykład na działanie czynników atmosferycznych. Za zwiększoną odporność chemiczną odpowiada poziom dwutlenku krzemu.

Istnieje wiele wariantów szkła. Co zaskakujące, poszukując odpowiedzi na pytanie, jak powstaje szkło, można dostrzec, że etapy produkcji są takie same. Stosowane są jedynie odmienne składniki. Znajdują się w tej grupie:                         

• tlenek boru – obniżający temperaturę,                                    
• dwutlenek cyrkonu – zwiększający odporność chemiczną,                         
• tlenek litu – zwiększający odporność termiczną przy nagłych zmianach temperatury,
• saletra i arszenik – środki klarujące usuwające pęcherze gazów.                 

W produkcji szkła wykorzystuje się także środki chemiczne nadające mu określony kolor. Złoto i miedź barwią produkt na czerwono, żelazo i chrom – na zielono, zaś mangan z niklem – na fioletowo.                                                          

Jak powstaje szkło? Krok po kroku

Jak powstaje szkło współcześnie? Wymienione wyżej składniki są topione w piecu hutniczym, w temperaturze sięgającej 1500 stopni Celsjusza. W wyniku tego procesu powstaje masa szklana przypominająca konsystencją ciągnący się klej. Taki produkt poddawany jest dalszym procesom obróbczym: prasowaniu, ciągnięciu, walcowaniu i wytłaczaniu.

Jednym z bardziej innowacyjnych procesów wykorzystywanych w produkcji szkła jest float – technologia wynaleziona w latach 50. XX wieku przez sir Alastaira Piklingtona. Metoda umożliwia stworzenie niemal idealnie płaskiej powierzchni. Proces rozpoczyna się od wylania masy szklanej do specjalnego zbiornika ze stopionym metalem, przeważnie cyną. Różnice gęstości powodują, że szkło utrzymuje się na powierzchni, a tafla zyskuje idealną gładkość.                                                                       

Uzyskane elementy przez kilka tygodni stygną i twardnieją. Później poddawane są procesom chłodzenia i polerowania strumieniem powietrza. Następnie tnie się je na określone kształty i wymiary. Można także poszczególne kawałki szkła uszlachetnić w kąpieli kwasowej, nadając im charakterystyczny efekt zmatowienia.                                                                       

Hartowanie szkła

Odpowiedź na pytanie, jak powstaje szkło, nie byłaby pełna, gdyby pominąć dokładne omówienie wyżej zasygnalizowanej kwestii hartowania. Ten proces bardzo przypomina analogiczne działanie podejmowane w przypadku metalu.      

Najpierw szkło mocno podgrzewa się – do temperatury około 600 stopni Celsjusza, później zaś szybko schładza. Szkło zyskuje dzięki temu większą wytrzymałość. Obecnie proces realizowany jest z wykorzystaniem sprężonego powietrza. Szyby ze szkła hartowanego są bezpieczniejsze od tradycyjnych. Cechuje je większa wytrzymałość – pękają dopiero pod wpływem bardzo dużej siły. Gdy już do tego dojdzie, rozpadają się na wiele małych kawałków, a nie na elementy z ostrymi krawędziami.