Historia szk a i jego zastosowanie. Wpisany przez Administrator sobota, 31 października :58

Transkrypt

1 <div class="contenth redfont b"><img src="images/m_images/niebieskie2_1.png" border="0" width="101" height="101" />historia szk a i jego wielorakie zastosowanie w praktyce. </div> <div class="contentc greyfont">jak m i s owniki "szk o to substancja amorficzna, o w a ciwo ciach mechanicznych zbli onych do cia a sta ego, powsta ego w wyniku przech odzenia stopionych surowc, g nie minera i innych surowc nieorganicznych. Szk o mo na otrzyma z prostych sk adnik, takich jak czysty piasek kwarcowy (SiO2) soda (Na2CO3) i wapie (CaCO3)." Tyle definicja. Brak uporz dkowanej struktury przestrzennej zbli a szk o do cieczy, natomiast sztywno i krucho do cia sta ych. W yciu codziennym termin "szk o" kojarzy nam si z naczyniami oraz z szybami okiennymi. Sz o ma kilka po ytecznych cech: dobrze przepuszcza promienie widzialne (ok.90%), nie przewodzi ciep a ani elektryczno ci i ma tward powierzchni nie reaguj c z wi szo ci chemikali. Szk o w stanie ogrzewania stopniowo mi nie i powoli przechodzi w g t ciecz. W czasie ozi iania ciecz staje si coraz mniej p ynna, powoli przechodzi w mas plastyczn daj c si formowa a wreszcie zastyga w postaci zupe nie sztywnej. Ani w czasie ogrzewania, ani w czasie studzenia szk a nie mo emy stwierdzi okre lonej, sta ej temperatury, w kt ej nast uje topnienie lub krzepni ie. Wiemy jednak, jak wygl da u o enie atom tlenu i krzemu w stanie krystalicznym, w stanie szklistym. W stanie krystalicznym atomy u o one s w kszta cie jakiej figury geometrycznej np. sze cianu, a w stanie szklistym uporz dkowane s asymetrycznie. Dwutlenek krzemu (krzemionka) to substancja sta a wyst uj ca w trzech odmianach polimorficznych: kwarc, trydymit, krystobalit. Dwutlenek krzemu topi si w temp. 1710oC. Nawet podczas bardzo wolnego och adzania zestala si na szkliste, bezpostaciowe cia o sta e (szk o kwarcowe), odporne na dzia anie czynnik chmicznych z wyj tkiem fluorowodoru i alkali. Szk o kwarcowe ma ma y wsp zynnik rozszerzalno ci termicznej, dzi i czemu wykazuje du odporno na szybkie zmiany temperatury. Dobrze przepuszcza promienie nadfioletowe. Tlenek krzemu jest g nym sk adnikiem substancji takich jak krzemie piasek, kwarc. W zale no ci od postaci, w jakiej wyst uje, i zabarwienia, tlenek krzemu tworzy r e minera y. Je eli wyst uje w postaci krystalicznej, jest nazywany kwarcem. Drobnoziarnisty kwarc jest g nym sk adnikiem wielu minera, m.in. opalu, chalcedonu i agatu. Kryszta y kwarcu mog by bezbarwne, pi nie wykszta cone, np. kryszta g ski. Mog by tak e zabarwione na kolor fioletowy- ametysty lub y- cytryny. Odmiany te s stosowane do wyrob jubilerskich, a tak e do tworzenia przedmiot ozdobnych, np. puchar. Kwarc ma r nie inne, o wiele wa niejsze zastosowania, np. w przemy le optycznym do wyrobu soczewek i pryzmat, oraz w radiotechnice. Ze wzgl u na to, ze SiO2 jest 1 / 7

2 p rzewodnikiem, znalaz on zastosowanie w elektronice. Bez niego nie mo e pracowa aden komputer. Stopiony kwarc s u y do wyrobu naczy i aparatury laboratoryjnej, a tak e lamp kwarcowych. Dwutlenek krzemu (piasek) jest stosowany do produkcji szk a, szk a wodnego, zaprawy murarskiej, cementu, wyrob ceramicznych, emalii, form odlewniczych i innych. Jest r nie surowcem do otrzymywania krzemu i jego stop. <hr title="historia szk a" class="system-pagebreak" /> <img src="images/m_images/zielona-figurka3_2.png" border="0" width="240" height="319" /> HISTORIA Pierwsi wydmuchiwacze szk a pracowali prawdopodobnie w Syrii w I stuleciu przed Chrystusem. Przeszklone okna to wynalazek jeszcze p iejszy. Szk o okienne wytwarzano pocz tkowo r nie przez dmuchanie. Dmuchano du e naczynie, kt e nast nie sp aszczano, a do uzyskania szklanej tafli. Okna z szybami zacz pojawia si oko o 100 roku n.e. Przez ponad 1000 lat pozostawa y jednak towarem luksusowym. Staromodne okna, tzw. "bycze oczy", z kolistym znakiem na rodku szyby, by y pocz tkowo wytwarzane z dna dmuchanego koli cie naczynia, sp aszczonego na gor co. W Polsce pierwsze wyroby ze szk a odnotowano na prze omie X/XI wieku. W XX wieku przemys szklarski zacz si szybko rozwija na ca ym wiecie. Wtedy te skonstruowano pierwsz maszyn do automatycznej produkcji opakowa szklanych. W dzisiejszych czasach do kraj o bardzo wysoko rozwini ym przemy le szklarskim nale : USA, Japonia, Rosja, Niemcy, Francja i Wielka Brytania. W Polsce wyroby szklarskie produkowane s g nie w hutach w Kro nie, Z bkowicach l skich, Wa brzychu i Szklarskiej Por ie, obecnie tak e w Sandomierzu, Cz tochowie i D browie G niczej. HUTY SZK A Obecnie szk o produkuje si w hutach szk a. Huty szk a to zak ady wytapiaj ce i wytwarzaj ce produkty szklane. Surowce szklarskie po odwa eniu i zmieszaniu zasypuje si do piec szklarskich ogrzanych do temperatury kilku tysi y stopni Celsjusza i wytapia si mas szklarsk. Z tej masy natomiast formuje si odpowiednie wyroby przez prasowanie, ci gnienie, walcowanie, wydmuchiwanie lub wyt aczanie w formach lub tzw. "floatowanie" czyli szk o p yn ce po powierzchni p ynnej cyny w specjalnej wannie cynowej. Tego typu szko jest nazywane szk em "Float". Po kilku godzinach, dniach lub tygodniach stygni ia i twardnienia, szk o nadaje si do u ytku w zale no ci oczywi cie od rodzaju i w a ciwo ci produkowanego szk a. BARWA SZK A <a href=" title="szk o barwione w masie" rel="lightbox"></a>Barw szk u nadaj r e sk adniki. po dodaniu manganu(mn) i niklu(ni) szk o zabarwi si na fioletowo natomiast po dodaniu elaza (Fe) i chromu (Cr) na zielono. naukowcy opracowali jeszcze wiele innych kombinacji czenia pierwiastk do otrzymywania r ych kolor szk a. Dla otrzymania 2 / 7

3 jeszcze wi szej ilo ci odcieni szk a dodaje si te bieli cynkowej (ZnO), substancji barwi cych oraz odbarwiaj cych. W ten w a nie spos mo emy otrzyma ka dy kolor, kt y jest nam potrzebny. Dodanie glinu i boru powoduje natomiast wzrost odporno ci mechanicznej i termicznej szk a, a gdy dodamy tlenku o owiu, w szkle zmieni si wsp zynnik za amania wiat a. <a href=" title="szk o barwione w masie" rel="lightbox"></a>Tak wi dla uzyskania specjalnego rodzaju szk a, wystarczy doda do niego odpowiednie sk adniki. <img src="images/m_images/niebieskie2_1.png" border="0" width="141" height="141" /> <hr title="zastosowanie szk a" class="system-pagebreak" /> ZASTOSOWANIE SZK A Szk o dzi i swoim cechom znajduje zastosowanie we wszystkich dziedzinach ycia. Jest ono stosowane jako: <ul> <li>optyczne - pryzmaty, soczewki czyli specjalnie uformowane kawa ki szk a </li> <li>okienne - szyby okienne</li> <li>laboratoryjne - sprz laboratoryjny</li> <li>budowlane - wata szklana, p yty wyk adzinowe, izolacja cieplna (tzw. Wata szklana lub szk o piankowe)</li> <li>sto owe - szklanki, kieliszki, wazony, talerze, ozdobne dzbanki</li> <li>elektrotechniczne - ar ki, izolatory</li> <li>butelkowe - butelki</li> <li>na opakowania - s oiki i inne szklane opakowania, przydatne w r ych dziedzinach ycia</li> </ul> Tworzywa sztuczne wzmacnia si w nami ze szk a. Powstaje wtedy materia zwany kompozytem, stosowany do budowy karoserii samochodowych. Materia y ceramiczne s odporne na wysokie temperatury. P ytki ceramiczne chroni wn rze statku kosmicznego przed nagrzaniem podczas wchodzenia w atmosfer Produkcja szk a a ekologia Produkcja szk a nie jest rozpoznawana jako niebezpieczna dla rodowiska, jednak e skala produkcji i nagromadzenie na ma ej powierzchni proces potencjalnie oddzia ywuj cych na rodowisko spowodowa y, e od pewnego progu produkcji (20 ton/dob - instalacje do produkcji szk a zosta y obj e regulacjami IPPC i wymagaj uzyskania zintegrowanego pozwolenia na produkcj w polskich warunkach, w wielu przypadkach problemem rodowiskowym jest ha as pochodz cy z uk ad ch odzenia, wentylator czy bezpo rednio z funkcjonowania wanny i automat 3 / 7

4 szklarskich. Problem ten jest specyficznie polski i w du ej mierze spowodowany jest bardzo rygorystycznymi przepisami dotycz cymi ha asu rodowiskowego i niedoskona o ci zasad i przepis dotycz cych planowania przestrzennego, a nie rzeczywistymi problemami technologicznymi. w por naniu do innych bran przemys u, przemys szklarski - w g nym procesie technologicznym - wytwarza wyj tkowo ma o odpad ; powszechnie stosowana praktyk jest zawracanie odpad do ci gu produkcyjnego. Dotyczy to nie tylko st uczki w asnej, ale r nie py z odpylania silos, odpylania wanien czy w ien i cink we ny mineralnej powstaj cych w procesie produkcji. tak wi g nymi emisjami charakterystycznymi dla sektora i mog cymi mie znacz ce skutki rodowiskowe s emisje do powietrza. Generowanie odpad i zrzuty zanieczyszcze do w nie s znacz cym problemem rodowiskowym dla sektora. Nieco odr na jest sytuacja w przypadku produkcji we ny mineralnej; u ycie du ych ilo ci p ynnych substancji s u cych do tworzenia lepiszcza i ulepszania w a ciwo ci mat, a tak e u ycie atwo rozpuszczaj cego si w wodzie amoniaku powoduj e potencjalne zagro enie rodowiska wodnego jest dla tego pod-sektora znacznie wy sze ni dla pozosta ej produkcji szk a. Tak wi najwa niejsze zagadnienia rodowiskowe ca ego sektora to efektywno energetyczna i obni enie emisji do powietrza. W warunkach polskich, gdzie paliwem jest gaz ziemny o niskiej zawarto ci siarki - r nie emisja dwutlenku siarki nie jest bardzo znacz cym problemem; s nimi emisja tlenki azotu (Nox) i py. <hr title="rodzaje szk a" class="system-pagebreak" /> RODZAJE SZK A Szk a laboratoryjne - w asno ci, sk ady chemiczne, podzia, zastosowanie. Dynamiczny rozw techniki w pierwszej po owie XIX wieku wywo a konieczno dostarczenia dla przemys u szkie charakteryzuj cych si wysok wytrzyma o ci mechaniczn, wysok odporno ci chemiczn i na zmiany temperatur, odpowiedni twardo ci powierzchniow, wsp zynnikiem rozszerzalno ci cieplnej, itp. Do szkie technicznych zaliczamy nast uj ce grupy: <ul> <li>szk o laboratoryjne,</li> <li>szk o do urz dze przemys owych, </li> <li>termosy,</li> <li>szk o optyczne,</li> <li>w no szklane,</li> <li>izolatory wysokiego napi ia,</li> <li>szk o dla techniki pr i,</li> <li>szk o krzemionkowe. </li> </ul> Szk o piankowe jest to materia otrzymywany z proszku szklanego z dodatkiem czynnik spieniaj cych, stanowi cy struktur kom kow, wype nion gazem, w kt ej szkielet jest zbudowany ze szk a lub cia a krystalicznego. 4 / 7

5 Warunkiem otrzymania szk a piankowego o mo liwie najlepszych w a ciwo ciach u ytkowych i fizycznych jest uzyskanie w czasie spieniania fazy gazowej maksymalnie rozproszonej w szkielecie szklanym. Wi e si z tym otrzymanie kom ek gazowych mo liwie ca kowicie zamkni ych, charakteryzuj cych si prawie jednakow postaci i wielko ci. Wci gu ostatnich lat opracowano wiele sposob otrzymywania szk a piankowego, lecz w skali przemys owej przyj si jedynie metoda polegaj ca na termicznej obr ce zestawu sk adaj cego si z proszku szklanego i czynnika spieniaj cego. W zale no ci od w a ciwo ci i przeznaczenia produkowane s nast uj ce rodzaje szk a piankowego: termoizolacyjne, d wi och onne, filtruj ce, specjalne - techniczne. Szk o zbrojone <a href=" title="szk o zbrojone" rel="lightbox"><img src="images/m_images/z-przeplotka_1.png" border="0" width="160" height="160" /> </a> Siatka zwi sza wytrzyma o szk a, dlatego mo e by ono stosowane do przeszkle dach, gdzie musi przenosi obci enia niegiem, wiatrem i deszczem. Takie szk o ma wtopion siatk z drutu stalowego, dzi i kt ej po st uczeniu nie rozpada si na kawa ki. Siatka zwi sza te wytrzyma o szk a, dlatego czasami stosuje si je do przeszkle dach, gdzie szk o musi przenosi obci enia niegiem, wiatrem i deszczem. Jednak najcz iej stosuje si je do wystroju wn rz: jako element dekoracyjny szafek, blat kuchennych (zdj ie obok), drzwi oraz balustrad. Zwyk e szk o podczas po aru p a, a pod wp ywem bardzo wysokiej temperatury mo e si topi Szk o zbrojone jest jednak ognioodporne - powstrzymuje rozprzestrzenianie si ognia i wytrzymuje wysok temperatur do 60 minut. W razie po aru szyba z takiego szk a nie rozpada si nawet je li jest pop ana. Z tego wzgl u nadaje si ono na przyk ad na drzwi i szklane ciany dzia owe. <hr title="szk o zbrojone" class="system-pagebreak" /> Szk o klejone - antyw amaniowe, bezpieczne <a href=" title="szk o klejone - laminat po uderzeniu" rel="lightbox"><img src="images/m_images/szklo-klejone.png" border="0" width="174" height="130" /> </a> Podstawow cech szk a klejonego jest to, e dzi i folii po rozbiciu nie rozsypuje si na drobne kawa ki: od miejsca uderzenia powstaje splot promieni cie rozchodz cych si p ni. Produkcja szk a klejonego polega na czeniu dw h lub wi ej tafli szklanych za pomoc specjalnej folii albo ywicy. Maksymalna grubo szyby to trzy warstwy szk a grubo ci 4 mm ka da i dwie warstwy folii grubo ci 0,76 mm ka da. Podstawow cech szk a klejonego jest to, e dzi i folii po rozbiciu nie rozsypuje si na drobne kawa ki: od miejsca uderzenia powstaje splot promieni cie rozchodz cych si p ni. Szk o klejone ma dziesi klas. Im wy sza klasa, tym 5 / 7

6 wi sza jest odporno szk a na przebicie i rozbicie. Jest te szk o klejone z warstw folii barwionej (szarej, zielonej, br zowej). Szyby wykonane z takiego szk a odbijaj cz promieniowania s onecznego. Ze szk a klejonego wykonuje si szyby bezpieczne lub antyw amaniowe - kt e mo na stosowa zamiast krat, okiennic czy rolet, w oknach, szklanych drzwiach, przeszkleniach werand. Szyba antyw amaniowa jest odporna na przebicie i rozbicie t ym lub ostrym narz ziem. Do produkcji szyb bezpiecznych i antyw amaniowych stosuje si r e rodzaje szk a: <ul> <li>zwyk e (float) - bezbarwne lub barwione w masie,</li> <li>przeciws oneczne: absorpcyjne - poch aniaj ce wiat o, lub refleksyjne - odbijaj ce promienie s oneczne,</li> <li>niskoemisyjne - o zwi szonej izolacyjno ci termicznej, </li> <li>hartowane,</li> <li>niekt e szk a ornamentowe. </li> </ul> R e rodzaje szk a czy si w zale no ci od tego, jak funkcj ma pe ni okno. Mo e wi by bezpieczne lub antyw amaniowe, a jednocze nie utrzymywa ciep o w pomieszczeniu czy chroni przed s o em. Tafle szk a maj mie rubo kilku milimetr, te najcie ze - 3 lub 4 mm. Szk o kuloodporne - w domach jednorodzinnych rzadziej stosowane ni szyby antyw amaniowe. Szk o kuloodporne chroni przed pociskami o r ej sile ra enia oraz przed du ymi wahaniami temperatury - stopie zabezpieczenia zale y od klasy szyby. Szk o hartowane <img src="images/pekniecia1.png" border="0" width="168" height="110" /> charakterystyczn cech szk a hartowanego jest spos p ania - po rozbiciu rozpada si na kawa ki o t o zako zonych kraw ziach. Hartowanie to proces obr ki termicznej szk a p askiego, polegaj cy na ogrzaniu jego tafli do wysokiej temperatury, a nast nie bardzo szybkim jej sch odzeniu. Dzi i tej obr ce kilkakrotnie wzrasta wytrzyma o szk a. Takie szk o ma zwi szon odporno na zmiany temperatury (od -100 C do +300 C). Charakterystyczn cech szk a hartowanego jest spos p ania - po rozbiciu rozpada si na kawa ki o t o zako zonych kraw ziach. Ze szk a hartowanego wykonuje si drzwi, pod ogi, wype nienia balustrad zewn rznych i wewn rznych, szklane rega y, kabiny prysznicowe i blaty sto. Stosuje si je tak e do budowy cian dzia owych. Z hartowanego szk a wykonuje si r nie akwaria o du ej pojemno ci. Wysoka wytrzyma o oraz zwi szona odporno termiczna sprawiaj, e coraz cz iej ten rodzaj szk a stosuje si do przeszkle dach, wietlik oraz ogrod zimowych. Szk a hartowanego nie mo na ci Je li wi chcemy zastosowa szyb hartowan, musimy zam i j na wymiar bezpo rednio u producenta lub dystrybutora. grzegorz Ccendrowski 6 / 7

7 </div> 7 / 7