SZKŁO, ciało bezpostaciowe o właściwościach mech. zbliżonych do ciała stałego, powstałe w wyniku przechłodzenia stopionych surowców, gł. miner. i in.

Transkrypt

1 Szkła

2 SZKŁO, ciało bezpostaciowe o właściwościach mech. zbliżonych do ciała stałego, powstałe w wyniku przechłodzenia stopionych surowców, gł. miner. i in. surowców nieorg., bez krystalizacji składników. Brak uporządkowania struktury w przestrzeni zbliża szkło do cieczy, sztywność postaci i kruchość do ciał stałych; stan, w którym występuje szkło (stan szklisty), jest stanem termodynamicznie nietrwałym. Rozróżnia się m.in.: szkło kwarcowe (krzemionkowe); szkło sodowo-wapniowe, najtańsze i najczęściej stosowane; szkło borowo-krzemowe (borowo-krzemianowe), stosowane do wyrobu szkła laboratoryjnego (pyrex, silvit); szkło wysokoglinowe, twarde, odporne na działanie czynników chem., stosowane m.in. do wyrobu włókien szklanych i żaroodpornego szkła kuchennego; szkło ołowiowe, stosowane jako szkło optyczne oraz na wyroby ozdobne (kryształowe szkło).

3 Surowcami stosowanymi do produkcji szkła są: przede wszystkim piasek szklarski (kwarcowy) źródło krzemionki SiO 2, boraks dostarczający tlenku boru B 2 O 3 (ważny, niekiedy podstawowy składnik szkłotwórczy), skalenie sodowo-potasowe źródło tlenku glinu Al 2 O 3, surowce (soda i in.) będące źródłem tlenków metali zasadowych (gł. Na 2 O, K 2 O, Li 2 O), surowce (wapienie i in.) będące źródłem tlenków: wapnia CaO, magnezu MgO, ołowiu PbO, cynku ZnO, a także surowce bogate wpięciotlenek dwufosforu P 2 O 5, dwutlenki tytanu TiO 2 i cyrkonu ZrO 2 i in. W produkcji szkła stosuje się również surowce zawierające m.in. związki barwiące (np. tlenek miedzi Cu 2 O w celu uzyskania barwy niebieskiej i zielonej, tlenki żelaza żółtej, bursztynowej, niebieskozielonej, związki kobaltu niebieskiej, związki złota od różowej do purpurowej) lub odbarwiające, przyspieszające topienie lub przyspieszające klarowanie masy szklanej.

4 Pierwsze ośr. szklarstwa powstały prawdopodobnie w Babilonii i Egipcie (najstarsze szklane przedmioty paciorki znalezione w Ur, są datowane na 2450 p.n.e.). W Egipcie, w okolicach Teb, już w XV w. p.n.e. wyrabiano wazy, naczynia do balsamów i perfum. Fenicjanie w r. p.n.e. wynaleźli piszczelę do dmuchania wyrobów. W 2 poł. I w. n.e. Rzym stał się ważnym ośr. szklarstwa; Rzymianie rozwinęli technologię wytwarzania szkła, otrzymywali szkło przezroczyste (szyby, naczynia). Po upadku cesarstwa rzym. szklarstwo rozwijało się w Bizancjum; w wiekach średnich nastąpił ponowny rozwój szklarstwa europejskiego. W czasach nowoż. rozkwit produkcji szkła wiązał się zzałożeniem hut szkła (1291) we Włoszech, na wyspie Murano; rozpoczęto w nich produkcję luster i zastosowano jako składniki masy szklanej związki ołowiu, boru i in. W XVII w. technika wytwarzania szkła osiągnęła najwyższy poziom w Anglii, gdzie uruchomiono pierwsze piece opalane węglem (1635) oraz wprowadzono do konstrukcji pieca ruszt. Dalszy rozwój technologii otrzymywania szkła następował zarówno w Europie, jak i Ameryce Pn.; powstawały nowe typy pieców (wanna szklarska o ruchu ciągłym F. Siemens, 1868) i nowe technologie formowania szkła

5

6

7

8 OKULARY, szkła, soczewki w oprawie służące do korekcji wad wzroku; w krótkowzroczności stosuje się soczewki sferyczne wklęsłe (rozpraszające), w nadwzroczności wypukłe (skupiające), w niezborności cylindryczne lub sferycznocylindryczne, w starczowzroczności zaś soczewki dwuogniskowe, zapewniające ostre widzenie z bliska i z daleka; pierwsze okulary pojawiły się w Chinach w X w., w Europie zaś w XIV w.; oprawki do okularów zmieniały się, w zależności od panującej mody (np. lorgnon, binokle, monokl); obecnie coraz częściej stosuje się szkła kontaktowe.

9 ŚWIATŁOWÓD, falowód optyczny, kanał do prowadzenia fali świetlnej; światłowodami są zazwyczaj włókna szklane (niekiedy z tworzyw sztucznych) składające się z rdzenia iotaczającego go płaszcza z materiału owspółczynniku załamania mniejszym od współczynnika załamania materiału rdzenia; oprócz światłowodów włóknistych stosuje się także światłowody płaskie i paskowe.

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20 Szkło budowlane Szkło okienne - jest to szkło płaskie, najczęściej produkowane metodą float (szkło płynie w postaci wstęgi na powierzchni ciekłej cyny). Inną wykorzystywaną jeszcze metodą jest metoda szkła ciągnionego (metoda Furcault'a). Szkło float może być produkowane w grubościach od 2 do 19 mm. Szkło do stosowania w budownictwie dostępne jest standardowo w grubościach od 3 do 12 mm. Przepuszczalność światła zależy od grubości oraz zawartości tlenku żelaza w masie szklanej. Szkło o niskiej zawartości tlenku żelaza nazywane jest szkłem odbarwianym lub ekstrabiałym. Szkło płaskie walcowane - produkowane najczęściej jako szkło ornamentowe (wzorzyste) w grubościach od 3 do 8 mm. Szkło płaskie zbrojone - z wtopioną metalową siatką zbrojeniową, w taflach o grubości od 5 do 8 mm.

21 Szkło płaskie barwione w masie (Antisol) posiada cechę pochłaniania energii promieniowania słonecznego, dlatego nazywane jest też szkłem przeciwsłonecznym. Ze względu na własności absorpcji promieniowania słonecznego szkło takie w budownictwie poddawane jest procesowi hartowania, aby zwiększyć jego odporność na powierzchniową różnicę temperatur. Szyby zespolone zestawy szyb złożone z dwóch, trzech lub więcej pojedynczych szyb przedzielonych ramką dystansową, które produkuje się z dwustopniowym uszczelnieniem krawędzi zespolenia. Szkło hartowane o większej wytrzymałości mechanicznej i większej odporności na powierzchniową różnicę temperatur. Otrzymywane przez poddanie szkła zwykłego odpowiedniej obróbce termicznej polegającej na podgrzaniu do temperatury C i bardzo szybkim schłodzeniu sprężonym powietrzem; tworzy się bardzo regularna sieć drobnych kryształków krzemionki poprzedzielana niewielkimi domenami fazy amorficznej. Na skutek takiej wysoce krystalicznej struktury, przy rozbiciu szkło to rozpada się na małe kawałeczki o nieostrych krawędziach. Używane w budownictwie i do produkcji szyb samochodowych.

22 Szkło refleksyjne - szkło płaskie, które w procesie on-line (metoda pirolityczna) lub off-line (metoda magnetronowa), poddawane jest obróbce polegającej na napyleniu specjalnej selektywnej powłoki, która przepuszcza światło, ale odbija promieniowanie podczerwone. Zastosowanie takiego szkła latem zabezpiecza pomieszczenia przed nagrzaniem, zimą ogranicza wypromieniowanie ciepła z wnętrza pomieszczenia. Szkło elektroprzewodzące - z naniesioną powłoką z materiału elektroprzewodzącego. Szkło nieprzezroczyste (marblit) - w postaci płyt i płytek używanych do dekoracji ścian. Szkło ceramiczne (szklano-ceramiczne) - używane głównie jako szkło kominkowe i w kuchenkach elektrycznych. Jego odporność temperaturowa sięga 750 C. Ma bardzo mały współczynnik rozszerzalności cieplnej, skąd wynika wysoka odporność na szok termiczny. Ponadto ze szkła produkowane są wyroby takie, jak np. pustaki szklane i wełna (wata) szklana.

23 SZKŁO ARTYSTYCZNE: wyroby szklane indywidualnie ukształtowane i zdobione. Szkło artystyczne kształtuje się na gorąco z masy płynnej i metoda obróbki ręcznej. Dekorowane emaliami, złoceniami, szlifowaniem. SZKŁO CZESKIE: (półkryształ), nazwa szkła o dużym współczynniku załamania światła, w skład których, oprócz tlenków krzemu, sodu i wapnia wchodzą głównie tlenki baru i potasu. Używane jako luksusowe szkło gospodarcze. SZKŁO KRYSZTAŁOWE: (kryształ, szkło ołowiowe) szkło krzemowo-ołowiowe o dużym współczynniku załamania światła i dużej gęstości, służy do wyrobu przedmiotów dekoracyjnych (wazonów, kielichów itp.) zdobi się je zazwyczaj szlifowanymi ornamentami.

24 SZKŁO METALICZNE: stop amorficzny (bezpostaciowy) dwu lub wielo składnikowy, w którym składnikiem podstawowym jest metal. Otrzymywane przez tak szybkie schłodzenie ze stanu ciekłego by nie zdążyły się wytworzyć zarodki krystalizacji (10-10 K/s). SZKŁO ŚWIATŁOCZUŁE: (szkło fototropowe lub szkło fotochromowe) szkło, które pod wpływem określonego rodzaju promieniowania zmienia swoje właściwości np. barwę. Stosowane głownie w okularach a także w budownictwie i motoryzacji. SZKŁO WODNE: wody roztwór krzemianu sodu lub potasu, syropowata ciecz. Stosowane do impregnacji tkanin, papy, drewna, klejenia szkła, wyrobu kitów farb ognioodpornych.

25 SZKŁO POTASOWE: składa się głównie z K 2 O (tlenku potasu), CaO (tlenku wapnia) i SiO2 (tlenku krzemu). Jest to szkło trudno topliwe, więc znalazło sobie zastosowanie w laboratoriach chemicznych. Jest ono niezastąpione, gdyż nawet na lekcjach chemii często ogrzewamy probówki do wysokich temperatur. Zwykłe szkło w tych warunkach odkształciłoby się i niemożliwe byłoby przeprowadzania doświadczeń laboratoryjnych. SZKŁO SODOWE: ma natomiast niską temperaturę topnienia. Składa się głównie z tlenku: sodu, wapnia i krzemu. Ma bardzo duże zastosowanie w życiu codziennym. Z pewnością sami nie zdajemy sobie sprawy, jak często się z nim spotykamy. Szkło to służy do wyrobu sprzętów codziennego użytku takich jak: szklanki, naczynia i szyby okienne. Również 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 też dobra przepuszczalność promieni widzialnych. Szkło kwarcowe znalazło sobie zastosowanie w produkcji naczyń laboratoryjnych i elementów aparatury optycznej. Jednak głównie służy do produkcji lamp kwarcowych.