Szkło - definicja
Szkło to substancja, o właściwościachmechanicznych zbliżonych do ciała stałego, powstałego w wynikuprzechłodzenia stopionych surowców, głównie minerałówi innych surowców nieorganicznych. Z prostych składników,takich jak: czysty piasek kwarcowy - SiO2, soda - Na2CO3 i wapień -CaCO3, można otrzymać szkło. Brak uporządkowanej struktury wprzestrzeni zbliża szkło do cieczy, natomiast sztywność ikruchość do ciał stałych.
W życiu codziennym termin szkłokojarzy nam się z szybami okiennymi. Jest to dowód na to, żeszkło dobrze przepuszcza promienie widzialne (ok.90%). Szkło makilka pożytecznych cech: nie przewodzi ciepła ani elektryczności ima twardą powierzchnię nie reagującą z większościąchemikaliów. Szkło w stanie ogrzewania stopniowo mięknie ipowoli przechodzi w gęstą ciecz. W czasie oziębiania ciecz stajesię coraz mniej płynna, stopniowo przechodzi w masę plastycznądającą się formować, aż wreszcie zastyga w postaci zupełniesztywnej.
Ani w czasie ogrzewania, ani w czasie studzenia szkłanie możemy stwierdzić określonej, stałej temperatury, w którejnastępuje topnienie lub krzepnięcie. Wiemy jednak jak wyglądaułożenie atomów tlenu i krzemu w stanie krystalicznym oraz wstanie szklistym. W stanie krystalicznym atomy ułożone są wkształcie figury geometrycznej np. sześcianu, a w stanieszklistym uporządkowane są asymetrycznie.
Historia:Pierwszeośrodki szklarskie powstały prawdopodobnie w Babilonii i Egipcieprawie 3 000 lat p.n.e. W czasach nowożytnych rozkwit produkcjiszkła wiązał się z założeniem hut szkła we Włoszech i nawyspie Murano obejmującej pięć wysp w Lagunie Weneckiej.Rozpoczęto w nich produkcję luster. W Polsce pierwsze wyroby zeszkła odkryto na przełomie X/XI wieku.
Przemysł szklarski nacałym świecie zaczął się szybko rozwijać w XX wieku. Wtedy teżskonstruowano pierwszą maszynę do automatycznej produkcji opakowańszklanych. W dzisiejszych czasach do krajów o bardzowysoko rozwiniętym przemyśle szklarskim należą: USA, Japonia,Rosja, Niemcy, Francja i Wlk. Brytania.
W Polsce wyroby teprodukowane są głównie w hutach w Sandomierzu, PiotrkowieTrybunalskim, Krośnie, Wałbrzychu i Szklarskiej Porębie.
Z kolei według innego źródłanajstarsze znalezione przedmioty wykonane częściowo ze szkła mająokoło 9000 lat. Niektórzy z naukowców twierdząjednak, że szkło może mieć jeszcze dłuższą historię sięgającąnawet kilkunastu tysięcy lat.
Początki szklarstwa związane są zkrajami Orientu i garncarstwem. Najprawdopodobniej wynalezienieinteresującego nas materiału zawdzięczamy przypadkowemu dostaniusię piasku na powierzchnię przedmiotów glinianych przed ichwypaleniem. Na początku szkło było tylko polewą na naczyniachceramicznych.
Najstarsze w całości szklane naczyniaodnalezione przez archeologów mają około 3500 lat. Tysiąclat przed naszą erą powstawały już dość skomplikowaneprzedmioty - pierwsze szklane kielichy i flakony.
Około 200 lat przed Chrystusem wbasenie Morza Śródziemnego zaczął rozpowszechniać sięzupełnie nowy sposób formowania wyrobów ze szkła. Nakońcu długiej i cienkiej metalowej rury umieszczano kroplęroztopionego szkła, dmuchając w drugi koniec uzyskiwano wybranykształt. Rury takie, nazywane piszczelami, są stosowane do dziś whutach produkujących szkło artystyczne. Opanowanie produkcjiprzedmiotów za pomocą piszczeli było bezsprzecznie wielkąrewolucją. Z jej pomocą udawało się wytwarzać przedmioty onajróżniejszych kształtach i dużo cieńszych, niżdotychczas, ściankach.
Na początku produkowano najróżniejszeprzedmioty ze szkła kolorowego. Szkło bezbarwne wynaleziono wAleksandrii w czasach Imperium Rzymskiego. O wysokim poziomieszklarstwa na terenie pozostającym pod władzą rzymskich cesarzyświadczą zanotowane przypadki fałszerstw polegających nasprzedaży oferowaniu biżuterii ze szkła jako zrobionej z kamieniszlachetnych.
W średniowieczu wiodącym ośrodkiemprodukcji szkła została Wenecja. Pracownie szkła artystycznegoznajdujące się w tym mieście, na wyspie Murano, do dziś sąjednymi z najbardziej znanych na świecie. Rozkwit produkcji szkła wEuropie rozpoczął się w XIII wieku.
Badania archeologiczne zaświadczają oistnieniu w Polsce pracowni produkujących szkło już w X wieku. WXV i XVI wieku szczególnie dużo hut powstało w Małopolsce.Rozkwit produkcji szkła na terenie Polski miał miejsce dużopóźniej - w XVIII i XIX wieku. Pod koniec XIX rozwinęła sięna ziemiach polskich produkcja na skalę przemysłową.
W średniowieczu wyprodukowano pierwszeokulary. Później powstawały coraz bardziej skomplikowaneurządzenia - teleskopy, mikroskopy, żarówki, telewizory iinne kluczowe dla naszej cywilizacji przedmioty, które bezszkła nigdy by nie powstały.
Już w 1810 roku rozpoczęto w Angliiwytłaczanie wyrobów szklanych za pomocą urządzeńmechanicznych. Na przełomie XIX i XX wieku Amerykanin Michael J.Owens zautomatyzował produkcje szklanych butelek. Dzięki wynalazkomjego i jego następców butelki i słoje szklane zaczęłyrobić zawrotną karierę.
W 1918 roku w Polsce działało 35 hutszkła, a pod koniec okresu międzywojennego liczba ta była już dwarazy większa. Po II wojnie światowej w Polsce powstał nowoczesnyprzemysł szklarski.
Współczesną cywilizacjętrudno wyobrazić sobie bez szkła. We współczesnych hutachszkła dominuje produkcja zautomatyzowana, ale duża częśćprzedmiotów ze szkła artystycznego wytwarzana jest wciążręcznie.
Szkło ma nie tylko piękną i długąhistorię, również w przyszłości należy spodziewać sięwielu nowych jego zastosowań, między innymi w elektronice,medycynie, czy budownictwie.
Dawna metoda wytwarzania szybokiennychKto i kiedy wpadł jednak na pomysł,żeby zmienić piasek kwarcowy w szkło, dokładnie nie wiadomo.Archeolodzy ustalili, że zaczęto je produkować najpierw wMezopotamii, a najstarsze ślady jego użytkowania pochodzą sprzed3,5 tys. lat. "Science" dowodzi w publikacji - Thilo Rehrenz University College w Londynie i Edgar Pusch z Pelizaeus-Museum wHildesheim w Niemczech o odkryciu w północnym Egipciepozostałości fabryki szkła z roku 1250 p.n.e
Technika wytwarzania cienkich, płaskichszyb okiennych została udoskonalona w XIV wieku we francuskiejNormandii. Rzemieślnicy wydmuchiwali wówczas pojedynczeszyby, zwane gomółkami szklanymi. Wytrawny szklarz był wstanie wydmuchać ok. tuzina szyb dziennie i dlatego w średniowieczuszklane okna były kosztownym luksusem.
Stopione szkło przeznaczone na jednaszybkę wydmuchuje się w dużą bańkę za pomocą piszczeliszklarskiej. Następnie bańkę się spłaszcza i przyczepia dokońcówki żelaznego pręta, o nazwie przylepiak, któryrobotnik obraca najszybciej, jak potrafi.
Spłaszczona bańka szkła rozkładasię jak wachlarz i tworzy koło o średnicy od 1 do 2 m. Zokrągłych, płaskich tafli szkła, odpowiednio przyciętych,wyrabiano małe okienka, przeznaczone głównie dla kościołów."Wole oko" w środku koła było najmniej przezroczyste,ale wykorzystywano i te fragmenty, ponieważ szyby były bardzodrogie.
Klasyfikacja szkła
- Szkło budowlane: płaskie walcowane iciągnione, zespolone, hartowane, barwne nieprzejrzyste, piankowe,szkła budowlane są zazwyczaj szkłamisodowo-wapniowo-potasowo-krzemianowymi.
- Szkło jenajskie zwane też szkłemboro-krzemianowym - po raz pierwszy wynalezionym w Jenie, którecechuje stosunkowo niską temperaturą topnienia (ok. 400 °C),łatwością formowania i jednocześnie wysoką odpornością nanagłe zmiany temperatury. Jest ono stosowane w sprzęcielaboratoryjnym i kuchennym. Jego odmianą jest szkło pyrex, któreposiada skład znacznie ulepszony w stosunku do szkła jenajskiego.
- Szkło ołowiowe (kryształowe) -przepuszczalne dla ultrafioletu, o bardzo wysokim współczynnikuzałamania światła. Jest bezbarwne lub o odcieniu żółtymlub fioletowym. Gęstość 3,4 - 4,6 g/cm3. Używane do produkcjiwyrobów dekoracyjnych, soczewek optycznych, przezroczystychosłon przed promieniowaniem rentgenowskim (o grubości równoważnejzwykle 2 lub 5 mm ołowiu) i promieniowaniem gamma.
Niektóre rodzaje szkła budowlanego
- Szkło okienne - jest to szkłopłaskie, najczęściej produkowane metodą float (szkło płynie wpostaci wstęgi na powierzchni ciekłej cyny). Inną wykorzystywanąjeszcze metodą jest metoda szkła ciągnionego (metoda Furcault'a).Jednak tą metodą szkło produkowane jest coraz rzadziej. Szkłofloat może być produkowane w grubościach od 2 do 19 mm. Szkło dostosowania w budownictwie dostępne jest standardowo w grubościachod 3 do 12 mm. Przepuszczalność światła zależy od grubości orazzawartości tlenku żelaza w masie szklanej. Szkło o niskiejzawartości tlenku żelaza nazywane jest szkłem odbarwianym lubekstrabiałym.
- Szkło płaskie walcowane -produkowane najczęściej jako szkło ornamentowe (wzorzyste) wgrubościach od 3 do 8 mm.
- Szkło płaskie zbrojone - z wtopionąmetalową siatką zbrojeniową, w taflach o grubości od 5 do 8 mm.
- Szkło płaskie barwione w masie(często stosowana jest nazwa handlowa – Antisol) - szkło takieposiada cechę pochłaniania energii promieniowania słonecznego,dlatego nazywane jest też szkłem przeciwsłonecznym. Ze względu nawłasności absorpcji promieniowania słonecznego szkło takie wbudownictwie poddawane jest procesowi hartowania, aby zwiększyćjego odporność na powierzchniową różnicę temperatur.
- Szyby zespolone – zestawy szybzłożone z dwóch, trzech lub więcej pojedynczych szybprzedzielonych ramką dystansową, które produkuje się zdwustopniowym uszczelnieniem krawędzi zespolenia.
- Szkło hartowane – o większejwytrzymałości mechanicznej i większej odporności napowierzchniową różnicę temperatur. Otrzymywane przezpoddanie szkła zwykłego odpowiedniej obróbce termicznejpolegającej na podgrzaniu do temperatury 620 - 680°C i bardzoszybkim schłodzeniu sprężonym powietrzem – co powoduje zmianęjego mikrostruktury - tworzy się bardzo regularna sieć drobnychkryształków krzemionki poprzedzielana niewielkimi domenamifazy amorficznej. Na skutek takiej wysoce krystalicznej struktury,przy rozbiciu szkło to rozpada się na małe kawałeczki onieostrych krawędziach. Używane w budownictwie i do produkcji szybsamochodowych.
- Szkło refleksyjne - szkło płaskie,które w procesie on-line (metoda pyrolityczna) lub off-line(metoda magnetronowa), poddawane jest obróbce polegającej nanapyleniu specjalnej selektywnej powłoki, która przepuszczaświatło, ale posiada duży współczynnik odbiciapromieniowania podczerwonego. Zastosowanie takiego szkła latemzabezpiecza pomieszczenia przed nagrzaniem, zimą ograniczawypromieniowanie ciepła z wnętrza pomieszczenia. Przez możliwośćnaniesienia warstwy refleksyjnej o różnej barwie - dajeciekawe efekty architektoniczne na elewacjach budynków.
- Szkło elektroprzewodzące - znaniesioną powłoką z materiału elektroprzewodzącego.
- Szkło nieprzezroczyste (marblit) - wpostaci płyt i płytek używanych do dekoracji ścian.
- Ponadto ze szkła produkowane sąwyroby takie, jak np. pustaki szklane, wełna szklana.
Szczególnym zastosowaniem szkłajest produkcja tzw. włókna szklanego. Powstaje ono przezprzeciskanie stopionej masy szklanej przez otwory o bardzo małejśrednicy. W zależności od średnicy i składu włókno takiema dwa główne zastosowania:Światłowód dziękiwewnętrznemu odbiciu impulsy świetlne w odpowiednio przygotowanymwłóknie szklanym mogą bez znaczącego osłabienia pokonywaćogromne odległości. Dodatkowo jedno włókno światłowodowemoże przekazywać jednocześnie wiele takich impulsów oróżnych częstotliwościach, dzięki czemu przepustowośćinformacyjna światłowodu jest gigantyczna w porównaniu ztradycyjnymi miedzianymi przewodami. Światłowody mają ogromne iwciąż rosnące zastosowanie w teleinformatyce.Tkaniny i maty szklane służące dozbrojenia sztucznych żywic czyli produkcji tzw. laminatów. Wpołączeniu z żywicami poliestrowymi (tańszymi) lub epoksydowymi(droższymi, ale wytrzymalszymi i odporniejszymi) tworzą lekki,wytrzymały i odporny materiał konstrukcyjny powszechnie stosowany wlotnictwie, szkutnictwie, przemyśle samochodowym itp. W wypadkudroższych i bardziej wymagających konstrukcji włóknaszklane bywają uzupełniane lub zastępowane węglowymi lubaramidowymi, jednak jako podstawowy składnik laminatów długopozostaną dominujące, zwłaszcza ze względu na stosunkowo niskącenę.
Przypisy i materiały źródłowe:
http://www.polish-glass.pl/?menubok=oszkle&page=oszkle_historia
http://www.sciaga.pl/tekst/29908-30-szklo_historia_powstania_zastosowanie_szkla_w_gastronomii_rodzaje
http://pl.wikipedia.org/wiki/Szk%C5%82o#Dawna_metoda_wytwarzania_szyb_okiennych
