szkło
 
Encyklopedia
szkło,
ciało stałe bezpostaciowe, o różnorodnych właściwościach i zastosowaniach, zależnych od składu chem. i sposobu wytwarzania.
Powstaje 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. Szkło dobrze przepuszcza promieniowanie widzialne (ok. 90%), wykazuje dużą wytrzymałość na ściskanie, lecz małą na zginanie i rozciąganie, jest kruche. Gęstość typowego szkła sodowo-wapniowego wynosi ok. 2,5 g/cm3 (niektórych szkieł specjalnych dochodzi do ok. 8 g/cm3). Większość szkieł odznacza się małym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej i stosunkowo małą przewodnością cieplną; wszystkie zwykłe szkła w temperaturze pokojowej mają bardzo dobre właściwości elektroizolacyjne i są dielektrykami. Szkło jest odporne na wpływy atmosferyczne, na działanie kwasów (z wyjątkiem kwasu fluorowodorowego), znacznie mniej na działanie zasad. Rozróżnia się m.in.: szkło kwarcowe (szkło 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 opt. oraz na wyroby ozdobne (kryształowe szkło). Według przeznaczenia wyrobów szklanych szkło dzieli się na: budowlane, gosp., techn. (sprzęt laboratoryjny, szkło opt., włókna szklane i in.), opakowania szklane.
Surowcami stosowanymi do produkcji szkła są: przede wszystkim piasek szklarski (kwarcowy) — źródło krzemionki SiO2, boraks — dostarczający tlenku boru B2O3 (ważny, niekiedy podstawowy składnik szkłotwórczy), skalenie sodowo-potasowe — źródło tlenku glinu Al2O3, surowce (soda i in.) będące źródłem tlenków metali zasadowych (gł. Na2O, K2O, Li2O), surowce (wapienie i in.) będące źródłem tlenków: wapnia CaO, magnezu MgO, ołowiu PbO, cynku ZnO, a także surowce bogate w tlenki: P2O5, TiO2 i ZrO2 i in. W produkcji szkła stosuje się również surowce zawierające m.in. związki barwiące (np. tlenek miedzi Cu2O 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. Wytwarzanie wyrobów szklanych można podzielić na: 1) otrzymywanie masy szklanej z surowców szklarskich, 2) kształtowanie pożądanych przedmiotów z masy. Mieszaninę surowców szklarskich (oczyszczonych, rozdrobnionych, w odpowiednio dobranych ilościach) zasypuje się do pieca szklarskiego, w którym w temperaturze 1400–1500°C następuje wytopienie i ujednorodnienie masy szklanej, a następnie masę poddaje się stopniowemu chłodzeniu do temperatury, w której ma ona lepkość odpowiednią do wybranej metody formowania. Stosuje się wiele metod formowania wyrobów z masy szklanej, m.in. wydmuchiwanie automatyczne za pomocą sprężonego powietrza (np. baloniki żarówkowe) albo dmuchanie za pomocą piszczeli (np. wyroby artyst.), wyciąganie masy szklanej pionowo w górę (szkło płaskie) lub poziome jej ciągnienie po powierzchni roztopionego metalu (szkło płaskie z politurą ogniową), wytłaczanie w prasach (wyroby stołowe, wiele rodzajów szkieł opt.), ciągnienie (rurki), walcowanie (szkła płaskie wzorzyste i in.), a także rozwłóknianie strugi masy szklanej (np. wata szklana). Wyroby poddaje się odprężaniu (usuwanie naprężeń wewn. przez ogrzanie do temp. ok. 500°C, a następnie powolne chłodzenie), niekiedy wykańczaniu (np. obcinanie zbędnych części), zdobieniu (np. rzeźbienie), hartowaniu (podgrzewanie do temp. ok. 650°C i gwałtowne ostudzenie sprężonym powietrzem; szkło ma wówczas większą wytrzymałość, w przypadku zaś stłuczenia powstają z niego kawałki nie powodujące zranienia).
Szkło znalazło powszechne zastosowanie w budownictwie, a także w różnych gałęziach przemysłu, np. w przemyśle chem., spoż., farm., elektrotechniczny, opt., oraz w gospodarstwie domowym i do wyrobu przedmiotów artystycznych.
Historia. 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 300–20 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 rzymskiego szklarstwo rozwijało się w Bizancjum; w wiekach średnich nastąpił ponowny rozwój szklarstwa europejskiego. W czasach nowoż. rozkwit produkcji szkła wiązał się z założeniem hut szkła (1291) we Włoszech, na w. 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 Północnej; powstawały nowe typy pieców (wanna szklarska o ruchu ciągłym — F. Siemens, 1868) i nowe technologie formowania szkła
W Polsce najstarsze wyroby ze szkła odkryto w Wolinie (X–XI w.), a w Kruszwicy — pierwszy warsztat szklarski (XII–XIII w.). Pierwsza zapisana wzmianka o hucie szkła w Polsce (w Poznaniu) pochodzi z 1310. W XVI w. pracowało w Polsce ok. 30 hut (gł. w woj. krak. i sandomierskim). Rozkwit produkcji szkła stołowego, zwierciadeł i szyb przypada w Polsce na XVIII w. W czasie rozbiorów zlikwidowano wiele hut i dopiero w 2. poł. XIX w. nastąpił rozwój przemysłu szklarskiego; w końcu XIX w. skonstruowano pierwszą maszynę do automatycznej produkcji opakowań szklanych, a na pocz. XX w. maszynę do automatycznego ciągnienia tafli szklanych; w latach 50. opracowano nowe technologie, np. formowania szkła płaskiego na powierzchni stopionej cyny (tzw. metoda float), ciągnienia włókna szklanego. Zgodnie z zapotrzebowaniem wprowadzano też nowe technologie pozwalające na otrzymywanie szkła o żądanych właściwościach, np. szkło odporne na wysoką temperaturę, gwałtowne zmiany temperatury, szkło dewitryfikowane (tworzywa szklanokrystaliczne).
Do krajów o b. wysoko rozwiniętym przemyśle szklarskim należą: USA, Japonia, Rosja, Niemcy, Francja, W. Brytania. W Polsce wyroby szklane produkują huty m.in. w Sandomierzu, Piotrkowie Trybunalskim, Krośnie, Wałbrzychu, Wołominie, Szklarskiej Porębie.
Bibliografia
Technologia szkła, red. B. Ziemba, t. 1–2, wyd. 3 Warszawa 1987.
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia