Czym jest proces produkcji szkła?

Proces produkcji szkła można prześledzić wstecz do 3500 rpne, kiedy ceramikę ceramiczną pokryto szkliwem o powierzchni szklanej. Chociaż istnieje wiele nowoczesnych odmian procesu produkcji szkła do zastosowań przemysłowych i naukowych, tradycyjne szkło używane do produkcji okien, pojemników na żywność i napoje oraz ozdobne kształty nadal wytwarza się z tych samych trzech składników, które były używane w czasach starożytnych. Są to piasek, wodorowęglan sodu na bazie zasad określany jako „soda kalcynowana” i wapno z wapienia. Te trzy główne składniki są stapiane razem w piecu w temperaturze około 2,500 stopni Celsjusza, po czym można dodać kilka pomniejszych składników, aby zmienić kolor lub połysk szkła. Następnie jest chłodzony o kilkaset stopni, aby można go było kształtować przez dmuchanie, tłoczenie lub wciąganie do rur, misek, luster, okien i innych elementów.

Wprowadzenie sody kalcynowanej do procesu produkcji szkła odkryto wcześnie jako sposób na obniżenie początkowej temperatury topnienia z wartości szczytowej około 4,100°F (2,200 °C) do 2,700°F (1,482°C). Soda kalcynowana sprawia jednak, że szkło jest nieco rozpuszczalne w wodzie, więc dodano wapno z wapienia, aby temu zapobiec, a inne chemikalia, takie jak tlenek glinu, zastępują teraz wapno, ponieważ zapewniają większą stabilność chemiczną. Szkło sodowo-wapniowe nadal stanowi 90% wszystkich produkowanych wyrobów szklanych.

Gdy szkło jest schładzane, łatwiej jest kształtować go w formy, ale musi być stale podgrzewane podczas procesu produkcji szkła, aby dodać mu wytrzymałości i uniknąć rozbicia. Ta procedura jest znana jako wyżarzanie. Stosowany jest również dodatkowy proces hartowania w celu wzmocnienia szkła, polegający na jego ponownym podgrzaniu, a następnie nagłym ochłodzeniu podmuchami zimnego powietrza.

Najpopularniejszą metodą kształtowania w procesie produkcji szkła w czasach starożytnych było wdmuchiwanie powietrza do kuli stopionego szkła na końcu długiej, wydrążonej rury, którą Rzymianie udoskonalili do robienia pięknych wazonów i misek. Produkcja szkła float, wynaleziona w 1959 roku przez brytyjską firmę, jest obecnie największą metodą produkcji polegającą na wlewaniu stopionego szkła do zbiornika z roztopioną cyną na powierzchni. Szkło unosi się na puszce i formuje w niezwykle gładkie tafle, które można następnie przyciąć do kształtów okiennych. Dolomit jest często stosowany w produkcji tafli szkła na poziomie poniżej 0.1%, aby zachować bezbarwną jakość szkła. Ciągnięcie strumienia stopionego szkła wokół wnętrza metalowego cylindra podczas jego obracania się i wpompowywania powietrza to kolejny częsty proces produkcji szkła stosowany do wytwarzania szerokiej gamy szklanych rur do żarówek, lamp próżniowych i wyrobów szklanych stosowanych w laboratoriach.

Inne rodzaje szkła specjalistycznego obejmują szkło ołowiowe, które zawiera co najmniej 20% tlenku ołowiu i jest błyszczące po cięciu i fasetowaniu. Wyroby ze szkła żaroodpornego stosowane w miskach do gotowania i sprzęcie laboratoryjnym są wytwarzane przez dodanie 5% tlenku boru lub związków glinokrzemianowych. Wyroby ze szkła kolorowego powstają poprzez dodanie siarczków żelaza dla kolorów brązowych i bursztynowych, chromianu żelaza dla odcieni zielonych oraz białego kobaltu dla odcieni niebieskiego. Naturalne szkło dmuchane ma kolor od czerwonego do pomarańczowego i nie wymaga żadnych dodatków chemicznych.