Kwalifikacja: CES.02 - Eksploatacja maszyn i urządzeń przemysłu szklarskiego
Zawód: Technik technologii szkła
Które szkło zawiera w swoim składzie najwięcej dwutlenku krzemu?
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Szkło kwarcowe to materiał praktycznie czysty chemicznie – zawiera niemal wyłącznie dwutlenek krzemu (SiO2), niekiedy nawet powyżej 99,9%. Dzięki tak wysokiej zawartości SiO2 charakteryzuje się wyjątkową odpornością chemiczną i termiczną, co czyni je niezastąpionym w zastosowaniach laboratoryjnych, optycznych czy też w przemyśle półprzewodników. Moim zdaniem trudno przecenić rolę szkła kwarcowego w technologii – bez niego nie byłoby np. precyzyjnej aparatury do spektroskopii UV czy produkcji światłowodów. W porównaniu do innych typów szkła, które zawsze mają różne domieszki (np. Na2O, B2O3, PbO), szkło kwarcowe to właściwie czysty szklany kwarc. Standardy branżowe, np. normy ISO związane ze szkłem technicznym, jasno mówią o tym, że szkło kwarcowe stosuje się wtedy, gdy potrzebna jest najwyższa czystość i stabilność termiczna. W praktyce to jedyny rodzaj szkła, który nadaje się do pracy w temperaturach przekraczających 1000°C, bez ryzyka deformacji czy reakcji z innymi substancjami. Z mojego doświadczenia – jeśli pojawia się w projekcie wymóg minimalnych zanieczyszczeń i maksymalnej odporności, zawsze warto rozważyć właśnie szkło kwarcowe.
Bardzo łatwo pomylić rodzaje szkła, bo na co dzień spotykamy się najczęściej ze szkłem sodowym, a niektórzy sądzą, że szkło borokrzemowe czy ołowiowe też ma sporo kwarcu. W rzeczywistości, szkło sodowe to tzw. szkło wapniowo-sodowe, gdzie dwutlenek krzemu stanowi około 70-75% masy, a resztę uzupełniają tlenki sodu i wapnia, co poprawia jego plastyczność i obniża temperaturę topnienia – niestety, kosztem czystości chemicznej. Szkło borokrzemowe, zwane popularnie Pyrex, zawiera co prawda więcej SiO2 – około 80% – ale istotną rolę odgrywa w nim tlenek boru, podnoszący odporność termiczną i chemiczną. W branży laboratoryjnej cenione jest za stabilność, jednak nie dorównuje czystością szkle kwarcowemu. Szkło ołowiowe z kolei to zupełnie inna bajka – tu już mamy nie tylko SiO2, ale i dużą ilość PbO, który poprawia właściwości optyczne (np. zwiększa współczynnik załamania światła), lecz znacząco obniża zawartość dwutlenku krzemu, czasem nawet poniżej 60%. W praktyce, właśnie domieszki i dodatki decydują o konkretnym zastosowaniu danego szkła, a nie sama obecność SiO2. Częsty błąd polega na utożsamianiu wysokiej jakości szkła z zawartością kwarcu, podczas gdy liczą się proporcje składników i przeznaczenie. Jeśli zależy nam na maksymalnej czystości, odporności cieplnej i chemicznej, branżowe standardy jasno wskazują na szkło kwarcowe jako ten materiał, który praktycznie nie ma konkurencji w tym zakresie.