Kwalifikacja: CES.02 - Eksploatacja maszyn i urządzeń przemysłu szklarskiego
Zawód: Technik technologii szkła
W której grupie, przedstawionej w tabeli, wymienione są surowce wprowadzające do szkła tlenki zmniejszające współczynnik rozszerzalności szkła?
| Grupa | Surowce |
|---|---|
| I. | Soda, potaż |
| II. | Mączka wapienna, kreda |
| III. | Siarczan, dolomit |
| IV. | Boraks, skaleń |
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Wybrałeś grupę IV, czyli boraks i skaleń – i właśnie tutaj tkwi sedno sprawy w technologii szkła. To są surowce, które wprowadzają do szkła tlenki, takie jak borowy (B2O3) i glinowy (Al2O3), a te z kolei powodują wyraźne obniżenie współczynnika rozszerzalności cieplnej. W praktyce oznacza to, że szkło zawierające te tlenki znacznie lepiej znosi nagłe zmiany temperatury, nie pęka tak łatwo i jest po prostu bardziej wytrzymałe przy eksploatacji w trudnych warunkach – na przykład w laboratoriach chemicznych, sprzęcie AGD czy specjalistycznych urządzeniach optycznych. Sam boraks, czyli sól sodowa kwasu borowego, jest kluczowym składnikiem tzw. szkieł borokrzemianowych – właśnie te szkła stosuje się do produkcji naczyń żaroodpornych typu Pyrex, bo praktycznie się nie rozszerzają pod wpływem ciepła. Z moich obserwacji wynika, że w branży często uważa się dodatki boraksu i skalenia za „złoty środek” na poprawę parametrów termicznych szkła. Co ciekawe, normy branżowe (np. PN-EN 1748) jasno wskazują, że wzbogacenie surowca w boraks i skaleń to standardowa metoda uzyskiwania szkła laboratoryjnego i technicznego, gdzie stabilność termiczna i odporność na szok termiczny są na pierwszym miejscu. No i jeszcze jedno – szkło z boraksem jest mniej podatne na korozję, więc dłużej zachowuje swoje właściwości. Moim zdaniem każdy technolog szkła powinien znać i rozumieć tę zależność, bo to po prostu podstawa w tej branży.
Odpowiedź na to pytanie wymaga dokładnego zrozumienia, jakie tlenki wprowadza się do masy szklanej oraz jaki mają one wpływ na właściwości gotowego produktu. Wiele osób mylnie zakłada, że takie związki jak soda, potaż, mączka wapienna czy kreda znacząco wpływają na redukcję współczynnika rozszerzalności szkła. Tymczasem te surowce odpowiadają głównie za inne parametry. Soda i potaż, czyli węglany sodu i potasu, to typowe topniki – pomagają obniżyć temperaturę topnienia masy szklanej, ale jednocześnie prowadzą do wzrostu współczynnika rozszerzalności cieplnej, co jest odwrotnością pożądanego efektu w tej sytuacji. Z kolei mączka wapienna i kreda (czyli węglan wapnia) wprowadzają do szkła tlenki ziem alkalicznych, które wpływają na stabilność chemiczną, ale nie są znane z obniżania rozszerzalności cieplnej. Siarczan i dolomit mają swoje miejsce w technologii szkła, lecz podobnie jak wcześniej wymienione – nie są używane ze względu na możliwość obniżania tego współczynnika. Typowym błędem jest mylenie roli tych związków z rolą tlenków boru i glinu, które faktycznie redukują rozszerzalność szkła. Surowce takie jak boraks i skaleń zawierają bor i glin – właśnie te pierwiastki odpowiadają za poprawę odporności szkła na zmiany temperatury, co jest wymagane w specjalistycznych zastosowaniach jak szkło laboratoryjne, naczynia żaroodporne czy szkła techniczne stosowane w elektronice. Warto zapamiętać, że standardy branżowe bardzo jasno precyzują, które surowce do tego służą, a wybór innych związany jest raczej z optymalizacją temperatury topnienia bądź kosztów produkcji niż z poprawą właściwości termicznych. W praktyce to właśnie szkła borokrzemianowe, wzbogacone boraksem i skalenie, są synonimem wysokiej odporności na szok termiczny, czego pozostałe składniki nie gwarantują.