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 |
|---|---|
| A. | Soda, potaż |
| B. | Boraks, skaleń |
| C. | Siarczan, dolomit |
| D. | Mączka wapienna, kreda |
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Wybrałeś odpowiedź B, czyli boraks i skaleń – i to jest strzał w dziesiątkę. Boraks wprowadza do szkła tlenek boru (B2O3), a skaleń tlenek glinu (Al2O3) oraz potasu lub sodu, ale przede wszystkim te dwa pierwsze tlenki są kluczowe, jeśli chodzi o poprawę parametrów cieplnych szkła. Tlenki boru i glinu znane są z tego, że skutecznie obniżają współczynnik rozszerzalności szkła, dzięki czemu produkty stają się bardziej odporne na szok termiczny i pęknięcia podczas nagłych zmian temperatury. To nie jest jakaś niszowa ciekawostka – w przemyśle szkła borokrzemowego, czyli np. popularnego szkła laboratoryjnego czy naczyń żaroodpornych typu Pyrex, właśnie boraks jest podstawowym składnikiem „uszlachetniającym”. Skaleń z kolei to niezbędny surowiec w produkcji szkła sodowo-potasowego i hartowanego, bo pozwala poprawić zarówno odporność chemiczną, jak i właśnie ograniczyć rozszerzalność cieplną. Spotkałem się z tym wielokrotnie przy projektowaniu składów różnych szkieł technicznych. W tablicach i normach branżowych (np. PN-EN 1748-1) bardzo jasno się mówi o tym, że do podniesienia odporności termicznej stosuje się tlenki właśnie z tych surowców. W praktyce: bez boraksu i skaleni właściwie nie powstałoby szkło laboratoryjne czy żaroodporne. Często się o tym zapomina, a to naprawdę kluczowy składnik, jeśli myślimy o szkle o wyjątkowych właściwościach termicznych. Moim zdaniem warto o tym pamiętać, bo to takie małe, a robi ogromną różnicę w jakości.
To pytanie trochę podchwytliwe, bo łatwo się złapać na znajomo brzmiące nazwy surowców, które rzeczywiście stosuje się w przemyśle szklarskim, ale nie wszystkie mają wpływ na współczynnik rozszerzalności szkła. Soda i potaż, choć bardzo często spotykane w recepturach szkła i utożsamiane ze szkłami sodowo-potasowymi, działają dokładnie odwrotnie – podnoszą współczynnik rozszerzalności szkła, przez co powstałe wyroby są bardziej podatne na pęknięcia podczas nagłych zmian temperatury. To dlatego zwykłe szkło okienne nie nadaje się do zastosowań laboratoryjnych czy żaroodpornych. Z kolei siarczan i dolomit pełnią zupełnie inne funkcje – siarczan (najczęściej siarczan sodu) służy głównie jako środek klarujący, a dolomit wprowadza do szkła tlenek wapnia i magnezu, które wpływają na trwałość chemiczną i mechaniczną, ale nie obniżają współczynnika rozszerzalności w sposób istotny. Mączka wapienna i kreda natomiast to podstawowe źródła tlenku wapnia, stabilizatora struktury szkła, który poprawia odporność na wodę, ale ich efekt na rozszerzalność jest znikomy w porównaniu do tlenków boru czy glinu. Typowym błędem jest też przeświadczenie, że każdy dodatek mineralny automatycznie poprawia wszystkie parametry szkła. W praktyce tylko tlenki boru (z boraksu) i tlenek glinu (ze skaleni) są aktywnie wykorzystywane do obniżania współczynnika rozszerzalności, co znajduje potwierdzenie zarówno w literaturze branżowej, jak i w praktyce produkcyjnej (szkło borokrzemowe, szkło techniczne). Moim zdaniem warto zapamiętać, że nie wszystkie „klasyczne” surowce mają jednakowe działanie i zawsze trzeba patrzeć na to, jakie tlenki rzeczywiście wprowadza surowiec i jak one oddziałują na właściwości fizyczne szkła. To pozwala unikać właśnie takich nieporozumień w praktyce zawodowej.