Szkło sodowo-wapniowe
DIN 8902
Szkło sodowo-wapniowe jest najbardziej rozpowszechnionym rodzajem szkła, który wytwarza się przez stopienie surowców, takich jak soda, wapno, krzemionka, tlenek glinu i małych ilości środków klarujących szkło w piecu w temperaturze do 1675° C. Arkusze szkła sodowo-wapniowego uzyskuje się przez wylewanie warstwy stopionego szkła na powierzchni roztopionej cyny. Metoda ta daje arkusze o jednolitej grubość i bardzo płaskie powierzchnie. Szkło sodowe jest materiałem bazowym dla większości rodzajów szkła (bezbarwnego, kolorowego i wzorzystego).
Szkło relatywnie niedrogie i łatwo dostępne, o szerokim zakresie zastosowań. Ze względu na wysoki współczynnik rozszerzalności cieplnej charakteryzuje się małą odpornością na nagłe zmiany temperatury.
Właściwości:
- może być chemicznie wzmocnione, aby zwiększyć wytrzymałość mechaniczną*
- może być termicznie wzmocnione (hartowanie), aby zwiększyć odporność na szok termiczny i wytrzymałość mechaniczną
- może być obrabiane, powlekane optycznie, trawione chemicznie, piaskowane, barwione lub laminowane
- ma dobra płaskość i jakość powierzchni
- najniższy koszt wytwarzania elementów szklanych w postaci arkuszy
Skład chemiczny
| SiO2 | 72,60% |
| Na2O | 13,90% |
| CaO | 8,40% |
| MgO | 3,90% |
| Al2O3 | 1,10% |
| K2O | 0,60% |
| SO3 | 0,20% |
| Fe2O3 | 0,11% |
|
Wytrzymałość na zginanie
|
Wytrzymałość na ściskanie
|
|
Przepuszczalność światła 
Typowe parametry:
| Gęstość (przy 18 °C) | 2 500 kg/m3 |
| Twardość w skali Mohsa | 5 - 6 |
| Moduł sprężystości Young'a | 72 GPa |
| Moduł sprężystości poprzecznej | 30 GPa |
| Liczba Poissona | 0,23 |
| Wsp. naprężeń termicznych | 0,62 MPa/°C |
| Przewodność cieplna | 0,937 W/(m K) |
| Ciepło właściwe | 0,88 kJ/(kg K) |
| Wsp. rozszerzalności liniowej | 8,3 * 10 -6 °C |
| Średni wsp. załamania światła w zakresie widzialnym (380 - 780 nm) | 1.5 |
| Punkt mięknięcia | 715 °C |
| Punkt wyżarzania | 548 °C |
| Maksymalna temperatura pracy: | |
| - niehartowane | 110 °C |
| - hartowane | 150 °C |
| Temperatura szoku termicznego: | |
| - niehartowane | 50 °C |
| - hartowane | 118 °C |
| Stała dielektryczna (@ 20°C) | 7,75 |
| Oporność właściwa: | |
| 1000 Hz | @25°C: 9,7 log R Ω/cm @100°C: 9,1 log R Ω/cm @250°C: 6,5 log R Ω/cm |
| 60Hz | @25°C: 11 log R Ω/cm |
Co to jest szkło?
Szkło stanowi materiał stały składający się z cząsteczek, które nie tworzą regularnego układu krystalicznego. Gęstość szkła wynosi średnio 2500 kg/m3. Dzięki właściwości przewodzenia światła materiał sprawdza się podczas produkcji okien, soczewek, urządzeń optycznych, naczyń i opakowań. Szkło stosuje się w bardzo wielu branżach: budownictwie, medycynie, optyce, elektronice czy przemyśle motoryzacyjnym.
Składniki szkła
Odpowiedzią na pytanie, co to jest szkło, jest jego skład chemiczny. Materiał powstaje w wyniku topienia rozmaitych surowców. Do składników szkła należy:
- Piasek kwarcowy (szklarski) stanowiący jeden z głównych surowców służących do wytworzenia szkła. Jest on źródłem krzemionki nadającej szkłu twardość i przezroczystość.
- Boraks odgrywający ważną rolę, jeśli chodzi o zmniejszenie temperatury topienia surowców oraz kontrolę lepkości szkła.
- Skalenie sodowo-potasowe dostarczające tlenek glinu, który jest ważnym składnikiem szkła wpływającym na wytrzymałość i stabilność materiału.
- Soda dostarczająca tlenków metali zasadowych, do których należy tlenek sodu i tlenek potasu. Pełnią one ważną funkcję w kontroli właściwości fizycznych szkła i obniżeniu temperatury topienia.
- Wapienie dostarczające tlenków magnezu i wapnia oraz mogące zawierać inne tlenki metali, na przykład ołów i cynk. Tlenki wpływają na cechy chemiczne i fizyczne szkła, jego odporność na działanie czynników zewnętrznych i trwałość.
Produkcja szkła polega na dokładnym wymieszaniu wymienionych surowców i ich stopieniu w wysokiej temperaturze.
Produkcja szkła krzemianowego
Proces produkcji szkła krzemianowego polega na połączeniu trzech głównych składników szkła: piasku, węglanu wapnia i węglanu sodu. Wytwarzanie szkła przebiega w bardzo wysokiej temperaturze. W trakcie procesu dochodzi do rozkładu soli zawierających wapń i sód tworzących tlenki tych pierwiastków. Następnie tlenki reagują z piaskiem, wytwarzając złożoną mieszaninę krzemianów wapnia i sodu stanowiącą bazę dla szkła krzemianowego.
Szkło krzemianowe charakteryzuje się doskonałą odpornością na wysokie temperatury, dlatego stosuje się je do produkcji sprzętów laboratoryjnych, soczewek optycznych czy izolatorów termicznych w przemyśle.
Podczas produkcji szkła float podstawową masę uzupełnia się czasem tlenkiem glinu poprawiającym jego właściwości chemiczne, termiczne i mechaniczne, tlenek cynku przyczyniający się do wzrostu odporności szkła na nagłe zmiany temperatur czy tlenek boru zwiększający szybkość topienia.
Szkło sodowe – właściwości
Produkowane z piasku kwarcowego połączonego z węglanem sodu i tlenkiem wapnia szkło sodowe cechuje się lekkością i kruchością, ponadto nie przyjmuje ono zapachów jedzenia. Podczas produkcji w prosty sposób można je barwić, w związku z czym wyroby ze szkła sodowego często nie są przezroczyste. Często domowe naczynia są z wykonane z omawianego materiału. Trzeba pamiętać o negatywnych aspektach szkła sodowego. Trudno znosi ono zmiany temperatur (napełnienie chłodnego naczynia wrzątkiem może spowodować jego pęknięcie). Szkło sodowe również bardzo szybko też się nagrzewa, dlatego też picie gorących napojów ze szklanki nie jest najlepszym wyborem. Środki myjące sprawiają, że wyroby stają się matowe.
Zapraszamy do Continental Trade i wyboru szkła sodowo-wapniowego, a w razie wątpliwości do kontaktu – chętnie wskażemy, który produkt będzie odpowiedni w przypadku danego zastosowania.
Szkło typu FLOAT
Nazwa szkła – float – to w rzeczywistości nazwa procesu technologicznego, w którym masa szklana krzepnie na powierzchni roztopionej cyny. Opis procesu dostępny jest np. na stronie https://pl.wikipedia.org/wiki/Float_(szkło). Nazwę float stosuje się zazwyczaj do płaskiego szkła sodowo-wapniowego.
Szkło float jest produktem bazowym, stosowanym do produkcji innych rodzajów szkła specjalistycznego o polepszonych właściwościach. Droga do gotowego produktu wiedzie najczęściej przez dodatkową obróbkę: hartowanie, wyżarzanie, wzmacnianie termiczne, laminowanie i inne.
Szkło sodowo-wapniowe float używane w zastosowaniach technicznych zazwyczaj poddaje się procesowi hartowania. Podczas hartowania tafla szklana ogrzewana jest do temperatury około 700 °C, a potem bardzo szybko schłodzona zimnym powietrzem. Dzięki temu zmienia się mikrostruktura szkła. Dodatkowym efektem hartowania jest uzyskanie przez szkło cech bezpieczeństwa. Hartowane szkło jest bardzo twarde na zewnątrz zaś miękkie w środku, dzięki czemu naprężenia w strukturze szkła powodują w czasie rozbicia rozpadnięcie się tafli szklanej na niewielkie kawałki o tępych krawędziach. Jednakże w procesie hartowania szkło może ulegać drobnym odkształceniom. Przy hartowaniu szkła typu float należy się liczyć z możliwością wystąpienia odkształceń nie większych niż podano w tabeli poniżej.
Dopuszczalne normy odkształcenia szkła w procesie hartowania mierzone po krawędzi szyby
| Grubość szkła | Max odkształcenie na 1m 1) |
|---|---|
| 3 mm | 3 mm |
| 4 mm - 5 mm | 2 mm |
| 6 mm - 10 mm | 1,5 mm |
1) proporcjonalnie do wymiaru. Przykładowo: tafla szkła o grubości 8 mm i wymiarach 600 x 600 mm na skutek hartowania ma prawo odkształcić się o 0,6 m x 1,5 mm = 0,9 mm. Należy ten fakt uwzględniać na etapie projektowania.
Szkło hartowane posiada zwiększoną wytrzymałość mechaniczną i termiczną w porównaniu z "normalnym" szkłem (zob. powyżej).