Przebieg ćwiczenia

1. Cel ćwiczenia:

• Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z:

• Strukturą i właściwościami szkła

• Sposobami wytwarzania i surowcami do produkcji szkła

• Poznanie podstawowych gatunków szkieł i ich właściwości

• Zbadanie przepuszczalności światła białego i światła ultrafioletowego wybranych próbek

2. Czynności:

Badanie zachowania szkieł różnego gatunku pod wpływem płomienia.

Ocena wizualna rozgrzanych próbek i próby łączenia.

Badanie natężenia światła widzialnego, a następnie ultrafioletowego bez próbki i po przepuszczeniu go przez próbkę.

Wyznaczenie współczynników pochłaniania.

3. Materiały, próbki, aparatura:

Szkło typu float o grubości 4 i 6 mm

Szkło płaskie wytwarzane metodą float, produkowane w grubościach od 2 do 19 mm. Współczynnik pochłaniania zleży przede wszytki od grubości i od ilości tlenku żelaza. Szkła o jego niskiej zawartości nazywane są szkłami odbarwianymi lub ekstra białymi.

Szkło antisol grubości 4 mm

Jest to szkło płaskie, barwione w masie, posiadające własności pochłaniania energii słonecznej. Często określane jest mianem szkła przeciw słonecznego. Dla zwiększenia odporności na powierzchniową różnicę temperatur szkło poddaje się procesowi hartowania.

Szkło refleksyjne brązowe (barwione w masie i z odbiciem lustrzanym) grubości 4 mm

Szkło płaskie, które w procesie produkcji poddawane jest obróbce polegającej na napyleniu specjalnej powłoki przepuszczającej światło, ale odbijającej promieniowanie podczerwone. Zastosowanie takiego szkła w budownictwie powoduje, że latem pomieszczenia nie nagrzewają się mocno, a zimą ciepło nie wypromieniowuje.

Szkło lakomat grubości 4 mm

Szkło lakomat jest to szkło bezbarwne, które z jednej strony zostało pokryte dwuskładnikowym lakierem matowym, który powoduje, że warstwa szkła na stronie lakierowanej posiada podwyższoną odporność na zabrudzenia, zwłaszcza na ślady palców.

Szkło dekor mat grubości 4 mm

Szkło dekor mat jest to szkło matowe wyglądem przypominające szkło zaparowane. Efekt matowienia najczęściej uzyskiwany jest przez piaskowanie, czyli oddziaływanie na powierzchnię szkła strumieniem piasku kwarcowego (lub innego środka ściernego np. elektrokorundu) pod wysokim ciśnieniem. Przed piaskowaniem na tafle szkła można przykleić folię, która zabezpieczy warstwę przed działaniem piasku. W ten sposób można uzyskać nawet bardzo skomplikowane wzory na powierzchni.

Szkło lacobel (emaliowane) grubości 4 mm

Jest to szkło typu float pokryte z jednej strony lakierem wysokiej jakości. W celu zapewnienia bezpieczeństwa szkło lacobel może być podklejane od tyłu folią bezpieczną.. Zaletą tego szkła jest: wygląd, trwała estetyka, łatwość użytkowania, wadą że może być stosowane tylko we wnętrzach.

Szkło ornamentowe bezbarwne, brązowe, pomarańczowe

Szkło płaskie o ograniczonej przejrzystości, ale przepuszczające światło, któremu w obróbce walcem nadany zostaje wzór. Produkowane jest w grubościach o 3 do 8 mm może być barwione różnymi kolorami.

Szkło żaroodporne

Przeźroczysta ceramika szklana o bardzo niskim współczynniku rozszerzalności cieplnej. Dzięki swojej wytrzymałości termicznej do 800'C doskonale spełnia swoją rolę jako żaroodporna szyba kominkowa. Produkowane jest z przeźroczystego szkła i posiada lekko brązową barwę. Jest spiekiem ceramicznym zachowującym wizualne właściwości szkła, jednocześnie posiadając najważniejszą w zastosowaniu kominkowym cechę - odporność temperaturową.

Szkło spawalnicze

Filtry spawalnicze stosowane są do ochrony oczu przed promieniowaniem ultrafioletowym  i podczerwonym powstałym w procesie spawania. W zależności od sposobu techniki spawania i preferencji spawacza stosuje się filtry o różnym stopniu ochrony w zakresie zaciemnienia 3 – 14.

Luksometr

Jest to urządzenie przeznaczone do pomiaru natężenia światła padającego na daną powierzchnię. W naszym przypadku pomiar dotyczył zarówno światła białego jak i światła ultrafioletowego.

Lampa UV

Urządzenie emitujące światło ultrafioletowe. Optymalne warunki pracy osiąga wtedy gdy się rozgrzeje.

4. Wyniki (wzory, obliczenia, tabele, rysunki, fotografie)

Lp.	Nr próbki	I0	Ip	P	I0	Ip	P
1	1	482	436	9,54%	2,49	2,13	14,46%
2	6mm 2		426	11,62%		2,21	11,24%
3	8		391	18,88%		2,2	11,65%
4	9		240	50,21%		0,43	82,73%
5	10		266	44,81%		0,33	86,75%
6	5		318	34,02%		1,51	39,36%
7	3		287	40,46%		1,02	59,04%
8	4		127	73,65%		0,28	88,76%
9	6		356	26,14%		1,84	26,10%
10	(biała) 7		312	35,27%		0,07	97,19%
11	(czerwona) 7		2,22	99,54%		0,07	97,19%
12	(pomarańczowa) 7		21,7	95,50%		0,08	96,79%
13	(czarna) 7		0,04	99,99%		0,08	96,79%
14	(szkło ochronne
spawalnicze ) 9		0,16	99,97%		0,07	97,19%
15	(szkło ochronne
spawalnicze ) 10		0,01	100,00%		0,07	97,19%
16	(szkło ochronne
spawalnicze ) 12		0	100,00%		0,07	97,19%

I₀₁- natężenie światła białego bez próbki

I_p1- natężenie światła białego po przepuszczeniu przez próbkę

P₁- współczynnik pochłaniania światła białego $\ \ (P1 = \frac{I01 - Ip1}{I01}*100\%)$

I₀₂- natężenie światła ultrafioletowego bez próbki

I_p2- natężenie światła ultrafioletowego po przepuszczeniu przez próbkę

P₂- współczynnik pochłaniania światła ultrafioletowego$\text{\ \ }\ (P2 = \frac{I02 - Ip2}{I02}*100\%)$

5. Wnioski

Szkło jest ciałem bezpostaciowym o właściwościach mechanicznych zbliżonych do ciała stałego. Brak uporządkowania struktury w przestrzeni zbliża szkło do cieczy, sztywność i kruchość do ciał stałych; stan szklisty w którym występuje szkło, jest stanem termodynamicznie nietrwałym. Szkło jest substancją przechodzącą bez krystalizacji ze stanu ciekłego do stanu stałego i w sposób odwracalny.

Materiałami stosowanymi koprodukcji szkła są przede wszystkim piasek kwarcowy, boraks, skalenie sodowo-potasowe i inne surowce będące źródłem tlenków metali zasadowych (głównie Na₂O, K₂O, Li₂O), a także surowce bogate w pięciotlenek dwufosforu P₂O₅, dwutlenki tytanu TiO₂ i cyrkonu ZrO₂ itp. W produkcji szkła stosuje się również surowce zawierające m.in. związki barwiące (np. tlenek miedzi Cu₂O w celu uzyskania barwy niebieskiej i zielonej, tlenki żelaza -żółtej, bursztynowej, niebieskozielonej, związki kobaltu -niebieskiej, związki złota -od różowej do purpurowej) lub odbarwiające, przyspieszające topienie lub przyspieszające klarowanie masy szklanej.

Etapy wytwarzania szkła: Szkło powstaje w wyniku stopienia a następnie schłodzenia odpowiedniego zestawu minerałów. Na początku więc trzeba dysponować wszystkimi niezbędnymi surowcami, by następnie przygotować z nich zestaw szklarski. Zestawienie zestawu szklarskiego to nic innego niż odważenie odpowiedniej ilości każdego surowca. Tak przygotowaną mieszankę trzeba stopić w piecach, więc trafia ona do zbiorników przypiecowych. W procesie topienia, zestaw szklarski jest podgrzewany do momentu przemiany surowców i topienia szkła, a następnie klarowany w temperaturze ok. 1.550 ^oC co sprawia że szkło jest jednorodne chemicznie i termicznie. Pożądany kształt uzyskuje się poprzez odlewanie, ciągnienie, dmuchanie, walcowanie, wyciąganie, tłoczenie…

Szkło typu float to szkło formowane przez wylewanie lepkiego szkła na warstwę ciekłej cyny. Powstałą tafla szkła jest wyciągana za pomocą obracających się wałków poza wannę .

W przypadku szkieł metalicznych, ciekły stop trafia przez dyszę prostokątną do miedzianego bębna wirującego z prędkości ponad 2.000 m/s, gdzie jest chłodzony dodatkowo strumieniem argonu i krzepnie na powierzchni bębna w postaci cienkiej taśmy.

Tak przygotowane szkło poddawane jest procesowi odpuszczania, w celu usunięcia naprężeń wewnętrznych i po obróbce wykończeniowej trafia do dystrybucji. Do obróbki końcowej zaliczmy, barwienie proszkami metali, napylanie warstwy lakieru, natryskiwanie farb ceramicznych, bądź malowanie ręczne, nadawanie wzorów, matowanie, piaskowanie i inne.

Zastosowanie szkła

Szyby okienne, elementy drzwi, pustaki szklane, lustra, bezpieczne szyby samochodowe, drzwiczki kominków i piekarników, naczynia, ozdoby, kryształy, witraże, okulary, soczewki, szkła antyrefleksyjne, izolatory, żarówki, włókna szklane, wata szklana, szkło wodne, światłowody.

Wady i Zalety

• odporne na działanie odczynników chemicznych

• przepuszcza światło widzialne

• łatwo daje się formować i zdobić

• przeźroczyste

• podaje się procesowi hartowania

• nie koroduje

• nie pali się

• odporne na działanie czynników atmosferycznych

• nie przepuszcza gazów i cieczy

• nie ma regularnej struktury

• dobre własności dielektryczne

• wysoka temperatura pracy

• stwarza niebezpieczeństwo skaleczenia

• twarde i kruche

• na powierzchni powstają rysy

• nie ma stałej temperatury topnienia i krzepnięcia

• wtrącanie pęcherzyków gazu, lub pozostałości drobnych kamieni

• ostre krawędzie

• mikropęknięcia

• niejednorodność