Szkło i ceramika

Remigiusz

Pieprz

Szkło

Szkło – według amerykańskiej normy

ASTM-162 (1983) szkło zdefiniowane

jest jako nieorganiczny materiał, który

został schłodzony do stanu stałego bez

krystalizacji.

Skład szkła

Surowcem do produkcji tradycyjnego szkła jest piasek kwarcowy oraz dodatki,

najczęściej:

węglan sodu (Na2CO3) i węglan wapnia (CaCO3),

topniki: tlenki boru i ołowiu (B2O3, PbO)

oraz pigmenty, którymi są zazwyczaj tlenki metali przejściowych (kadm, mangan i

inne).

Surowce są mieszane, topione w piecu w temperaturze 1200–1300 °C (dzięki dodaniu

węglanu sodu), po czym formowane w wyroby przed pełnym skrzepnięciem.

Naturalne szkło, jak obsydian, wykorzystywano jako broń w Ameryce. Produkcja szkła

znana była już ponad pięć tysięcy lat temu. W I w. p.n.e. znano metodę

wytwarzania przedmiotów przez wydmuchiwanie, w XIX w. wynaleziono metodę

odlewania. Po dodaniu do masy szklanej odpowiednich tlenków metali można

otrzymać szkło barwne.

Przykłady:
szkło zielone zawiera związki żelaza(III) i chromu(III),
szkło niebieskie zawiera związki kobaltu(II) i miedzi(II),
szkło fioletowe zawiera związki manganu(VII),
szkło żółte zawiera związki kadmu i siarki,
szkło czerwone zawiera koloidalne cząsteczki złota.

Historia szkła

Pierwsze ośrodki szklarskie powstały prawdopodobnie w Babilonii i

Egipcie prawie 3 000 lat p.n.e. W czasach nowożytnych rozkwit

produkcji szkła wiązał się z założeniem hut szkła we Włoszech i na

wyspie Murano obejmującej pięć wysp w Lagunie Weneckiej.

Rozpoczęto w nich produkcję luster. W Polsce pierwsze wyroby ze

szkła odkryto na przełomie X/XI wieku.

Przemysł szklarski na całym świecie zaczął się szybko rozwijać w

XX wieku. Wtedy też skonstruowano pierwszą maszynę do

automatycznej produkcji opakowań szklanych.

W dzisiejszych czasach do krajów o bardzo wysoko rozwiniętym

przemyśle szklarskim należą: USA, Japonia, Rosja, Niemcy, Francja

i Wlk. Brytania.

W Polsce wyroby te produkowane są głównie w hutach w

Sandomierzu, Piotrkowie Trybunalskim, Krośnie, Wałbrzychu i

Szklarskiej Porębie.

Zastosowanie szkła

Szkło dzięki swoim cechom znajduje zastosowanie we wszystkich

dziedzinach życia.

Jest ono stosowane jako:

optyczne - pryzmaty, soczewki czyli specjalnie uformowane kawałki

szkła

okienne - szyby okienne

laboratoryjne - sprzęt laboratoryjny

budowlane - wata szklana, płyty wykładzinowe, izolacja cieplna

(szkło piankowe)

stołowe - szklanki, kieliszki, wazony, talerze, ozdobne dzbanki

elektrotechniczne - żarówki, izolatory

butelkowe - butelki

na opakowania - słoiki i inne szklane opakowania, przydatne w

różnych dziedzinach życia

Tworzywa sztuczne wzmacnia się włóknami ze szkła. Powstaje

wtedy materiał zwany kompozytem, stosowany do budowy

karoserii samochodowych.

Materiały ceramiczne są odporne na wysokie temperatury. Płytki

ceramiczne chronią wnętrze statku kosmicznego przed nagrzaniem

podczas wchodzenia w atmosferę.

Rodzaje szkła

•Szkło bezpieczne jest to rodzaj specjalnego szkła, które w wyniku hartowania po rozbiciu rozpada się na małe
kawałki o zaokrąglonych, nie kaleczących krawędziach.
Jednym z rodzajów tego szkła jest szkło zbrojone. Jest ono walcowane z wtopioną siatką metalową, co
zapobiega rozpryskiwaniu się szkła przy pęknięciu. Szkło to jest głównie stosowane w budownictwie i
motoryzacji (szyby samochodowe)

•Szkło wodne jest to syropowatej gęstości ciecz będąca wodnym roztworem krzemianu sodu lub potasu.
Stosowane jest do ochrony przeciwogniowej tkanin, papy, drewna i do wyrobów kitów i farb ognioochronnych.

•Szkło ołowiowe jest łatwo topliwe i ma duży współczynnik załamywania światła. Z tego powodu służy do
wyrobu kryształów i soczewek.

•Szkło potasowe składa się głównie z K2O(tlenku potasu), CaO(tlenku wapnia) i SiO2(tlenku krzemu). Jest to
szkło trudno topliwe, więc znalazło sobie zastosowanie w laboratoriach chemicznych. Jest ono niezastąpione,
gdyż nawet na lekcjach chemii często ogrzewamy probówki do wysokich temperatur. Zwykłe szkło w tych
warunkach odkształciłoby się i niemożliwe byłoby przeprowadzania doświadczeń laboratoryjnych.

•Szkło sodowe ma natomiast niską temperaturę topnienia. Składa się głównie z tlenku: sodu, wapnia i krzemu.
Ma bardzo duże zastosowanie w życiu codziennym. Z pewnością sami nie zdajemy sobie sprawy, jak często się
z nim spotykamy. Szkło to służy do wyrobu sprzętów codziennego użytku takich jak: szklanki, naczynia i szyby
okienne. Również stosujemy je do produkcji opakowań szklanych; butelek i słoików.

•Szkło kwarcowe składa się głównie z tlenku krzemu. Jest trudno topliwe. Ma dużą odporność na zmiany
temperatury. Cechuje je też dobra przepuszczalność promieni widzialnych. Szkło kwarcowe znalazło sobie
zastosowanie w produkcji naczyń laboratoryjnych i elementów aparatury optycznej. Jednak głównie służy do
produkcji lamp kwarcowych.

•Szkło artystyczne kształtuje się na gorąco z masy płynnej. Wyroby szklane dekoruje się emaliami i złoceniem,
szlifowaniem, grawerowaniem, punktowaniem i rysowaniem diamentem. Można też trawić powierzchnię
kwasem i matować piaskiem. Współcześnie w wytwarzaniu szkła artystycznego wykorzystuje się przede
wszystkim możliwości, które oferuje sam materiał.
Kształtowanie szkła ciekłego daje w efekcie nowe, bogate formy przedmiotów. Produkcja ta może odbywać się
automatycznie przy użyciu maszyn lub własnoręcznie.
Przedmioty wykonane przez artystę rzeźbiarza mogą stać się dziełem sztuki. Istnieje już nawet Muzeum Szkła
Artystycznego w Murano; mieście, w którym przed wiekami zaczęto produkować szkło.

Ceramika

Ceramika – w rozumieniu tradycyjnym,

tworzywa i wyroby otrzymywane w wyniku

wypalenia odpowiednio uformowanej gliny.

Nazwa tych wyrobów wywodzi się z

greckiego określenia κεραμικος

(keramikos), które pochodzi z kolei od słowa

κεραμος (keramos – ziemia, glina).

Obecnie, przez ceramikę rozumie się

wszystkie tworzywa i wyroby nieorganiczno-

niemetaliczne, w trakcie otrzymywania

których istotnym procesem jest obróbka

cieplna, np. spiekanie lub prażenie.

Produkcja ceramiki

Klasyczny proces produkcji wyrobów ceramicznych

polega na dokładnym wymieszaniu odpowiednich

surowców, formowaniu, wysuszeniu i wypaleniu

(jednokrotnym lub wielokrotnym). Proces wypalania

odbywa się w piecach: tunelowych, komorowych

(ceramika budowlana, sanitarna itp.) oraz w piecach

grafitowych i innych, często o kontrolowanej

atmosferze wypalania (ceramika specjalna).

Temperatura wypalania mieści się w zakresie od 900

°C (ceramika budowlana) do 2000 °C (ceramika

węglikowa). W wysokich temperaturach zachodzi

zjawisko spiekania, w wyniku którego otrzymuje się

czerep o pożądanej gęstości, znacznie mniejszej od

gęstości surowca, ze względu na usunięcie wody

podczas obróbki termicznej. Niektóre wyroby

ceramiczne po wypaleniu pokrywa się szkliwem.

Historia ceramiki

Ceramiką nazywamy wyroby uformowane , a

następnie wypalane lub spieczone z gliny lub mas

ceramicznych .Są to nieorganiczne związki metali

z tlenem, azotem, węglem, borem i innymi

pierwiastkami w których atomy połączone są

wiązaniami jonowymi i kowalencyjnymi.( związki

chemiczne metali z niemetalami). Z greckiego

CERAMOS-materiał wypalony. Ceramika należy do

najstarszych materiałów w Europie . Najstarsze

wyroby glinowe pochodzą z okresu paleolitu .Wiek

najstarszych wyrobów z ceramiki znalezionych w

dolinie Nilu ocenia się na 15 tys. lat. Na terenie

Polski wyroby garncarskie i wypalanie ceramiki

pojawiło się ponad 6 tysięcy lat temu.

Zastosowanie ceramiki

Ceramika znajduje zastosowanie w różnych

dziedzinach gospodarki, np. w

budownictwie, elektronice, hutnictwie, a

także w przemyśle kosmicznym itp.

Powszechne są również ceramiczne

elementy wyposażenia domu, zwłaszcza

kuchni, takie jak: zastawa stołowa,

niewielkie pojemniki i inne akcesoria oraz

wyroby dekoracyjne. Wyroby ceramiczne

bardzo często stosowane są w miejscach

narażonych na działanie czynników

atmosferycznych, agresywnych substancji,

wysokich temperatur itp.