„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Joanna Dorota Górzyńska

Formowanie wyrobów szklarskich 813[02]Z2.04

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1

Recenzenci:
mgr inż. Stanisław Pelczar
mgr inż. Krzysztof Kubit



Opracowanie redakcyjne:
Joanna Górzyńska



Konsultacja:
Czesław Nowak






Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 813[02]Z2.04
„Formowanie wyrobów szklarskich”, zawartej w modułowym programie nauczania dla
zawodu Operator urządzeń przemysłu szklarskiego.

























Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2

SPIS TREŚCI

1.

Wprowadzenie

3

2.

Wymagania wstępne

5

3.

Cele kształcenia

6

4.

Materiał nauczania

7

4.1.

Zasady procesu formowania

7

4.1.1.

Materiał nauczania

7

4.1.2. Pytania sprawdzające

10

4.1.3. Ćwiczenia

11

4.1.4. Sprawdzian postępów

12

4.2.

Formowanie szkła budowlanego

13

4.2.1. Materiał nauczania

13

4.2.2. Pytania sprawdzające

23

4.2.3.

Ć

wiczenia

24

4.2.4.

Pytania sprawdzające

25

4.3.

Formowanie szkła gospodarczego i opakowaniowego

27

4.3.1.

Materiał nauczania

27

4.3.2.

Pytania sprawdzające

37

4.3.3.

Ć

wiczenia

38

4.3.4.

Pytania sprawdzające

40

4.4.

Formowanie szkła technicznego

41

4.4.1.

Materiał nauczania

41

4.4.2.

Pytania sprawdzające

50

4.4.3.

Ć

wiczenia

51

4.4.4.

Pytania sprawdzające

52

4.5.

Kontrola jakości formowanych wyrobów

53

4.5.1.

Materiał nauczania

53

4.5.2.

Pytania sprawdzające

60

4.5.3.

Ć

wiczenia

60

4.5.4.

Pytania sprawdzające

62

5.

Sprawdzian osiągnięć

63

6. Literatura

69

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o podstawowych technikach

i metodach formowania, maszynach i urządzeniach stosowanych do procesu formowania oraz
wadach procesu formowania, i sposobach ich eliminacji.

W poradniku zamieszczono:

−

wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już ukształtowane,
abyś bez problemu mógł korzystać z poradnika,

−

cele kształcenia – wykaz umiejętności, jaki ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,

−

materiał nauczania – wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki
modułowej,

−

zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy już opanowałeś określone treści,

−

ć

wiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować

umiejętności praktyczne,

−

sprawdzian postępów,

−

sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi
opanowanie materiału całej jednostki modułowej,

−

literaturę obowiązującą.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4

Schemat układu jednostek modułowych

813[02]Z2

Technologia

wytwarzania szkła

813[02]Z2.02

Sporządzanie zestawów

szklarskich

813[02]Z2.03

Topienie szkła

813[02]Z2.06

Zdobienie wyrobów

szklarskich

813[02]Z2.07

Przetwarzanie szkła

813[02]Z2.04

Formowanie wyrobów

szklarskich

813[02]Z2.05

Wykonywanie obróbki

wyrobów szklarskich

813[02]Z2.01

Badanie właściwości

surowców szklarskich i

szkła

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5

2.

WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć.

—

posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu technologii szkła,

—

charakteryzować surowce szklarskie,

—

rozpoznawać wady masy szklarskiej,

—

odczytywać schematy technologiczne procesów produkcyjnych,

—

posługiwać się dokumentacją technologiczną,

—

dobierać maszyny i urządzenia stosowane do produkcji wyrobów szklarskich,

—

określić zasady bezpiecznej eksploatacji maszyn i urządzeń,

—

posługiwać się przyrządami pomiarowymi,

—

organizować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami ergonomii,

—

stosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz
ochrony środowiska podczas użytkowania i obsługiwania maszyn i urządzeń,

—

obsługiwać komputer,

—

współpracować w grupie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć.

-

sgrupyfikować wyroby ze szkła ze względu na sposób formowania,

-

określić metody formowania szkła,

-

dobrać techniki formowania wyrobów ze szkła,

-

dobrać maszyny i urządzenia do formowania szkła różnymi technikami,

-

zastosować zasady formowania szkła techniką rozdmuchiwania porcji masy szklanej,

-

dobrać technikę formowania szkła opakowaniowego,

-

określić sposoby ciągnienia rur i prętów,

-

dobrać metody ciągnienia szkła płaskiego,

-

zastosować etapy formowanie szkła techniką float,

-

dobrać sposób walcowania szkła,

-

wyjaśnić proces spieniania oraz rozwłókniania szkła,

-

określić etapy formowania włókien szklanych techniką jedno- i dwustopniową,

-

zastosować techniki wytłaczania i odlewania wyrobów ze szkła,

-

scharakteryzować proces odprężania szkła,

-

ocenić jakość uformowanych wyrobów na podstawie dokumentacji,

-

rozpoznać wady formowania wyrobów ze szkła,

-

posłużyć się dokumentacją techniczną, normami oraz katalogami podczas procesów
związanych z formowaniem wyrobów,

-

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz
ochrony środowiska podczas związanych z formowania wyrobów ze szkła.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

7

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1.

Zasady procesu formowania

4.1.1. Materiał nauczania

Metody i techniki formowania wyrobów ze szkła

Uzyskanie przedmiotu użytkowego z jakiegokolwiek tworzywa wymaga przeprowadzenia

odpowiednich operacji objętych ogólnym pojęciem formowania wyrobów.

Proces formowania wyrobów obejmuje następujące etapy:

a)

doprowadzenie tworzywa do odpowiedniego stanu i wydzielenie z niego wymaganej
porcji,

b)

nadanie tworzywu żądanego kształtu,

c)

utrwalenie uzyskanego kształtu.
Pierwsze dwa etapy dla tworzyw znajdujących się w stanie plastycznym są realizowane

zależnie od wyrobu odpowiednimi do tego znanymi sposobami, tj. prasowanie, odlewanie do
form, walcowanie, ręczne lepienie.

Trzeci etap wymaga różnych procesów zależnych od właściwości formowanego

tworzywa, w ceramice – wypalanie, w cemencie – przetrzymywanie dla związania
chemicznego, w technologii mas plastycznych-spolimeryzowanie.

W przypadku wyrobów szklanych pierwszy etap polega na przygotowaniu masy szklanej

o odpowiedniej jakości i określonej temperaturze (lepkości) i pobraniu do formowania
wymaganej porcji.

Drugi etap obejmuje ukształtowanie z tej porcji masy szklanej odpowiedniego wyrobu

zgodnie z założeniami za pomocą działania sił zewnętrznych i wewnętrznych.

W końcu trzeci etap, utrwalanie nadanego kształtu, polega na obniżeniu temperatury

masy szklanej i poprzez wzrost lepkości doprowadzenie do skrzepnięcia szkła. W czasie tego
procesu szkło ze stanu lepkiej, nieściśliwej cieczy zachowuje się zgodnie z niutonowskimi
prawami tarcia, w wyniku stygnięcia i krzepnięcia przechodzi początkowo w stan plastyczny,
a następnie w kruchy stan stały.

We wszystkich sposobach formowania wyrobów szklanych można znaleźć pewne cechy

wspólne, uwarunkowane specyficznymi właściwościami szkła, które wpływają na cały proces
formowania.

Do cech tych możemy zaliczyć:

a)

lepkość jest najważniejszą właściwością fizykochemiczną szkła, determinującą cały
proces formowania. Z nią bezpośrednio związane są takie charakterystyki technologiczne,
jak płynność i prędkość krzepnięcia.
Podstawowymi charakterystykami procesu formowania są:

−−−−

roboczy zakres lepkości masy szklanej i odpowiadający jemu temperaturowy zakres
formowania,

−−−−

czas zmiany lepkości w określonym zakresie, tzw. roboczym.
Wartość tych parametrów zależą od sposobu formowania. Roboczy zakres lepkości

określa graniczne wartości lepkości masy szklanej, przy której odbywa się formowanie, a więc
lepkość, przy jakiej rozpoczyna się formowanie i lepkość końcową w momencie krzepnięcia
zewnętrznych warstw wyrobu na tyle, aby zapobiec deformacji wyrobu. Zakres ten
w znacznym stopniu zależy od warunków technologicznych, temperatury i składu
chemicznego szkła.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8

Procesy deformacji masy szklanej i jej krzepniecie występujące przy formowaniu

rozpoczynają się jednocześnie, ale czas ich trwania jest różny, gdyż przebiegają one z inną
prędkością.

Optymalne warunki formowania osiąga się przy najkrótszym czasie ogólnym, gdy czas

deformacji jest równy czasowi krzepnięcia. Z powyższego wynika, że wpływać na proces
formowania można oddziaływując na prędkość krzepnięcia szkła, która zależy od
intensywności studzenia i rodzaju szkła.

Biorąc pod uwagę potrzeby procesu formowania szkła, dzieli się je na długie i krótkie, na

podstawie charakteru krzywej zależności lepkości od temperatury. Krzywe temperaturowej
zależności są strome dla szkieł krótkich i bardziej pochyłe dla szkieł długich.

Szkła, których krzywa lepkości jest przesunięta w stronę wysokich temperatur, przyjęto

nazywać twardymi, natomiast szkła, których krzywe lepkości znajdują się w niższej
temperaturze, nazywa się miękkimi.

Rys. 1.

Krzywe lepkości dla szkieł o różnej długości i twardości technologicznej [5, s. 248]

b)

napięcie powierzchniowe decyduje o gładkości powierzchni formowanych wyrobów,
szczególnie przy wydmuchiwaniu za pomocą piszczeli oraz przy ciągnieniu szkła
płaskiego, rurek i prętów szklanych.
Ważną rolę odgrywa napięcie powierzchniowe przy operacjach:

−−−−

polerowania ogniowego, operacja polegająca na nadaniu gładkości i połysku powierzchni
wyrobów wytłaczanych. Przeprowadza się w ten sposób, że wyprasowany wyrób wstawia
się na kilka sekund do pieca o bardzo wysokiej temperaturze, w wyniku czego cieniutka
warstwa powierzchniowa szkła stapia się i pod wpływem napięcia powierzchniowego
nabiera gładkości,

−−−−

zatapiania obrzeży wyrobu, operacja zaokrąglania obrzeży wyrobów. Przeprowadza się
w ten sposób, że po odcięciu wyrobu od kapy, brzeg wyrobu jest ostry i mało gładki. Po
wyrównaniu obrzeża przez szlifowanie, podgrzewa się go w krótkim czasie do wysokiej
temperatury i zaokrągla, dzięki napięciu powierzchniowemu.
Oprócz pozytywnych aspektów dla procesu formowania napięcie powierzchniowe może

wpływać również negatywnie, poprzez:

−−−−

zwężanie taśmy szklanej przy pionowym ciągnieniu szkła płaskiego,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9

−−−−

zaokrąglanie się krawędzi wyrobów wytłaczanych, nie pozwalające otrzymać wyraźnych
odbitek formy i wzoru,

−−−−

utrudnienie odgazowania i ujednorodnienia masy szklanej.
a)

procesy przekazywania ciepła, odbywające się na drodze przewodzenia ciepła
i wypromieniowania, w związku z tym dużą role odgrywa tu ciepło właściwe,
przezroczystość dla promieniowania cieplnego, przewodność cieplna,

b)

gęstość szkła odgrywa ważną rolę przy formowaniu szkła płaskiego (float).
Technologicznie równowagowa grubość szkła float zależy od gęstości szkła i kąpieli
metalowej. Gęstość szkła wpływa także na przewodność temperatury w szkle i na
wydajność automatów formujących,

c)

rozszerzalność cieplna szkieł odgrywa istotną rolę przy formowaniu wyrobów
dwuwarstwowych oraz wielowarstwowych, a także przy formowaniu metodą
łączenia różnych szkieł. W takich przypadkach należy mieć na uwadze konieczne
zgranie współczynnika rozszerzalności łączonych szkieł. Poza tym wielkość
współczynnika może być przyczyna powstawania powierzchniowych mikropęknięć
w czasie formowania,

d)

podatność na krystalizację szkła musi być uwzględniona przy opracowywaniu
warunków procesu formowania wyrobów. Zakres temperatury, w którym szkło jest
podatne na krystalizacje, świadczy o tym, iż należy bardzo szybko przejść przez
niego podczas formowania wyrobów.

Szczególne znaczenie dla jakości powierzchni wyrobów szklanych ma materiał części

formujących i stan jego obróbki. Względy ekonomiczne wymagają, aby powierzchnie robocze
elementów formujących były możliwie trwałe w warunkach eksploatacyjnych. Stąd wynikają
wymagania stawiane materiałom, z których się wykonuje części formujące. Materiał taki
powinien umożliwiać dokładną obróbkę powierzchni i powinien mieć dużą żaroodporność,
odporność termiczną, chemiczną i twardość. Wymagania te są zależne od sposobu
formowania i typu wytwarzanych wyrobów.

Bardzo ważnym parametrem technologicznym procesu formowania jest reżim

temperaturowy powierzchni formujących. Zbyt wysoka temperatura metalowych części
formujących może spowodować przylepienie się masy szklanej do metalu, a zbyt niska
pogorszenie jakości szkła w wyniku zbyt szybkiego chłodzenia szkła.

Istotne znaczenie dla procesu formowania ma także równomierność rozkładu temperatury

na całej powierzchni formującej.

Zespół

właściwości

fizykochemicznych,

jakimi

charakteryzuje

się

szkło,

a w szczególności możliwość zmiany jego lepkości w bardzo szerokim zakresie, pozwala
wykorzystywać różnorodne sposoby formowania wyrobów szklanych. Ze znanych obecnie
sposobów formowania należy wymienić jako najbardziej rozpowszechnione i stosowane
następujące sposoby:
a)

wydmuchiwanie,

b)

wytłaczanie,

c)

ciągnienie,

d)

walcowanie,

e)

formowanie termiczno-grawitacyjno-napięciowe, metoda float,

f)

rozwłóknianie,

g)

odlewanie,

h)

spienianie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

10

W pewnych przypadkach stosuje się kombinację dwóch lub więcej sposobów Przy

otrzymywaniu niektórych wyrobów, np. wydmuchiwanie i wytłaczanie przy formowaniu
słoików szklanych. Każdy z wymienionych sposobów na swoją specyfikę, zakres
stosowalności i wymaga spełnienia odpowiednich warunków.

W następnych podrozdziałach poradnika zostaną omówione sposoby formowania

wyrobów ze szkła.

Grupyfikacja wyrobów formowanych ze szkła

Usystematyzowanie szkła w podział wymaga olbrzymiego materiału doświadczeń

i obserwacji nagromadzonych w technologii szkła. Jedną z metod podziału jest pogrupowanie
rodzajów szkła ze względu na charakterystyczne sposoby formowania. W tabeli poniżej
zamieszczono podstawowe rodzaje szkła, ich przykłady oraz sposoby ich formowania.

Tabela 1. Grupyfikacja wyrobów formowanych.

Rodzaj szkła

Asortyment szkła

Metody
formowania szkła

Szkła budowlane

—

szkło float,

—

szkła płaskie ciągnione,

—

szkła płaskie walcowane,

—

szkła piankowe,

—

kształtki budowlane,

—

metoda float,

—

ciągnienia,

—

walcowania,

—

spieniania,

—

odlewania,

Opakowania szklane

—

opakowania

do

produktów

spożywczych,

—

opakowania do kosmetyków,

—

opakowania do artykułów i

—

odczynników chemicznych,

—

wydmuchiwania,

—

wytłaczania,

Szkła gospodarcze

—

szkła stołowe i galanteria,

—

szkła kryształowe,

—

szkła oświetleniowe,

—

wydmuchiwania,

—

wytłacznia,

—

odlewania,

Szkła techniczne

—

szkła elektro-próżniowe,

—

szkła laboratoryjne,

—

szkła optyczne,

—

włókna szklane,

—

rurki i pręty szklane.

—

wydmuchiwania,

—

wytłaczania,

—

odlewania,

—

rozwłókniania,

—

ciągnienia.

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.

Jak zdefiniujesz pojęcie formowania wyrobów?

2.

Wymień etapy procesu formowania szkła?

3.

Na czym polega etap formowania – nadanie tworzywu odpowiedniego kształtu?

4.

Jaka jest najważniejsza właściwość szkła wpływająca na proces formowania?

5.

Jakie znasz podstawowe charakterystyki procesu formowania?

6.

Kiedy otrzymujemy optymalne warunki dla procesu formowania?

7.

Na jakie procesy produkcyjne ma wpływ właściwość szkła zwana napięciem
powierzchniowym?

8.

Na czym polega proces zatapiania obrzeży wyrobu?

9.

Na czym polega proces polerowania ogniowego?

10.

Jaki jest wpływ napięcia powierzchniowego na proces formowania szkła?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

11

11.

Przy jakim rodzaju formowanego szkła odgrywa znacznącą rolę gęstość szkła?

12.

Jakie znasz cechy materiału, z których wykonuje się części formujące?

13.

Jakie są sposoby formowania wyrobów szklanych?

14.

Jaką znasz inną nazwę metody formowania float?

15.

Jaką metodą formujemy szkła piankowe?

16.

Jakimi metodami formujemy opakowania szklane?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Określ metodę formowania dla otrzymanych wyrobów szklanych.

Tabela do ćwiczenia 1.

Nr z kolekcji

Rodzaj wyrobu szklanego

Metoda formowania

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

odszukać w poradniku dla ucznia opisy metod formowania,

2)

dokonać analizy wyrobu,

3)

dobrać metody formowania wyrobów,

4)

zapisać informacje w tabeli.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kolekcja wyrobów ze szkła,

−

tabela,

−

ołówki,

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 2

Na podstawie obejrzanego filmu, uzupełnij tabelę wpisując do określonej techniki

formowania urządzenie formujące.

Tabela do ćwiczenia 2.

Technika formowania

Urządzenie formujące

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

obejrzeć film,

2)

określić techniki formowania,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12

3)

zapisać w tabeli techniki formowania,

4)

dobrać urządzenia do technik formowania.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier,

−

ołówki,

−

tabela,

−

poradnik dla ucznia,

−

film przedstawiający techniki formowania wyrobów ze szkła,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1)

zdefiniować pojęcie formowania wyrobów?

2)

określić etapy procesu formowania?

3)

scharakteryzować etapy procesu formowania?

4)

określić właściwości szkła mające znaczenie dla procesu
formowania?

5)

określić optymalne warunki procesu formowania?

6)

określić wpływ napięcia powierzchniowego na proces formowania?

7)

określić sposoby formowania wyrobów szklanych?

8)

określić metodę formowania szkła budowlanego?

9)

określić pełną nazwę procesu float?

10)

dobrać metodę formowania dla opakowań szklanych?

11)

dobrać metodę formowania dla szkła piankowego?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13

4.2.

Formowanie szkła budowlanego

4.2.1. Materiał nauczania

Zasady walcowania szkła.

Proces nadawania kształtu płaskiego masie szklanej pod wpływem jednostronnych lub

dwustronnych kombinowanych ściskajaco-rozciagajacych sił wywołanych obracającymi się
wałkami nazywamy walcowaniem szkła. Ten proces formowania wyrobów szklanych jest
najmniej szklarski i został zapożyczony z innych gałęzi wytwórczości. W procesie
wykorzystuje się plastyczność masy szklanej w pewnym zakresie lepkości, powodującą
płynięcie warstw masy po sobie.

Rys. 2. Przekroje układów warstwowych szkła: a) w procesach ciągnienia, b) w procesach walcowania

[6 ,s .83]

Wymagania w stosunku do jednorodności masy szklanej dla procesów walcowania są

mniejsze niż dla ciągnienia, ponieważ sposób formowania narzuca wymuszony kształt płyty.

Metodą tą otrzymuje się szkła płaskie następujących rodzajów:

1)

surowe zwykłe, o powierzchniach chropowatych,

2)

surowe lustrzane, przeznaczone do szlifowania i polerowania,

3)

wzorzyste – ornamentowe, o walorach dekoracyjnych, z odciśniętymi wypukłymi wzorami,

4)

zbrojone, z wtopioną siatką metalową, która w przypadku stłuczenia, utrzymuje odłamki
szkła w całości,

5)

opalowe, białe i barwne, przeznaczone na płytki wykładziny ściennej.
Walcowanie szkła sposobem periodycznym na stołach walcowniczych odbywa się za

pomocą odpowiednich urządzeń, które pokazano na poniższym rysunku 3.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

14

Rys. 3.

Schemat urządzenia do periodycznego walcowania szkła na stole: 1) stół, 2) walec,
3) sanki, 4) listwa, 5) pomost, 6) silnik, 7) komora, 8) donica [4 ,s .20]

Urządzenie to składa się z następujących części głównych:

1)

stół walcowniczy z listwami i sankami – stanowiący grubą płytę żeliwną z listwami
wyznaczającymi grubość i szerokość walcowanej płyty szklanej,

2)

mechanizm walcujący – składa się z dwóch walców – dużego, studzonego wodą
obiegową ustawionego z przodu oraz małego, nie studzonego ustawionego z tyłu. Oba
walce ustawione są w urządzeniu przesuwnym nazywanym karetą,

3)

przenośnik do odprężarki – składa się ze stołu z listwami i szynami wygiętymi ukośnie do
góry, które unoszą walce umożliwiając przesuwanie się pod nimi płyt do odprężarki.
Urządzenie zasilane jest masą szklaną sposobem okresowym, z wyjętej z pieca donicy,

w której stopiono masę szklaną. Szkło otrzymane metodą walcowania na stole nadaje się
z reguły do dalszego uszlachetniania przez szlifowanie i polerowanie mechaniczne na tzw.
szkło lustrzane. Różnice grubości w jednej płycie dochodzącą do 3 mm. Wielkość
odlewanych płyt jest zależna od pojemności donic, grubości walcowanego szkła i wielkości
stołu odlewniczego. Prędkość walcowania wynosi 15-30 m/min.

Walcowanie szkła może odbywać się dwoma sposobami:

1)

periodyczne walcowanie porcji masy szklanej na nieruchomej płaszczyźnie (stole
walcowniczym) pod wpływem jednego lub dwóch toczących się walców (drugi walec
wygładza),

2)

walcowanie strugi masy szklanej między obracającymi się współbieżnie walcami
maszyny walcowniczej wykonywane periodycznie (taśma szklana przechodzi nastepnie
na ruchomy stół) lub w sposób ciągły (taśma szklana przechodzi na przenośnik rolkowy).
Walcowanie periodyczne odbywa się dwoma metodami:

a)

metoda Chance’a, gdzie masa szklana wylewana jest niewielkimi porcjami (łyżeczkami)
między walce, a po wywalcowaniu płyty przenoszone są na przesuwające się
synchronizowane pod walcarką stoły.,

b)

metoda Bicheroux’a pozwala na otrzymywanie większych płyt, gdyż tutaj ilość masy
szklanej wylewanej na specjalny pojemnik przy walcarce jest znaczenie większa, wylewa
się bezpośrednio z donicy. Po wywalcowaniu płyty szklane przechodzą na rolkowy
przenośnik, gdzie są cięte na odcinku i wypychane do tunelu odprężalniczego.

Rys. 4.

Schemat periodycznego walcowania szkła płaskiego za pomocą walcarki (sposób Bicherux) [4 ,s .22]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

15

Najczęściej stosowanym obecnie sposobem walcowania jest walcowanie w sposobów

ciągły. Tym sposobem można otrzymać:
1)

szkło wzorzyste (ornamentowe),

2)

szkło zbrojone (bezpieczne),

3)

szkło surowe (przejrzyste).
Głównymi urządzeniami służącymi do produkcji szkła płaskiego walcowanego sposobem

ciągłym, są:
1)

piec wannowy o ruchu ciągłym,

2)

walcarka uniwersalna,

3)

odprężarka.

Rys. 5.

Widok ogólny walcarki uniwersalnej typ MP – 20 (lewa) [4 ,s .24]

Zasada wytwarzania szkła walcowanego w sposób ciągły jest pozornie prosta, choć

w praktyce wymaga stałego i fachowego dozoru. W metodzie masa szklana dopływa z części
wyrobowej wanny do walcarki i spływa między walce formujące, chłodzone wodą,
a uformowana taśma szklana przesuwa się po przenośniku rolkowym do tunelu
odprężalniczego.

Przy walcowaniu szkła okładzinowego, tj. szkła nieprzezroczystego mąconego lub

intensywnie zabarwionego, górny walec jest gładki, a dolny posiada wzór dający ryfle na
taśmie szklanej.

Rys. 6.

Schemat walcowania szkła wzorzystego: 1) masa szklana, 2) walce ze wzorem, 3) taśma
szklana, 4) podpórka, 5) ześlizg, 6) przenośnik płytowy [1 ,s .35]

Specyficzną odmianą szkła walcowanego jest szkło zbrojone, tj. z wtopioną siatką metalową
wykonaną z drucików grubości 0,5 mm. Przy formowaniu szkła zbrojonego walcarkę

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

16

wyposaża się w dodatkowy walec wtłaczający metalową siatkę do masy szklanej przed
walcami formującymi oraz walec wygładzający umieszczony poza walcami formującymi.

Rys. 7.

Schemat walcowania szkła zbrojonego: 1) masa szklana, 2) wałek wciskający siatkę drucianą
w masę szklaną, 3) walec formujący grubość płyty szklanej, 4) siatka druciana, 5) oziębiacz
szkła, 6) taśma szklana, 7) zwój siatki, 8) przekrój płyty szkła zbrojonego w powiększeniu
[1 ,s .38]

Metodą walcowania ciągłego wytwarza się szkła profilowe, tj. wyroby otrzymywane

przez odpowiednie wyginanie bezpośrednio po wywalcowaniu, a przed odprężeniem
wywalcowanej płaskiej taśmy szkła. W tym przypadku poza walcami formującymi umieszcza
się odpowiednie elementy (listwy ślizgowe, rolki) wyginające, plastyczną jeszcze w tym
miejscu, taśmę szklaną. Najczęściej formuje się szkła profilowe, których przekrój poprzeczny
jest rynnowy, falisty, korytkowy lub skrzynkowy. Szkło profilowe może być zbrojone drutem.

Rys. 8.

Szkła profilowe: a) faliste, b) rynnowe, c) korytkowe, d) skrzynkowe [5 ,s .84]

Formowanie szkła techniką float.

Postęp technologiczny jest nieodzownym elementem w istnieniu człowieka,

wprowadzanie coraz to nowych metod produkcyjnych, zawsze niesie ze sobą poprawę jakości
wykonywanych wyrobów bądź też zmniejszenie kosztów ich produkcji. Do takich metod
możemy zaliczyć metodę termiczno-grawitacyjno-napięciową formowania szkła płaskiego
znanej pod nazwą float, inaczej metodą „pływającej taśmy szklanej”.

Metoda ta polega na tym, iż odpowiednia ilość masy szklanej, swobodnie wypływa

z wanny szklarskiej na powierzchnię stopionego metalu. Poruszając się po nim, następuje
formowanie taśmy szklanej, z doskonałą jakością powierzchni. Początki tej metody sięgają
1902 r., kiedy to w USA została opatentowana przez A. Hitchkocka, jednak nie została
praktycznie zrealizowana. Dopiero w latach 1952–1959 angielska firma Pilkington Brothers
Limited opracowała nową metodę formowania szkła płaskiego na powierzchni stopionego
metalu. Pierwszą przemysłową linie, opartą na metodzie float uruchomiono w 1955 roku
w USA.

Wdrożenie do produkcji przemysłowej metody float spowodowało duże zmiany

w dziedzinie produkcji szkła płaskiego. Zastosowanie tej metody pozwoliło na uzyskanie
wysokowydajnej produkcji, bardzo dobrej jakości szkła, nadające się również do dalszego
przetwórstwa tj., budownictwa, motoryzacji, meblarstwa oraz produkcji luster. Dzięki
metodzie float dolna powierzchnia formowanej taśmy szklanej jest idealnie gładka poprzez
kontakt z roztopioną cyną, górna zaś jest poddawana polerowaniu ogniowemu. Metoda float

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

17

stała się bardziej powszechna z przyczyn ekonomicznych, gdyż linia produkcyjna w tej
metodzie nie wymaga zbyt wielkich nakładów produkcyjnych do otrzymania analogicznej
taśmy szklanej w produkcji grupycznej.

W czasach współczesnych praktycznie wszystkie zakłady produkujące szkło płaskie

stosują właśnie tą metodę produkcji. Szkło float jest produkowane w różnej grubości tj. od 1
do 30 mm w trzech gatunkach.

Proces topienia szkła składa się z wielu skomplikowanych przemian fizycznych, reakcji

chemicznych i procesów fizyko-chemicznych, w których wyniku otrzymuje się masę szklaną
o odpowiednich właściwościach wymaganych do formowania wyrobów.

Gdy masa szklana posiada już określone własności (lepkość, jednorodność) odpowiednio

dobrane do grubości formowanej taśmy, następuje przekazanie masy szklanej z części
wyrobowej pieca do kąpieli cynowej. Masa szklana swobodnie przepływa z części wyrobowej
na roztopioną cynę. Odbywa się to przez płytki kanał przepływowy zakończony progiem
wylewowym. Proces formowania taśmy szklanej w metodzie float odbywa się w wannie
z kąpielą cynową.
Urządzenia stosowane w procesie produkcyjnym

W procesie technologicznym produkcji szkła metoda float można wyróżnić następujące

urządzenia:

−

piec wannowy do wytopu masy szklanej,

−

urządzenia do podawania masy szklanej na powierzchnię kąpieli cynowej,

−

wanna z kąpielą cynową,

−

odprężarka tunelowa,

−

urządzenie do rozkroju taśmy szklanej.

Rys. 9.

Ogólny schemat linii float [5, s. 75]

Długość linii float wynosi 800–900 m.

Do wytopu szkła w metodzie float służą ogromne piece wannowe opalane gazem

ziemnym, nie różniące się pod względem konstrukcyjnym w części topliwej od pieców
stosowanych do produkcji szkła płaskiego metodami ciągnienia. Materiały stosowane
w budowie pieca są najwyższej jakości, ponieważ masie szklanej są stawiane wysokie
wymagania jak również czas jego eksploatacji wynosi od 5 do 7 lat.

Grubość ciągnionego tym sposobem szkła wynosi 2–12 mm, szerokość taśmy wynosi

przeważnie 3–4 m. Szybkość ciągnienia dla taśmy grubości 3 mm wynosi ok. 750 m na
godzinę. Wydajność 500–700 ton na dobę.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

18

W uproszczeniu można przestawić schemat linii float w następujący sposób:

Przyjmowanie surowców i rozładunek → Sporządzanie zestawu → Transport zestawu →
Podawanie zestawu do pieca → Topienie szkła → Formowanie szkła → Odprężanie szkła →
Mycie szkła → Kontrola szkła przez skaner → Rozkrój szkła → Kontrola szkła →
Magazynowanie szkła → Wysyłka szkła.

Ciągnienie szkła płaskiego pionowo do góry.

Rozróżnić można wiele metod ciągnienia masy szklanej, które wraz z rozwojem

przemysłu i wzrostem zapotrzebowania były ciągle doskonalone. Do najważniejszych metod
pionowego ciągnienia szkła zalicza się sposób dyszowy Fourcaulta oraz sposób bezdyszowy
Pittsburgha.

Podstawowymi urządzeniami służącymi do pionowego dyszowego formowania metodą

Fourcaulta są:
1.

Komora podmaszynowa z dyszą i chłodnicami,

2.

Maszyna do ciągnienia taśmy szklanej,

3.

Urządzenie do odcinania płyt od taśmy szklanej.

Rys. 10.

Schemat komory (studni) podmaszynowej stosowanej w sposobie dyszowym: 1) most, 2)
palniki, 3) dysza, 4) chłodnice, 5) maszyna do ciągnienia, 6) taśma szklana[4 ,s .31]

W metodzie tej po raz pierwszy zastosowano specjalną kształtkę szamotową ze szczeliną

(zwaną czółenkiem lub dyszą) do formowania płaskiej strugi masy szklanej, która następnie
jest wyciągana w postaci taśmy szklanej przez specjalną maszynę wyciągową.

Dopływ masy szklanej w metodzie Fourcaulta, odbywa się kanałem (mostem) z wanny

topliwej do komory podmaszynowej, gdzie za pomocą maszyny wyciągowej ciągnięta jest
pionowo do góry duża tafla szklana, która w końcowych etapach produkcji będzie odcinana
na tafle o odpowiednich rozmiarach.

Grubość ciągnionej taśmy zależy od następujących czynników:

1)

lepkości (temperatury) masy w cebulce,

2)

intensywności działania chłodnic,

3)

współczynnika wypromieniowania ciepła przez masę,

4)

czasu stygnięcia cebulki (prędkości ciągnienia taśmy).

Przy dyszowym sposobie ciągnienia taśmy prędkość ciągnienia taśmy zmienia się,

w zależności od grubości szkła.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

19

Tabela 2. Prędkość ciągnienia taśmy szklanej sposobem pionowym dyszowym Fourcaulta.

Grubość taśmy
w [mm]

Prędkość ciągnienia (przeciętna) w [m/h]

2

90

3

60

4

40

5

30

6

20

Innym sposobem produkcji szkła płaskiego jest metoda Pittsburgha, która jest pionowym

bezdyszowym sposobem ciągnienia.

Podstawowe urządzenia służące do ciągnienia szkła tym sposobem składają się

z następujących zespołów:
1)

komory podmaszynowej,

2)

maszyny do ciągnienia taśmy,

3)

urządzeń do odcinania obrzeży taśmy i odcinania od niej płyt.

Rys. 11. Komora podmaszynowa urządzenia do bezdyszowego ciągnienia szkła płaskiego

sposobem Pittsburgha

[4 ,s .43]

Metoda ta przebiega według określonego schematu:

Przepływ masy szklanej z kanału podmaszynowego do studni podmaszynowe →

Formowanie obrzeży taśmy szklanej za pomocą trzymaczy obrzeży → Chłodzenie
uformowanej taśmy chłodnicami wodnymi → Ciągnienie taśmy pionowo do góry systemem
wałków azbestowych → Cięcie taśmy na odpowiednie odcinki Kontrolna szkła →
Magazynowanie Szkła → Wysyłka szkła.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

20

Sposobem bezdyszowym otrzymuje się lepszą jakość produkowanego szkła płaskiego.

Jest ono mniej faliste i ma żądaną grubość.

Tabela 3, Prędkość ciągnienia taśmy szklanej sposobem pionowym bezdyszowym Pittsburgh

Grubość taśmy
w [mm]

Prędkość ciągnienia w [m/h]

2

140

3

100

4

70

6

40

8

27

10

24

Spienianie szkła

Jednym z podstawowych asortymentów szkła do izolacji termicznej jest szkło piankowe

otrzymywane z proszku szklanego zmieszanego z odpowiednimi środkami spieniającymi,
który ulega spienianiu przy podgrzewaniu do odpowiednich temperatur. W wyniku takiego
procesu otrzymuje się materiał stanowiący strukturę komórkową wypełnioną gazami, w której
szkielet jest zbudowany ze szkła. Wyroby ze szkła piankowego mają postać płyt, bloczków,
granul lub grysu.

W zależności od właściwości i przeznaczenia produkuje się następujące rodzaje szkła

piankowego: termoizolacyjne, dźwiękochłonne, filtrujące (specjalne).

Do cech użytkowych szkła piankowego można zaliczyć:

−

odporność na procesy gnilne,

−

odporność na działanie mikroorganizmów,

−

niepalność,

−

łatwość obróbki mechanicznej.
Do właściwości fizykochemicznych szkła piankowego należą:

−

gęstość pozorna,

−

przewodność cieplna,

−

nasiąkliwość,

−

mrozoodporność,

−

odporność termiczna,

−

oporność elektryczna,

−

wytrzymałość na ściskanie.

Szkło piankowe stanowi substancję składającą się z fazy stałej i gazowej (ok. 90%),

z tego względu należy rozróżniać jego gęstość, którą określa się jako masę jednostki objętości
masy szklanej, i gęstość pozorną, jako masę jednostki objętości materiału dwufazowego.
Gęstość objętościowa szkła piankowego zawiera się w przedziale 0,09–0,40 g/cm

3

i jest

podstawową właściwością fizyczną szkła piankowego. Jej wartość jest tym mniejsza, im
drobniejszy jest spieniany zestaw i bardziej aktywny czynnik spieniający.

Przewodność cieplna szkła piankowego jest to ilość ciepła, która przejdzie w ustalonych

warunkach w ciągu godziny przez płytę szkła piankowego o powierzchni 1m

2

i grubości 1m

przy różnicy temperatur obu powierzchni zewnętrznych 1 K, wyraża się ona w J/(m

⋅

h

⋅

K).

Inna, dokładniejsza definicja wprowadza pojęcie cieplnej przewodności zastępczej, która
zawiera ilość ciepła przewodzonego i przenoszonego przez konwekcję i promieniowanie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

21

W szkle piankowym, w fazie stałej (szkielecie), ciepło jest przenoszone przez przewodzenie,
natomiast w gazie zawartym w komórkach, ciepło jest przenoszone przez konwekcję
i promieniowanie. Zdolność izolacyjna szkła piankowego jest tym większa, im mniejsza jest
jego gęstość pozorna.

Nasiąkliwość, jest to zdolność pochłaniania wody przez szkło piankowe. Szkło

o zamkniętych komórkach, dobrze spienione, powinno mieć nasiąkliwość równą zeru.
Natomiast szkło piankowe o komórkach połączonych, stanowiące materiał dźwiękochłonny
i filtrujący, powinno mieć dużą nasiąkliwość, od 8 do 80%. Nasiąkliwość szkła piankowego
o dobrych właściwościach powinna wynosić od 1 do 8% objętościowych.

Mrozoodporność szkła piankowego wyraża się liczbą cykli zamrażania i odtajania, którą

szkło wytrzymuje bez uszkodzeń. Zamrażanie przeprowadza się w lodówce w temperaturze -
30

o

C, natomiast odmrażanie odbywa się przez zanurzenie w wodzie o temperaturze +20

o

C.

Całkowitą mrozoodporność płyty szkła piankowego można uzyskać, gdy zabezpieczy się jego
powierzchnię przed dostępem wody, która zamarzając niszczy otwarte komórki
powierzchniowe. Pękanie płyt szkła piankowego w niskich temperaturach przebiega zawsze
w kierunku od powierzchni do środka.

Wytrzymałość szkła piankowego na ściskanie jest to największe obciążenie na niszczące

próbki przy badaniu, odniesione do jednostki jej przekroju. Wytrzymałość na ściskanie
oznacza się w prasach mechanicznych lub hydraulicznych. Wytrzymałość na ściskanie szkła
piankowego wynosi 0,8–3,0 MPa.

Odporność termiczna. Szkło piankowe jest materiałem całkowicie niepalnym, można je

stosować do temperatury mięknięcia szkła, z którego jest wykonane. Szkło piankowe poddane
nagłemu ogrzaniu i ostudzeniu pęka i rozpada się na kawałki o różnych wymiarach, ulegając
całkowitemu zniszczeniu. Ze względu na małą przewodność cieplną i małą wytrzymałość
mechaniczną szkło piankowe wykazuje mniejszą odporność termiczną niż szkło zwykłe.

Oporność elektryczna. Szkło piankowe jest dobrym izolatorem elektrycznym

i charakteryzuje się większą odpornością elektryczną niż szkło podstawowe, z którego je
otrzymano. Duży wpływ na wartość oporności elektrycznej ma struktura szkła piankowego.
Przy równomiernej strukturze o zbliżonych wielkościach komórek można uzyskać
maksymalną wartość oporności elektrycznej szkła piankowego.

Podstawowymi surowcami do produkcji szkła piankowego jest szkło zwykłe i materiał

spieniający. Szkło do produkcji szkła piankowego powinno odznaczać się:
a)

możliwie niską temperaturą spieniania,

b)

odpornością na krystalizację,

c)

możliwie wysoką odpornością hydrolityczną,

d)

obecnością w zestawie dostatecznej ilości składnika redukującego, niezbędnego dla
przebiegu reakcji spieniania.
Szkło piankowe wytwarza się ze stłuczki szkła okiennego lub opakowań szklanych, które

są dostępne w większej ilości i mają stały skład chemiczny.

Drugim bardzo ważnym surowcem jest substancja spieniająca. Przy jej doborze należy

zwrócić uwagę na: skład chemiczny, stopień zanieczyszczenia i pochodzenie.

Surowce spieniające można podzielić na dwie podstawowe grupy:

a)

substancje spieniające zobojętniające,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

22

b)

substancje spieniające utleniająco-redukcyjne.
Materiały spieniające zobojętniające, działanie, których jest wynikiem reakcji

zobojętniania, obecnie z małymi wyjątkami nie są stosowane na skalę przemysłową. Tlenki
wchodzące w skład szkła, takie jak SiO

2

, B

2

O

3

i P

2

O

5,

w czasie przebiegu reakcji są

zobojętniane. Czynnik spieniający często występujący w postaci węglanu wapniowego lub
magnezowego. Wskutek rozkładu pod wpływem temperatury, substancje te wydzielają gaz
o dużej prężności, takiej aby pokonać napięcie powierzchniowe oraz lepkość szkła i rozerwać
błonę szklaną otaczającą powstałą przestrzeń gazową wskutek czego następuje spienianie
szkła. Szkło przy tym rośnie i zwiększa swoją objętość.

Materiały spieniające utleniająco-redukcyjne są obecnie najbardziej rozpowszechnionym

czynnikiem spieniającym. Działanie ich polega na reakcji ze składnikami szkła, np.
siarczanami, arsenianami, antymonami, powodującej wydzielanie się fazy gazowej
w temperaturze spiekania szkła. Materiały redukcyjne wydzielają większe ilości gazów, ale
w stanie rozproszonym, co powoduje powstawanie w szkle bardzo obfitej i drobnej piany.
Jako czynnik spieniający jest stosowany węgiel w różnych postaciach, jako sadza, antracyt,
węgiel, grafit i koks. Produkowane z ich użyciem szkło jest szaroczarne, lecz właściwości
użytkowe takiego szkła są lepsze niż szkieł białych, produkowanych przy użyciu substancji
zobojętniających.

Do spieniania i odprężania szkła piankowego stosuje się następujące urządzenia:

a)

piece typu tunelowego z połączonymi strefami,

b)

piece o rozdzielonych strefach spieniania i odprężania.

W piecach typu tunelowego z połączonymi strefami, zestaw do spieniania jest wsypywany do
form krytych, które są umieszczane na wózkach o trzech poziomach po dwie formy. Tak
przygotowany wózek przechodzi przez piec tunelowy, mijając kolejno strefy podgrzewania,
spiekania, spieniania, studzenia i odprężania. Długość pieca tunelowego wynosi
80–100 m, czas przejścia form przez piec wynosi 20 godzin, w tym na podgrzewanie,
spiekanie i spienianie przypada 2 godziny, a na odprężanie – 18 godzin.

Rys. 12.

Schemat produkcji szkła piankowego z zastosowaniem pieca typu tunelowego
o połączonych strefach 1) topienie szkła podstawowego, 2) mielenie szkła, 3) przenośniki
taśmowe, 4) podnośniki, 5) zasobnik proszku szklanego, 6) zasobnik materiału
spieniającego, 7) przygotowanie zestawu, 8) zasobnik gotowego zestawu, 9) zasilanie
form zestawem, 10) piec tunelowy, 11) napełnianie form, 12) wyjmowanie bloków szkła
piankowego, 13) obróbka szkła piankowego, 14) pakowanie bloków. [8 ,s .102]

W piece o rozdzielonych strefach spieniania i odprężania, zestaw do spieniania wsypuje

się do form, które są wstawiane do pieca na rolkach i przechodzą kolejno strefę podgrzewania,
spiekania i studzenia, następnie wychodzą z pieca i są rozbierane, a wyjęte bloki szkła

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

23

piankowego wstawia się do odprężarki. Opróżnione formy są składane, smarowane
i napełniane zestawem oraz ponownie podawane do pieca spieniającego.

Rys. 13. Wykres obróbki termicznej szkła piankowego dla pieca o rozłącznych strefach

spieniania i odprężania [7, s. 103]

Szkło piankowe można poddać procesowi obróbki. Obróbka mechaniczna płyt szkła

piankowego ma na celu nadanie im dokładnych wymiarów, co umożliwia ich grupyfikację
zgodnie z normami. Płyty nierówno spienione na krawędziach są cięte na mniejsze. Do cięcia
szkła stosuje się zwykłe piły tarczowe perforowane, w których zamontowany jest
pneumatyczny odciąg pyłów szklanych, składający się z wentylatora ssącego, zbiornika
większych odpadów i cyklonu.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.

Jak zdefiniujesz proces walcowania szkła?

2.

Jakie rodzaje szkła płaskiego otrzymujemy metodą walcowania?

3.

Z jakich elementów składa się urządzenie do periodycznego walcowania szkła?

4.

Jakimi sposobami odbywa się walcowanie szkła?

5.

Na czym polega metoda Chance’a wykonania szkła?

6.

Na czym polega metoda Bicheroux’a wykonania szkła?

7.

Jakie znasz urządzenia walcowania szkła płaskiego sposobem ciągłym?

8.

Na czym polega walcowanie szkła sposobem ciągłym?

9.

Na czym polega metoda formowania float?

10.

Jakie urządzenia stosujemy w procesie technologicznym przy produkcji szkła float?

11.

Z jakich etapów składa się proces formowania metodą float?

12.

Jakie znasz metody ciągnienia pionowego szkła płaskiego?

13.

Jakie urządzenia są stosowane w metodzie dyszowego formowania szkła?

14.

Od czego uzależniona jest grubość ciągnionego szkła w metodzie dyszowego
formowania?

15.

Jakie urządzenia są stosowane w metodzie bezdyszowego formowania szkła?

16.

W jaki sposób przebiega metoda bezdyszowego ciągnienia szkła płaskiego?

17.

Na czym polega proces spieniania masy szklanej?

18.

Jakie szkła otrzymujemy w wyniku spieniania masy szklanej?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

24

19.

Z czego składa się szkło piankowe?

20.

Jakie cechy użytkowe powinno posiadać szkło piankowe?

21.

Jakie znasz właściwości fizykochemiczne szkła piankowego?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Z rozsypanki dobierz odpowiednie opisy do punktów rysunku przedstawiającego schemat

linii float.

Rozsypanka: podawanie zestawu szklarskiego, topienie, formowanie, kontrola procesu,

odprężanie, kontrola jakości, rozkrój szkła.

Rysunek do ćwiczenia 1.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

zapoznać się ze schematem produkcji szkła float w poradniku dla ucznia,

2)

przeanalizować rysunek przedstawiający produkcję szkła float,

3)

zapoznać się z rozsypanką wyrazową,

4)

dokonać odpowiedniego przyporządkowania wyrazów z rozsypanki do odpowiednich
punktów z rysunku.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

rysunek,

−

rozsypanka wyrazowa,

−

ołówki,

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

25

Ćwiczenie 2

Przedstaw za pomocą schematu blokowego metodę produkcji szkła piankowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

odszukać w poradniku dla ucznia treści dotyczące produkcji szkła piankowego,

2)

przeanalizować etapy produkcyjne,

3)

sporządzić schemat blokowy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4,

−

pisaki,

−

ołówki,

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 3

Dokonaj analizy metod formowania szkła płaskiego na podstawie schematów, modeli

urządzeń.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

odszukać w poradniku dla ucznia opis urządzeń do formowania szkła płaskiego,

2)

przeanalizować informacje zawarte w opisie,

3)

zapoznać się ze schematami urządzeń,

4)

zapoznać się z modelami urządzeń dostępnymi w klasie,

5)

dokonać analizy metod formowania szkła płaskiego,

6)

określić zasady działania urządzeń.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4,

−

flamastry,

−

ołówki,

−

schematy, modele urządzeń,

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1)

zdefiniować proces walcowania szkła?

2)

określić urządzenia do periodycznego walcowania szkła?

3)

określić sposoby walcowania szkła?

4)

scharakteryzować metodę walcowania szkła wg Chance’a?

5)

scharakteryzować metodę walcowania szkła Bicheroux’a?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

26

6)

określić urządzenia do produkcji szkła płaskiego sposobem ciągłym?

7)

scharakteryzować walcowanie szkła sposobem ciągłym?

8)

dobrać urządzenia do walcowania szkła zbrojonego?

9)

określić rodzaje szkła profilowego?

10)

określić sposoby formowania szkła płaskiego?

11)

scharakteryzować metodę formowania float?

12)

określić urządzenia stosowane do produkcji szkła float?

13)

określić etapy procesu produkcji szkła float?

14)

określić metody ciągnienia pionowego szkła płaskiego?

15)

określić urządzenia stosowane w metodzie dyszowego formowania
szkła?

16)

określić czynniki wpływające na grubość ciągnionego szkła
w metodzie dyszowego formowania?

17)

określić

urządzenia

stosowane

w

metodzie

bezdyszowego

formowania szkła?

18)

określić przebieg metody bezdyszowego ciągnienia szkła płaskiego?

19)

scharakteryzować proces spieniania masy szklanej?

20)

określić szkła otrzymywane w wyniku spieniania masy szklanej?

21)

określić cechy surowców używanych do produkcji szkła piankowego?

22)

określić cechy użytkowe szkła piankowego?

23)

określić właściwości fizykochemiczne szkła piankowego?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

27

4.3.

Formowanie szkła gospodarczego i opakowaniowego

4.3.1. Materiał nauczania

Formowanie wyrobów techniką rozdmuchiwania porcji masy szklanej

Formowanie wyrobów szklanych metodą rozdmuchiwania polega na kształtowaniu porcji

masy szklanej działaniem równomiernych sił rozciagajacych, wywołanych sprężonym
powietrzem. Przy wydmuchiwaniu w najpełniejszy sposób są wykorzystywane specyficzne
właściwości robocze masy szklanej, takie jak napięcie powierzchniowe i zależność lepkości
od temperatury.

Proces technologiczny rozdmuchiwania wyrobów szklanych jest jednym z najstarszych

sposobów formowania wyrobów szklanych, często zwany ręcznym sposobem formowania.

W hutach szkła gospodarczego, kryształowego i oświetleniowego ręczne formowanie

wyrobów odbywa się przy piecach topliwnych na specjalnych podestach i na powierzchni
bezpośrednio przylegającej do podestów. Do ręcznego formowania wyrobów i zdobienia
sposobami hutniczymi służą, zależnie od sposobu formowania i wielkości wyrobu, różne
narzędzia hutnicze i urządzenia mechaniczne, z których najważniejszym narzędziem jest tzw.
piszczel szklarska. Wymiary piszczeli są zróżnicowane w zależności od wytwarzanego
asortymentu i wynoszą: długość

1200–1500 mm i średnica 12–20 mm. Różne typy piszczeli

pokazane są na rysunku 14. Końcówki piszczeli (zwane nablem) stykające się w procesie
formowania z masą szklaną wykonane są najczęściej ze specjalnych stopów odpornych na
korozję i mają większą średnicę od rurki.

Rys. 14. Różne typy piszczeli szklarskich. [5 ,s . 255]

Narzędziami pomocniczymi są:

−

ż

eliwne lub drewniane formy o odpowiednich kształtach,

−

foremki pomocnicze,

−

kształtowniki, nadające wstępne kształty wyrobom, które chcemy otrzymać,

−

pałasz – płaskownik stalowy,

−

nożyce ucinacze,

−

nożyce do wystrzygania,

−

korytko hutnicze, w których moczy się kształtownik, na obu bokach korytka znajdują się
różki (widełki), na których hutnicy opierają piszczel,

−

stołek szklarski – drewniana ławka, po których hutnicy toczą piszczele z kształtowanym
szkłem,

−

narzędzia po przytrzymywania wyrobów wykańczanych, np. przylepiak,

−

najrozmaitsze narzędzia pomocnicze, za pomocą których wyciąga się wyroby lub wyciska
się dowolnie wklęsłe lub wypukłe figury geometryczne.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

28

Rys. 15. Formy szklarskie: a) żeliwna, b) drewniana. [4 ,s .8]

Rys. 16. Foremki pomocnicze: a) do nóżek kieliszków, b) do podstawek. [4 ,s .9]

Rys. 17. Drewniany kształtownik [6 ,s . 246] i pałasz. [4, s. 10]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

29

Rys. 18. Narzędzia pomocnicze stosowane przy ręcznym formowaniu wyrobów szklanych:

kleszcze, nożyce. [6, s. 248]

Rys. 19. Koryto szklarskie i stołek szklarski. [4 ,s .10]

Rys. 20. Narzędzia do przytrzymywania wyrobów wykańczanych: a) koszyk zwykły, b) koszyk

kleszczowy, c) uchwyt, d) przylepiak. [4 ,s .11]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

30

Formowanie odbywa się w zespołach hutniczych, w których poszczególni członkowie zespołu
wykonują ściśle określone czynności. Stąd liczba członków zespołu zależy od sposobu
formowania, długości technologicznej masy szklanej, złożoności kształtu wyrobu oraz
potrzeby uzyskania najlepszych efektów ekonomicznych, tj. wysokiej wydajności przy
najniższych kosztach produkcji.
Pierwszy etap kształtowania wyrobów szklanych – formowanie bańki szklanej, przebiega
według następującego schematu:

−

przyłożenie piszczeli do masy szklanej i obracanie jej wokół własnej osi,

−

nabranie masy szklanej na piszczel,

−

rozwalcowanie masy szklanej na stalowej płytce,

−

wstępne rozdmuchanie bańki,

−

nadanie bańce odpowiedniego kształtu,

−

ostateczne rozdmuchanie bańki.

Rys. 21.

Wydmuchiwanie wyrobów szklanych za pomocą piszczeli: a) nabranie masy szklanej piszczelą,
b) rozwalcowanie na płytce metalowej, c) wydmuchiwanie bańki [5, s. 256]

Opisane operacje składające się na proces formowania wyrobów przez rozdmuchiwanie

porcji masy szklanej za pomocą piszczeli, wymaga wysokich umiejętności i wyczucia ze
strony hutników. Prawidłowy przebieg formowania wymaga, aby:

−

masa nabranej porcji szkła odpowiadała masie wyrobu,

−

bańka miała wymagany kształt i wielkość,

−

ś

cianki przygotowanej do formowania porcji masy szklanej miały założoną grubość,

−

temperatura formowania porcji masy szklanej była rozłożona równomiernie.
Wyroby proste (szklanki, szklaneczki, spodki, kompotierki) wytwarzają zespoły hutnicze

składające się z trzech hutników – dmuchaczy i dwóch bańkarzy, których schemat
przedstawia się następująco:
I

Wstępne formowanie.

II

Wdmuchnięcie powietrza do wnętrza wyrobu.

III

Włożenie wyrobu do formy, nadanie ostatecznego kształtu.

Rys. 22. Formowanie talerzyka (spodka): 1 – forma żeliwna, 2 – packa drewniana. [5 ,s .257]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

31

Wyroby o kształtach złożonych (kieliszek), większych rozmiarów, o grubszych

ś

ciankach, szczególnie o grubych i ozdobnych nogach, np. puchary, cukiernice, duże kielichy,

produkują zespoły czteroosobowe. Bańkarz formuje bańki, dmuchacz-hutnik wydmuchuje
czarki, a nabieracz podaje na nabieraku kolejne porcje szkła, z których wykonuje się nóżkę
i stopkę. Majster podane kolejno szkło przykleja do czarki, odcina jego nadmiar
ostrzygaczami i formuje z niego nóżkę. Następną porcję szkła przylepia do wolnego końca
nóżki, nadmiar szkła odcina i formuje stopkę.

Rys. 23. Formowanie kieliszka: a) szkło nabrane na piszczel do wydmuchiwania bańki, b) bańka,

c) porcja nabrana na bańkę, d) czasza kieliszka wydmuchana w formie, e) dolepione szkło
plastyczne, f) ukształtowana nożka, g) nóżka z dolepioną nową porcją szkła, h) podstawka
ukształtowana. [5, s. 258]

Formowanie wyrobów powlekanych szkłami barwnymi, tzw. powlekanych wewnętrznie,

wykonuje się z dwóch mas szklanych różnej barwy, o tym samym współczynniku
rozszerzalności. Proces formowania takich wyrobów przebiega tak, jak wyrobów ze szkła
jednobarwnego z tą różnicą, że bańkę szklaną o grubych ściankach wydmuchuje się z jednej
barwy szkła i na taką bańką nabiera się porcję szkła innej barwy. Tak wytwarza się wyroby
powlekane wewnętrznie. Sposób ten stosuje się powszechnie przy wytwarzaniu wyrobów
szkła oświetleniowego, gdzie wewnętrzna warstwa jest ze szkła mąconego, natomiast
zewnętrzna ze szkła bezbarwnego lub barwnego.

Najstarszy sposób powlekania zewnętrznie szkłami barwnymi polegający na formowaniu

barwnego lejka przedstawia rysunek 24. Sposób ten jednak jest trudny, uciążliwy, bardzo
pracochłonny, mało wydajny.

Rys. 24. Formowanie wyrobów ze szkieł kolorowych wielowarstwowych metodą grupyczną, I-IV stadia

formowania, 1, 6 – szkło bezbarwne, 2,3 – szkło barwne, 4 – lejek, 5 – podstawka. [6, s. 249]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

32

Formowanie wyrobów powlekanych zewnętrznie szkłami barwionymi jest kilkakrotnie

mniej pracochłonne od wymienionego sposobu grupycznego. Kolejność czynności jest
następująca:

−

zespół I po nabraniu (I), porcji barwnej masy szklanej wydmuchuje bańkę (II) i odcina
czaszę bani płomieniem(III),

−

zespół II równocześnie wykonuje ze szkła bezbarwnego bańkę (IV), na którą po
przechłodzeniu nabiera szkło (V) i wydmuchuje banię (VI), ten sam zespół wciska
plastyczną banię ze szkła bezbarwnego do odciętej czaszy(VII) wykonanej przez zespół
hutniczy I.
Następuje połączenie obu szkieł (VIII) i dogrzewanie złączonych szkieł (IX), po czym

następuje ostatecznie uformowanie żądanego przedmiotu (X) – rysunek 25.

Rys. 25. Formowanie wyrobów powlekanych zewnętrznie barwną masą szklaną. [6 ,s . 250]

Opisany proces formowania ogranicza się więc do prostych operacji hutniczych, które nie

wymagają tak wysokich kwalifikacji zawodowych członków jak w metodzie grupycznej. Ten
sposób umożliwia produkowanie czasz z różnych barwnych mas szklanych, które wydaje się
zespołom hutniczym lub sprzedaje hutom, nie mającym możliwości topienia barwnych mas
szklanych. Proces formowania wyrobów powlekanych będzie wtedy przebiegać wg czynności
zespołu II, po uprzednim podgrzaniu czasz do temperatury bliskiej temperaturze mięknięcia
szkła. Ten sposób powlekania pozwala również na formowanie w skali przemysłowej
wyrobów wielowarstwowych, używając czasz z różnych barwnych szkieł i ewentualnie
odpowiednio różnych średnic.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

33

Wydmuchiwanie wyrobów za pomocą piszczeli jako ręczny sposób formowania, pozwala

otrzymać wyroby wysokiej jakości i o bardzo zróżnicowanych kształtach, to jednak ma wiele
ujemnych cech, tj.: duża pracochłonność, mała wydajność, trudność otrzymywania wyrobów
standardowych o jednakowych wymiarach i kształcie, wymaga bardzo wysokich kwalifikacji
hutników pracujących w ciężkich warunkach. Było to powodem ciągłych prób
zmechanizowania procesu formowania wyrobów wydmuchiwaniem. Skonstruowano maszynę
zwana półautomatem.

Półautomat szklarski jest urządzeniem mechanicznym, w którym zespoły formujące są

uruchamiane ręcznie, a do napędu stosuje się siłę mięśni ludzkich lub sprężone powietrze.

Każdy półautomat szklarski ma zespół przedformy służący do formowania bańki szklanej

oraz zespół formy właściwej, w którym następuje ostateczne uformowanie wyrobu.

Przebieg formowania wyrobów szklanych na półautomacie obejmuje kilka stadiów

i schematycznie przedstawia to rysunek 26.

Rys. 26. Schemat formowania szkła w półautomacie: 1 – stalowy pręt z gałką, 2 – przedforma,

3 – foremka główkowa, 4- palec formujący. [5, s. 261]

Proces formowania przebiega następująco:

I

Nabieranie odpowiedniej porcji szkła nabierakiem

II

Przeniesienie do zamkniętej przedformy

III

Formowanie główki wyrobu za pomocą ssania

IV

Usuniecie palca formującego otwór w główce i wdmuchniecie powietrza (formowanie
bańki)

V

Przeniesienie wstępnie uformowanego wyrobu do formy

VI

Zamkniecie formy, ostateczne rozdmuchanie bańki i uformowanie wyrobu.
Półautomaty

stosuje

się

do

produkcji

butelek

małych,

dużych,

naczyń

szerokootworowych. Półautomat obsługuje trzech pracowników, a wydajność tego urządzenia
wynosi ok. 2000 butelek o pojemności 0,5 dm

3

na zmianę.

Współczesne półautomaty są udoskonalone konstrukcyjnie i mogą zawierać 2–3

komplety form lub pracować z przedformami i formami o podwójnej kropli, a także mogą być
zasilane masą szklaną z zasilacza kroplowego.

Technologiczny proces formowania wyrobów przez wydmuchiwanie na automatach

szklarskich w swoich podstawowych operacjach jest podobny do formowania na
półautomatach z tą różnicą, że odbywa się on bez udziału człowieka. Istnieje wiele typów
automatów szklarskich różniących się miedzy sobą elementami budowy. Można jednak
znaleźć wiele cech wspólnych charakteryzujących ten sposób formowania.

W ogólnych zarysach proces ten przebiega w następujący sposób: do przedformy

dostarcza się porcję masy szklanej, która jest wtłaczana do foremki główkowej stykającej się
bezpośrednio z przedformą. W wyniku tego następuje uformowanie główki wyrobu, po czym
wydmuchiwana jest bańka w przedformie o kształcie zbliżonym do gotowego wyrobu. Po
uformowaniu bańki jest ona przekazana do formy właściwej, gdzie następuje ostateczne

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

34

rozdmuchniecie wyrobu i jego uformowanie. Po zakończeniu tej operacji wyrób jest
przekazywany z automatu na transporter lub inne urządzenie dostarczające go do odprężania.

Odlewanie wyrobów ze szkła

Sposób formowania wyrobów przez odlewanie polega na okresowym nalaniu z tygla,

łyżki lub z pieca jednorazowo dużej porcji ciekłej masy szklanej do otwartej formy (zwykle
rozbieralnej), gdzie masa szklana zapełnia formę pod wpływem siły ciężkości (grawitacji)
płynnego stopu lub pod wpływem działania siły odśrodkowej. W związku z tym można
mówić o odlewaniu grawitacyjnym lub odśrodkowym.

Odlewaniem grawitacyjnym formułuje się lite masywne bloki – półfabrykaty lub

wielowymiarowe specjalne odlewy szkła optycznego, jak również lite rzeźby (figury) lub inne
wyroby ze szkła.

Odlewaniem odśrodkowym formułuje się grubościenne drążone cylindryczne lub

stożkowe wyroby szkła oświetleniowego, elektro-próżniowego, technicznego i artystycznego.
Odlewanie to może odbywać się w formach obrotowych lub na wirującej tarczy.

Przy formowaniu wyrobów odlewaniem odśrodkowym wykorzystuje się siłę odśrodkową

szybkoobracajacej się formy.

Przebieg procesu formowania jest następujący: do formy jednoczęściowej lub

wieloczęściowej podaje się porcję masy szklanej (ręcznie lub z zasilacza), która pod
wpływem siły odśrodkowej równomiernie rozpływa się po wewnętrznych ściankach formy
i dokładnie odwzorowuje jej układ. Ten sposób formowania pozwala otrzymywać wyroby
o skomplikowanych kształtach z gładką wewnętrzną powierzchnią, ponieważ nie styka się ona
z częściami formującymi podczas formowania.

Odlewanie odśrodkowe na wirującej tarczy odbywa się podobnie, a porcja masy szklanej

umieszczona jest na szybkoobracajacej się tarczy o określonym profilu, gdzie rozpływa się
pod wpływem siły odśrodkowej na powierzchni, odwzorowując jej kształt.

Wytłaczanie szkła.

Wytwarzanie wyrobów metodą wytłaczania jest najprostszym sposobem formowania

wyrobów szklanych. Proces wytłaczania polega na deformowaniu porcji masy szklanej
w formie pod wpływem przyłożonego ciśnienia.

Typowymi elementami kompletu formującego przy wytwarzaniu wyrobów szklanych

metodą wytłaczania są:

−

forma (matryca), której zadaniem jest ukształtowanie zewnętrznej powierzchni wyrobu,

−

wytłocznik, który kształtuje wewnętrzną powierzchnię wyrobu oraz przekazuje na masę
szklaną (ciśnienie) nacisk od odpowiedniego mechanizmu maszyny formującej,

−

pierścień dociskowy, który zamyka komorę formowania od góry między wewnętrzną
powierzchnią formy a wytłocznikiem i nadaje kształt górnej krawędzi wyrobu.
Przebieg procesu wytłaczania pokazany jest na poniższym rysunku i przebiega według

określonego schematu:
a.

Porcja masy szklanej zostaje wprowadzona do przedformy,

b.

Wytłocznik poruszając się ku dołowi naciska na płynną masę szklaną i powoduje
wypełnienie nią całej przestrzeni formy,

c.

Wytłocznik pozostaje w bezruchu, aż do zastygania szkła, nastepnie unosi się do góry,
a wyrób intensywnie się studzi nadmuchem z maszyny formującej. Po wystudzeniu
ruchome dno formy wypycha wyrób do góry.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

35

Rys. 27. Schemat formowania szklanki metodą wytłaczania: 1 – porcja masy szklanej,

2 – forma, 3 – wytłocznika, 4 – pierścień dociskowy, 5 – dno formy. [5, s. 273]

Przedstawiony sposób formowania wyrobów wytłaczaniem może być realizowany na

urządzeniach o różnym stopniu złożoności. Wytłaczarki ręczne (prasy ręczne) są zasilane
masą szklaną ręcznie, a uruchamianie mechanizmów odbywa się siłą mięśni człowieka.
W przypadku wytłaczarek półautomatycznych mechanizmy napędzane są pneumatycznie,
a zasilanie masą szklaną jest ręczne. Wytłaczarki automatyczne pracują bez udziału
człowieka, a do podawania masy szklanej stosuje się zasilacze kroplowe. Wytłaczarki należą
do względnie prostych urządzeń w porównaniu z innymi automatami szklarskimi i nie
wymagają obsługi o bardzo wysokich kwalifikacjach. Jednak sposób formowania
wytłaczaniem ma szereg istotnych wad. Na przykład metodą tą nie można formować wyrobów
o skomplikowanych kształtach. Można formować jedynie wyroby szklane, których średnica
otworu jest większa od wymiarów poprzecznych przestrzeni wewnętrznej, nie można więc
formować wyrobów, które rozszerzają się ku dołowi lub mają na swoich wewnętrznych
ś

ciankach występy lub zagłębienia. Trudno jest formować wyroby cienkościenne z powodu

szybkiego stygnięcia szkła. Nie można także uzyskać przy wytłaczaniu wysokiej gładkości
powierzchni. Dla otrzymania równej i błyszczącej powierzchni należy stosować dodatkową
obróbkę cieplną zwaną otapianiem (zapalaniem), gdy w wyniku rozgrzania powierzchniowych
warstw szkła zaczynają działać siły napięcia powierzchniowego nadając powierzchni szkła
gładkość i połysk. Przez nagrzanie wyrobu do wyższej temperatury można ręcznie zmieniać
kształt wyrobu (rozwijać brzegi, zwężać górną część wyrobu itp.).

Formowanie

szkła

opakowaniowego

techniką

wytłaczająco-wytłaczającą

oraz

wytłaczająco-wydmuchującą

Technika wytłaczająco-wytłaczająca opakowań szklanych jest techniką wymagającą

większej złożoności kształtu, w związku z czym stosuje się tu formy dwudzielne, gdzie w
części pierwszej formy za pomocą metody wytłaczania powstaje wyrób szklany, a w drugiej
części też sposobem wytłaczania jego dodatkowy element, np. uszko. Po uformowaniu wyrób
szklany jest intensywnie chłodzony, a dno całej formy wypycha gotowy wyrób do góry.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

36

Schemat metody będzie przebiegać następująco:
I.

Porcja masy szklanej wprowadzona do dwudzielnej formy,

II.

Wytłocznik naciska na płynną masę szklaną i powoduje wypełnienie nią całej przestrzeni
formy, nadając odpowiedni kształt,

III.

Intensywne studzenie wyrobu nadmuchem,

IV.

Przekazanie wyrobu transporterem na taśmę odprężniczą.

Wytłaczająco-wydmuchująca metoda formowania wyrobów szklanych jest kombinacją

dwóch procesów: wytłaczania i wydmuchiwania. Proces formowania wyrobów tym sposobem
przebiega w dwóch stadiach. Pierwsze stadium obejmuje formowanie w przedformie główki
wyrobu i bańki metodą wytłaczania, a w drugim stadium następuje wydmuchanie ostateczne
wyrobu w formie właściwej. Metodą wytłaczająco-wydmuchującą można wytwarzać wyroby
szerokootworowe i wąskootworowe, grubościenne i cienkościenne. Najczęściej średnica
główki ma 30-170 mm, wysokość 50-300 mm, a pojemność 100-5000 cm

3

.

Przebieg procesu formowania wyrobów szerokootworowych metodą wytłaczająco-

wydmuchującą pokazany jest na rysunku 28.

Rys. 28. Przebieg procesu formowania słoja metodą wytłaczająco-wydmuchujacą [5, s. 275]

Przedstawiony przebieg formowania metodą wytłaczająco-wydmuchującą odbywa się

w automatach kroplowych karuzelowych do wytwarzania wyrobów szerokootworowych, np.
automat Pöting PB-II, według schematu:
I.

Porcja masy szklanej wprowadzona do zamkniętej foremką główkową przedformy,

II.

Na foremkę nakłada się pierścień dociskowy, a wytłocznik kształtuje główkę oraz bańkę
szklaną,

III.

Uformowana bańka szklana wisi na foremce główkowej,

IV.

Pod bańkę podchodzi dno formy i połówki formy zamykają się.

V.

Nad foremkę główkową opuszcza się głowica dmuchająca, następuje ostateczne
wydmuchanie wyrobu,

VI.

Odstawienie chwytakiem szczękowym wyrobu na przenośnik.

Automaty sekcyjne typu I-S także można dostosować do wytwarzania wyrobów

szerokootworowych metodą wytłaczająco-wydmuchującą, zarówno z pojedynczymi formami,
jak i podwójnymi. Schemat formowania wyrobów szerokootworowych metodą wytłaczająco-
wydmuchującą w automatach sekcyjnych z podwójnymi formami przedstawiony jest na
rysunku poniżej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

37

Rys. 29. Schemat formowania wyrobów metodą wytłaczająco-wydmuchującą w automacie

sekcyjnym: 1 – masa szklana, 2 – przedforma, 3 – foremki główkowe, 4 – pierścienie
dociskowe, 5 – wytłocznika, 6 – ramię formy, 7 – kroplochwyt, 8 – mechanizm
przenośnikowy, 9 – forma, 10- głowica dmuchająca, 11 – uchwyt, 12 – dno formy.
[5, s. 276]

Operacje formowania przebiegają w poszczególnych pozycjach w następujący sposób:

I.

Przyjęcie kropli masy szklanej,

II.

Formowanie główki wyrobu,

III.

Formowanie bańki.

IV.

Przekazanie baniek z przedformy do formy,

V – VI Ostateczne wydmuchiwanie wyrobu.
VII.

Forma otwiera się, a wyroby przenoszone są na stół do ochłodzenia, a nastepnie na
transporter.

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.

Jakie rodzaje szkła gospodarczego mogą być produkowane metodą ręczną?

2.

Od czego zależy liczba osób pracujących przy ręcznym formowaniu wyrobów?

3.

Jak przebiega proces ręcznego formowania wyrobów szklanych za pomocą piszczeli?

4.

Jakie znasz zasady prawidłowego przeprowadzenia ręcznego procesu formowania?

5.

Wymień stadia formowania kieliszka?

6.

Jakie znasz urządzenie mechaniczne do formowania szkła gospodarczego?

7.

Jak przebiega proces formowania szkła na półautomacie?

8.

Jak zdefiniujesz proces formowania przez odlewanie?

9.

Jakie znasz metody odlewania?

10.

Jak przebiega proces odlewania?

11.

Jakie są etapy formowania wyrobów metody wytłaczania?

12.

Jakie znasz rodzaje wytłaczarek?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

38

13.

Jak przebiega formowanie szkła opakowaniowego techniką wytłaczająco-wytłaczającą?

14.

Jak przebiega formowanie szkła opakowaniowego techniką wytłaczająco-wydmuchującą?

15.

Jak przebiega proces formowania wyrobów na automacie Krauzelowym?

16.

W jaki sposób przebiega formowanie wyrobów na automacie sekcyjnym?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj analizy narzędzi do ręcznego formowania wyrobów a następnie określ

przeznaczenie poszczególnych narzędzi.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

zapoznać się z narzędziami dostępnymi w pracowni,

2)

określić, które z narzędzi służą do ręcznego formowania wyrobów,

3)

określić nazwy wybranych narzędzi,

4)

określić przeznaczenie narzędzi,

5)

przedstawić zadanie na forum grupy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kolekcja narzędzi do ręcznego formowania szkła,

−

poradnik dla ucznia,

−

papier, ołówki,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 2

Dokonaj przeglądu szkła gospodarczego formowanego różnymi technikami. Określ

metody formowania wyrobów z kolekcji.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

odszukać w poradniku dla ucznia opisy metod formowania szkła gospodarczego,

2)

dokonać analizy wyrobów z kolekcji,

3)

określić metodę formowania wyrobów z kolekcji,

4)

przedstawić zadanie na forum grupy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier,

−

ołówki,

−

kolekcja szkła gospodarczego,

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

39

Ćwiczenie 3

Określ etapy formowania wyrobów wąskootworowych metodą wytłaczajaco-

wydmuchującą.

Rysunek do ćwiczenia 4.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

odszukać w poradniku dla ucznia opis otrzymywania opakowań szklanych techniką
wytłaczająco-wydmuchującą,

2)

przeanalizować podane w poradniku dla ucznia etapy formowania,

3)

określić etapy formowania.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

rysunek ze schematem,

−

ołówki,

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 5

Wykonaj wyrób ze szkła techniką wytłaczania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

odebrać od nauczyciela materiały oraz sprzęt potrzebny do wykonania ćwiczenia,
instrukcję ćwiczeniową, instrukcję stanowiskową bhp,

2)

zapoznać się z instrukcjami,

3)

założyć odzież ochronną,

4)

wykonać ćwiczenie,

5)

przedstawić pracę na forum grupy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

instrukcja wykonywania ćwiczenia,

−

materiały, sprzęt potrzebne do wykonania ćwiczenia,

−

papier,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

40

−

ołówki,

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1)

określić rodzaje szkła gospodarczego produkowane metodą ręczną?

2)

wyjaśnić od czego zależy liczba osób pracujących przy ręcznym
wytwarzaniu wyrobów ze szkła?

3)

określić przebieg ręcznego formowania wyrobów szklanych za
pomocą piszczeli?

4)

określić zasady prawidłowego przeprowadzenia ręcznego formowania
wyrobów szklanych?

5)

określić stadia formowania kieliszka?

6)

dobrać

urządzenie

mechaniczne

do

formowania

wyrobów

gospodarczych?

7)

określić etapy procesu formowania szkła w półautomacie?

8)

scharakteryzować proces formowania przez odlewanie?

9)

określić metody odlewania szkła?

10)

określić etapy procesu odlewania?

11)

określić elementy etapy procesu wytłaczania?

12)

określić rodzaje wytłaczarek?

13)

określić etapy formowania szkła opakowaniowego techniką
wytłaczająco-wytłaczającą?

14)

określić przebieg formowania szkła opakowaniowego techniką
wytłaczająco-wydmuchującą?

15)

określić etapy procesu formowania wyrobów na automacie
karuzelowym?

16)

określić przebieg formowania wyrobów w automacie sekcyjnym?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

41

4.4.

Formowanie szkła technicznego

4.4.1. Materiał nauczania

Rozwłóknianie szkła

Formowanie nieciągłych włókien szklanych odbywa się różnymi sposobami

rozwłókniania płynnej masy szklanej. Spośród wielu metod rozwłókniania masy szklanej
najbardziej znane są:
a)

metoda pionowego rozciągania gazem (parą lub powietrzem) – polega na tym, że w dnie
kanału, do którego dopływa z wanny masa szklana, znajduje się rodoplatynowy element
z 30 dyszami u dołu, ogrzewany prądem elektrycznym. Masa szklana wycieka przez
dysze i przechodzi miedzy dwiema połówkami głowicy nadmuchującej gazy z dużą
prędkością, które rozciągają wpływające strużki masy szklanej w włókno szklane,

Rys. 30.

Schemat metody produkcji krótkich włókien szklanych metodą pionowego rozbijania
strug masy szklanej za pomocą medium gazowego: 1 – masa szklana, 2 – łódka
platynowa, 3 – połówki dyszy szczelinowo-otworowych, 4 – komora, 5 – transporter.
[5 ,s 107]

b)

metoda wirówkowo-dyszowa – prowadzona jest w odpowiedniej wirówce, gdzie stopiona
masa szklana spływa strużką na wirującą z otworami czaszę maszyny, wykonaną ze stali
ż

aroodpornej. Pod wpływem działania sił odśrodkowych masa szklana rozlewa się po

wewnętrznej części czaszy i przechodzi przez otwory w postaci cienkich strumyków. Nad
czaszą znajduje się komora spalania, z której z dużą prędkością (120–170 m/sek.)
wylatują gazy spalinowe i rozciągają szkło w bardzo cienkie włókna,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

42

Rys. 31. Schemat rozwłókniania metodą wirowo- dyszową: 1 – masa szklana, 2 – obwód,

3 – emulsja z żywic, 4 – czasza, 5 – włókna, 6 – komora spalania. [6 ,s .303]

c)

metoda wirówkowa, nazywana metodą Hagera – polega na wykorzystaniu siły
odśrodkowej. Masa szklana spływa na wirującą taśmę z rowkowanymi obrzeżami. Krople
szkła wypływające z rowków są rozciągane siłami odśrodkowymi na włókna. Z włókien
tych wytwarza się maty lub używa jako watę szklaną.

Rys. 32.

Schemat wytwarzania krótkich włókien szklanych metoda wirówkową: 1) strumień
roztopionej masy szklanej spływającej pod własnym ciężarem, 2) kształtka z materiału
ogniotrwałego,3) zamocowanie kształtki ogniotrwałej, 4) włókna, 5) nierozwłóknione
wtrącenia [5 ,s 107]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

43

Oprócz tych podstawowych metod rozwłókniania płynnej masy szklanej są stosowane metody
łączone, gdzie początkowo wyciąga się ciągłe włókna średnicy od 100 do 200

µ

m, a następnie

rozciąga się je strumieniem gazów o temperaturze 1600ºC wylatujących z dużą prędkością na
włókno grubości od 1 do 5

µ

m.

Rys. 33. Schemat linii do produkcji płyt z krótkich włókien szklanych [5 ,s . 108]

W tej metodzie zastosowano rozwłóknianie dwustopniowe, łączące wykorzystywanie sił

odśrodkowych (metoda Hagera) i energii szybkiego strumienia gorących gazów. Metoda ta
pozwala uzyskać duże wydajności rozwłókniania i gwarantuje otrzymanie włókna grubości

od 4 do 8

µ

m.

Formowanie włókien szklanych techniką jedno- i dwustopniową

Podstawowym przeznaczeniem włókien szklanych jest wzmacnianie tworzyw

sztucznych. Do tego celu stosuje się włókna ciągłe i nieciągłe, z których każde otrzymuje się
inną metodą.

Spośród wielu sposobów otrzymywania włókien szklanych osobną grupę stanowią

sposoby, w których jako podstawę formowania ciągłego włókna przyjęto proces
ciągnienia szkła – rozciągania porcji masy szklanej pod wpływem osiowo działających
sił. W szczególności można tu wydzielić metody formowania ciągłych włókien szklanych
poprzez rozciąganie masy szklanej uzyskiwanej przez topienie pręta szklanego oraz
przez rozciąganie wpływającej przez otworki odpowiedniego naczynia masy szklanej.

Włókna szklane ciągłe można otrzymywać metodą dwustopniową lub jednostopniową.
Metoda dwustopniowa polega w pierwszym etapie na uformowaniu ze stopionej masy

szklanej kulek lub prętów, z których w drugim etapie procesu, po uprzednim ich stopieniu
w łódce, formuje się włókna szklane. Obecnie tej metody produkcji nie stosuje się.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

44

Rys. 34. Schemat produkcji włókna szklanego sposobem dwustopniowym Saint Gobain [6, s. 293]

Sposobem jednostopniowym jest metoda Owens-Corninga, służąca do otrzymywania

tekstylnego włókna szklanego średnicy poniżej 9 µm. W metodzie tej stosuje się naczynia
platynorodowe (tzw. łódki) posiadające w dnie dysze (filiery) średnicy 1÷2 mm, które służą
jednocześnie jako elementy nagrzewające.

Rys. 35.

Schemat formowania włókna ciągłego: 1) łódka, 2) natrysk wodny, 3) aplikator
preparacji, 4) rolka zbiorcza, 5) układacz pasma, 6) bęben odbieralki [6, s. 430]

Proces wytwarzania włókna przebiega następująco: stopione w wannie szkło, po

ujednorodnieniu termicznym, przepływa do zasilacza, w którym zamontowane są łódki ze
stopu rodowo-platynowego. Łódki mają różną liczbę otworów w dnie – od 200, poprzez
wielokrotność 200, aż do 4000. Stopiona masa szklana wypływa z otworów łódki w postaci
kropel szkła. Wypływające z dysz łódki krople szkła są rozciągane w formę włókna. Włókno
to wyciągane jest mechanicznie i nawijane na bęben urządzenia odbierającego.

Włókno natryskuje się wodą w celu szybkiego schłodzenia.
Czas chłodzenia włókna od temperatury stopu do temperatury, w której nie zachodzą już

odkształcenia plastyczne, jest bardzo krótki. Na schłodzone włókna szklane nanosi się za
pomocą urządzenia zwanego aplikatorem preparację w formie emulsji wodnej. Preparację
doprowadza się do zbiornika aplikatora, skąd za pomocą wałka lub fartucha nakłada na
elementarne włókna szklane. Po przejściu przez aplikator wszystkie elementarne włókna są
zbierane w jedno pasmo za pomocą rolki zbiorczej wykonanej najczęściej z grafitu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

45

Zależnie od przeznaczenia pasmo włókna szklanego może być rozdzielane na kilka

wiązek specjalnym grzebieniem. Następnie włókno szklane nawija się na tuleję papierową lub
z tworzywa sztucznego, zwaną mankietem. Mankiet umieszczony jest na bębnie urządzenia
odbierającego włókno. Odpowiedni rozkład włókna na mankiecie zapewnia metalowy
wodzik, zwany motylkiem, wykonujący jednocześnie ruch obrotowy i posuwisto-zwrotny.
W związku z tym, aby uzyskać jednakową średnicę włókna, należy:

−

w sposób ciągły, w trakcie nawijania włókna na bęben zmniejszać obroty bębna tak, aby
prędkość liniowa otrzymywanego pasma była stała (temperatura formowania jest stała);

−

prowadzić ciągłą korektę (przyrost temperatury łódki) tak, aby przez zmniejszenie
lepkości szkła kompensować przyrost prędkości liniowej formowanego włókna (obroty
odbieralki stałe).

Ciągnienie rur i prętów poziomo oraz pionowo do góry i w dół

Najprostszym sposobem formowania rurek i prętów jest ręczne ciągnienie. Przebieg

procesu formowania ręcznego rurek szklanych w pierwszej fazie jest bardzo zbliżony do
ręcznego wydmuchiwania szkła za pomocą piszczeli.

Rys. 36. Ręczny sposób formowania rur i prętów [5, s. 287]

Proces formowania rozpoczyna się od nabrania na piszczel szkła i wydmuchania bańki.

Następnie na bańkę nabiera się odpowiednią porcję masy szklanej i nadaje się jej podłużny
stożkowaty kształt i odpowiedni przekrój zależnie od wymiarów i rodzaju wytwarzanych
rurek szklanych. Równolegle z tym przygotowuje się tzw. „przylepkę”, tj. spłaszczony
kawałek masy szklanej przylepiony do pręta stalowego. Po tym do dna ukształtowanej porcji
masy szklanej przylepia się przylepkę i ciągacz trzymający przylepiak zaczyna odchodzić od
mistrza trzymającego piszczel ze szkłem. W tym czasie mistrz podmuchuje powietrze do
piszczeli i obraca ją, aby zapobiec niepożądanej deformacji masy szklanej, a ciągacz także
obraca przylepiak w tym samym kierunku i z taką samą prędkością. Uformowaną rurkę układa
się na bieżni na drewnianych podkładkach. Po oddzieleniu zgrubionej części szkła przy
piszczeli i przylepiaku rurkę tnie się na odpowiednie odcinki i sortuje według średnicy.

Pręty szklane formuje się w podobny sposób. Te sposoby formowania rurek i prętów

szklanych przez ciągnienie ręczne, pomimo że są proste, wymagają jednak wysokich
kwalifikacji od hutników.

Mechaniczne formowanie rurek i prętów przez ciągnienie może być realizowane różnymi

sposobami, które można podzielić na następujące grupy:

−

metody ciągnienia poziomego – sposób Dannera i Philipsa,

−

metody ciągnienia pionowo do góry – sposób Maetz-Schullera i Korolewa,

−

metody ciągnienia pionowo w dół – sposoby Velo, Hanleina, przelewne,

−

metody mieszane.
Każda z tych metod ma odpowiednie urządzenia służące procesom wytwarzania

wyrobów, z których najważniejszym urządzeniem jest ciągniarka.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

46

Każdy ze sposobów ciągnienia ma swoje zalety i wady, a wiele z nich różni się między

sobą niewielkimi szczegółami technicznymi.

Sposób Dannera ciągnienia rur i prętów jest najpowszechniejszy i polega na poziomym

ciągnieniu rurek i prętów szklanych za pomocą urządzenia mającego piszczel mechaniczną.

Rys. 37. Sposób Dannera ciągnienia rur i prętów [6, s. 288]

Przebieg procesu formowania przebiega następująco: Masa szklana z części wyrobowej

wanny przepływa korytkiem (1) do komory formowania (3) i opada nieprzerwaną strugą na
znajdującą się tam obracającą piszczel mechaniczną (2). Końcówka piszczeli mechanicznej
nałożona na rurę ze stali żaroodpornej wykonana jest z materiału ogniotrwałego i posiada
postać cylindra zakończonego wydłużonym stożkiem. Płynna masa szklana wypływająca na
dyszę piszczeli obracającej się zgodnie z kierunkiem wypływu szkła tworzy walec szklany.
Ponieważ dysza piszczeli ustawiona jest pod kątem do poziomu (do 30°), to następuje
ś

ciekanie masy szklanej ku dolnemu końcowi dyszy, gdzie tworzy się bańka szklana

w wyniku wdmuchiwania przez dyszę piszczeli powietrza. Koniec wytwarzanej bańki odciąga
się poziomo, początkowo ręcznie, a następnie za pomocą odpowiedniej ciągarki (4) i stale
odbiera się w postaci niekończącej się rurki szklanej.

Pomiędzy dyszą a ciągarką ustawioną około 2 m niżej znajduje się bieżnia długości 15–

20 m, po której rolkach przesuwa się rurka szklana. Ciągarka posiada urządzenie do odcinania
rurki.

Pręty szklane formuje się w taki sam sposób, lecz przez dyszę piszczeli nie wtłacza się

powietrza lub na końcówkę piszczeli zamiast dyszy zakłada się pełny trzpień szamotowy.

Metodę Dannera stosuje się do wytwarzania rurek średnicy 2–40 mm przy grubości

ś

cianki do 4–5 mm, a szybkość ciągnienia wynosi od kilku do 100 lub 200 m/min zależnie od

rodzaju szkła, średnicy rurki i grubości ścianki.

Sposób Philipsa ciągnienia rurek i prętów szklanych jest zbliżony do metody Dannera.

Przebiega on w specjalnym piecu – basenie. Urządzenia do formowania rurek i prętów metodą
Philipsa są bardziej skomplikowane i trudniejsze w eksploatacji, a także mają mniejszą
wydajność od maszyn Dannera i dlatego są rzadziej stosowane w przemyśle.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

47

Zasadnicza różnica obydwu metod polega na tym, że płynna masa szklana nie nawija się

na dyszę piszczeli mechanicznej, lecz wpływa do wnętrza obracającego się cylindra
ustawionego pod pewnym kątem do poziomu, powleka jego ścianki wewnętrzne i spływa ku
dołowi tworząc u wylotu cylindra bańkę.

Uformowaną bańkę odciąga się poziomo w postaci nie kończącej się rurki. Pozostałe

elementy urządzeń w metodzie Philipsa są podobne do opisanych przy metodzie Dannera.

Rys. 38. Sposób Philipsa ciągnienia rur i prętów: 1) otwór, 2) palnik, 3) masa szklana, 4) zasuwa [5, s. 289]

Schemat ciągnienia rurek metodą Philipsa przebiega następująco:

Masa szklana przepływa korytkiem do komory formowania → Masa szklana wpływa do
wnętrza obracającego się cylindra → Spływanie masy szklanej ku dołowi cylindra →
Uformowanie bańki u wylotu cylindra → Odciąganie bańki poziome, w postaci niekończącej
się rurki → Przesuwanie rurki szklanej po bieżni → Odciąganie rurek przez ciągniarkę →
Odcinanie rurek o odpowiedniej długości.

Sposób Maetz-Schullera formowania rur i prętów – polega na bezdyszowym pionowym

wyciąganiu do góry i pozwala otrzymywać rury o dużych średnicach (50÷200 mm) i dobrej
jakości. Na poniższym rysunku przedstawiono urządzenie do ciągnienia szkła tą metodą,
w której następuje przepływ masy szklanej z części wyrobowej wanny do okrągłej komory
roboczej, gdzie nastepnie wtłaczane jest powietrze, aby uformować rurę i odpowiednio ją
wyciągnąć. Ostatnim etapem produkcyjnym jest chłodzenie rury chłodnicą wodną.

Szybkość ciągnienia rur tym sposobem wynosi 30÷200 m/h w zależności od średnicy rury

i grubości ścianki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

48

Rys. 39.

Sposób Metz – Schullera ciągnienia rur i prętów: 1) część wyrobowa wanny,
2) przewężenie, 3) komora wyrobowa, 4) dysza szamotowa, 5) metalowa rurka, 6) cebulka
szkła, 7) rura, 8) chłodnica wodna, 9) palniki, 10) ciągarka, 11) dźwignia, 12) komora
[5, s. 290]

Sposób Korolewa formowania rur i prętów odbywa się przez ciągnienie pionowo do góry,

według określonego schematu:

Dysza szamotowa zagłębia się w masę szklaną → Do środka szamotowej dyszy

doprowadzane jest sprężone powietrze → Rozdmuchanie rurek szklanych → Wyciąganie
rurek szklanych za pomocą przenośnika taśmowego → Zarysowanie rurki w górnej części
przenośnika taśmowego → Pękniecie rurki → Przeniesienie rurki na przenośniku nad
pojemnik, rurka wpada do pojemnika.

Na poniższym rysunku przedstawiono urządzenie do formowania rurek i prętów metodą

Korolewa.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

49

Rys. 40.

Sposób Korolewa ciągnienia rur i prętów: 1) masa szklana, 2) dysza szamotowa,
3) wkładka, 4) rurka szklana, 5) przenośnik taśmowy, 6) uchwyty, 7) przenośnik,
8) zębatka, 9) pojemnik, [5, s. 290]

Do grupy metod mechanicznego formowania rur i prętów przez ciągnienie ich pionowo

w dół należy jeszcze metoda Velo. Poniżej przestawiono urządzenie do ciągnienia rurek
sposobem Velo, który to sposób przebiega według następującego schematu technologicznego:

Masa szklana z części wyrobowej wanny wypływa przez dyszę → Formowanie

wydłużonej bańki → Spłyniecie bańki w dół w postaci rurki → Ciągnienie rurki pionowo
w dół → Przygięcie rurki w stanie plastycznym do poziomu →Ciągnienie rurki przez
ciągniarkę.

Rys. 41.

Sposób Velo ciągnienia rur i prętów: 1) masa szklana, 2) dysza, 3) trzpień, 4) piszczel,
5) bańka szkła [5, s. 292]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

50

Ostatnim z opisywanych sposobów ciągnienia rurek i prętów jest sposób przelewny, który

przypomina nieco sposób Velo, gdyż i tutaj masa szklana z komory wyrobowej spływa przez
pierścieniowy przelew i muflę szamotową w dół, gdzie jest odciągana w postaci rurki do
poziomu, a następnie ciągnięta i cięta na odpowiednie odcinki.

Rys. 42. Sposób przelewny formowania rur i prętów: 1) komora wyrobowa, 2) przelew, 3) mufla

szamotowa, 4) cebula szkła, [5, s. 292]

Istnieją jeszcze inne, mniej rozpowszechnione sposoby formowania rurek i prętów ze

szkieł specjalnych, w tym ze szkła krzemionkowego, w których wykorzystuje się fragmenty
omówionych sposobów. Na przykład formowanie rur sposobem Hanleina jest podobne do
sposobu Velo z tym, że masę szklaną topi się w tyglu.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.

Jak zdefiniujesz formowanie włókna szklanego metodą rozwłókniania?

2.

Jakimi metodami rozwłóknia się masę szklaną?

3.

Na czym polega metoda wirówkowo-dyszowa rozwłókniania masy szklanej?

4.

Jak przebiega proces rozwłókniania masy szklanej metodą wirówkową?

5.

Na czym polega metoda łączona rozwłókniania masy szklanej?

6.

W jaki sposób przebiega metoda dwustopniowego rozciągania włókien szklanych?

7.

Jak przebiega metoda jednostopniowego rozciągania włókien szklanych?

8.

Jakie znasz parametry jednostopniowego rozciągania włókien szklanych?

9.

Jaki znasz najprostszy sposób otrzymywania rurek i prętów szklanych?

10.

Jakie zasady obowiązują podczas ręcznego formowania rurek?

11.

Jakie są etapy ręcznego formowania rurek?

12.

Jakie są sposoby mechanicznego formowania rurek i prętów szklanych?

13.

Jak przebiega proces produkcji rurek i prętów metodą Dannera?

14.

Jakie urządzenia stosujemy do produkcji rur metodą Dannera?

15.

Na czym polega sposób formowania rur metodą Philipsa?

16.

Jak przebiega formowanie rur i prętów sposobem Metz – Schullera?

17.

Jakie znasz urzadzenie stosowane do metody Metz – Schullera?

18.

Na czym polega sposób Korolewa ciągnienia rur i prętów szklanych?

19.

Jak przebiega proces formowania rur metodą Velo?

20.

Jakie urządzenia są stosowane podczas wytwarzania rur metodą Velo?

21.

Na czym polega sposób przelewny ciągnienia rur i prętów szklanych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

51

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj porównania metod formowania włókien szklanych techniką jedno- i dwustopniową.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

odszukać w poradniku dla ucznia opisy technik formowania włókien szklanych,

2)

dokonać analizy treści,

3)

dokonać porównania metod formowania.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier,

−

ołówki,

−

katalogi, normy, poradniki,

−

broszury maszyn i urządzeń,

−

dokumentacja techniczna maszyn i urządzeń,

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 2

Dokonaj oceny jakościowej włókien szklanych formowanych różnymi metodami.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

zapoznać się z materiałem nauczania dotyczącym oceny jakości włókien szklanych,

2)

zapoznać się z instrukcją wykonania ćwiczenia,

3)

ocenić jakość włókien szklanych.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier,

−

ołówki,

−

włókna szklane, formowane różnymi metodami,

−

instrukcja wykonanie ćwiczenia,

−

stanowisko pracy z mikroskopem,

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 3

Dokonaj formowania rurki szklanej za pomocą piszczeli.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

zapoznać się z materiałem nauczania dotyczącym formowania rur sposobem ręcznym,

2)

przygotować stanowisko pracy,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

52

3)

zapoznać się z instrukcjami,

4)

założyć odzież ochronną,

5)

wykonać ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier,

−

ołówki,

−

narzędzia do ręcznego formowania rur szklanych,

−

instrukcja wykonania ćwiczenia, instrukcja stanowiskowa, instrukcja bhp,

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1)

zdefiniować formowanie włókna szklanego metodą rozwłókniania?

2)

określić metody rozwłóknia masy szklanej?

3)

scharakteryzować metodę wirówkowo-dyszową rozwłókniania masy
szklanej?

4)

scharakteryzować proces rozwłókniania masy szklanej metodą
wirówkową?

5)

scharakteryzować metodę łączoną rozwłókniania masy szklanej?

6)

scharakteryzować proces dwustopniowego rozciągania włókien
szklanych?

7)

scharakteryzować proces jednostopniowego rozciągania włókien
szklanych?

8)

określić parametry jednostopniowego rozciągania włókien szklanych?

9)

określić sposoby otrzymywania rurek i prętów szklanych?

10)

określić zasady obowiązujące podczas ręcznego formowania rurek?

11)

określić etapy produkcyjne ręcznego formowania rurek?

12)

określić sposoby mechanicznego formowania rurek i prętów
szklanych?

13)

scharakteryzować proces produkcji rurek i prętów metodą Dannera?

14)

określić urządzenia wykorzystywane przy produkcji rurek metodą
Dannera?

15)

scharakteryzować sposób formowania rur metodą Philipsa?

16)

określić przebieg formowania rur i prętów sposobem Metz –
Schullera?

17)

określić urządzenia stosowane do metody Metz – Schullera ciągnienia
rur i prętów?

18)

scharakteryzować proces ciągnienia rur i prętów szklanych sposobem
Korolewa?

19)

scharakteryzować proces formowania rur metodą Velo?

20)

określić urządzenia stosowane do ciągnienia rur metodą Velo?

21)

scharakteryzować sposób przelewnego ciągnienia rur i prętów
szklanych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

53

4.5.

Kontrola jakości formowanych wyrobów

4.5.1. Materiał nauczania

Odprężanie wyrobów ze szkła formowanych różnymi technikami

Odprężaniem nazywamy technologiczny proces zmniejszania do nieprzekraczalnego

maksimum trwałych naprężeń powstałych w szkle podczas wytwarzania wyrobów.

Naprężeniami nazywamy najogólniej siły ściskające lub rozciągające działające na

uformowany wyrób szklany. Naprężenia w szkle mogą być spowodowane:

−

działaniem zewnętrznych czynników mechanicznych i termicznych,

−

zbyt szybkim i nierównomiernym chłodzeniem,

−

niejednorodnością chemiczną,

−

warstwą dyfuzyjną w szkle,

−

różnicą współczynnika rozszerzalności cieplnej na złączach szkło-szkło, szkło-metal,
szkło-ceramika.
Naprężenia w szkle mogą powstać jedynie w ściśle określonym zakresie lepkości szkła,

gdy cząsteczki szkła są odpowiednio ruchliwe.

Rozróżnia się naprężenia przemijające i trwałe. Naprężenia przemijające wywołane są

działaniem sił zewnętrznych lub obecnością gradientu temperaturowego. Zanikają po ustaniu
siły, względnie po wyrównaniu się temperatury.

Naprężenia trwałe, spowodowane są szybkim, nierównomiernym chłodzeniem w zakresie

temperatury transformacji, zwane są naprężeniami termicznymi i występują w szkle przy
nieobecności sił zewnętrznych i różnicy temperatur. Naprężenia mogą być usunięte tylko
w procesie odprężania. Naprężenia trwałe, wywołane niejednorodnością chemiczną szkła lub
różnicą współczynników rozszerzalności cieplnej nie mogą być często usunięte nawet
w procesie odprężania.

Właściwe odprężanie jest ograniczone pewnymi wartościami. Dla każdego rodzaju szkieł

istnieją bowiem pewne wartości lepkości, poniżej lub powyżej których naprężenia trwałe
w szkle powstawać nie mogą. Graniczne temperatury odpowiadające maksymalnej lub
minimalnej lepkości szkła, przy których powstawanie względnie usuwanie trwałych naprężeń
jeszcze jest praktycznie możliwe nazywamy górną i dolną temperaturą odprężania.

Proces odprężania dzieli się na cztery następujące stadia:
A.

ogrzanie lub ostudzenie wyrobów do tzw. optymalnej temperatury odprężania,

B.

usuwanie naprężeń w optymalnej temperaturze odprężania,

C.

powolne studzenie do dolnej temperatury odprężania,

D.

szybkie, bezpieczne studzenie do temperatury pokojowej.
Pierwsze stadium – ogrzewanie lub studzenie – ma na celu doprowadzenie wyrobów

szklanych do optymalnej temperatury odprężania. Za optymalną temperaturę odprężania
uważa się temperaturę, przy której łączny czas dwóch następnych stadiów, jest najkrótszy.
Czas trwania tego stadium zależy od temperatury wyrobów bezpośrednio przed odprężeniem.
Dla wyrobów dmuchanych i wytłaczanych czas ten przyjmuje się w granicach 5–10 minut.

Drugie stadium – usuwanie naprężeń – jest to przetrzymywanie wyrobów odpowiednio

długo w optymalnej temperaturze odprężania. W większości przypadków optymalną
temperaturą odprężania jest górna temperatura odprężania, przy której czas usuwania
naprężeń trwa 15 minut. Dla zwykłych szkieł każde obniżenie temperatury usuwania naprężeń
o 8–12

0

C powoduje podwojenie czasu trwania tego procesu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

54

Trzecie stadium – powolne studzenie – jest to bardzo ostrożne studzenie szkła do dolnej

temperatury odprężania. W zakresie tym, wskutek zbyt szybkiego studzenia szkła mogą
powstawać ponownie naprężenia trwałe. Szybkość studzenia do dolnej temperatury
odprężania powinna tak przebiegać, aby nie przedłużając niepotrzebnie czasu tego procesu nie
spowodować jednocześnie powstawania nowych naprężeń trwałych.

Istnieją dwa zasadnicze sposoby powolnego studzenia:

−

studzenie ze stałą szybkością,

−

studzenie ze stopniowo wzrastającą szybkością.
Przy pierwszym sposobie szkło po usunięciu naprężeń jest studzone, aż do dolnej

temperatury odprężania ze stałą szybkością. Przy sposobie drugim dla stopniowego
podwyższania szybkości studzenia wykorzystuje się zjawisko wzrostu lepkości wraz ze
spadkiem temperatury. Sposób drugi z punktu widzenia teoretycznego jest sposobem
skuteczniejszym, ze względu jednak na praktyczne trudności jest on mniej rozpowszechniony.

Czwarte stadium – szybkie studzenie – ma na celu ostudzenie szkła do temperatury

otoczenia. Prędkość ta powinna być możliwie największa pod Warunkiem jednak, że
powstające w czasie studzenia naprężenia nie przekroczą wytrzymałości szkła.

Odprężanie wyrobów ze szkła odbywa się wg krzywej odprężania przedstawionej na

poniższym rysunku 43.

Rys. 43. Krzywa odprężania [5, s. 327]

Proces odprężania przeważnie przebiega w odprężarkach tunelowych, komorowych,

muflowych i recyrkulacyjnych.

Każda odprężarka tunelowa składa się z ceramicznej komory roboczej (tzw. tunelu),

systemu ogrzewania i odciągu spalin. Wyroby szklane umieszczane są w komorze roboczej na
ż

aroodpornym transporterze, w którym na specjalnych rolkach przesuwają się wzdłuż tunelu,

gdzie wyroby są odpowiednio nagrzewane, a następnie powolnie chłodzone.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

55

Cykl pracy odprężarki jest następujący:

−

rozgrzew do temperatury odprężania (2-4h)

−

napełnianie tunelu wyrobami (5-6h),

−

odprężanie, ochładzanie i rozładunek (3-5h).
Odprężarki mogą być ogrzewane gazowo lub elektrycznie.

Rys. 44. Odprężarka tunelowa ceramiczna: 1 – wózki, 2 – palniki, 3 – tunel, 4 – kanał pod tunelem. [2 ,s . 221]

Przy ręcznym formowaniu produkcja wyrobów jest ilościowo niewielka, natomiast

asortyment wyrobów jest duży. Produkuje się jednocześnie wyroby o zróżnicowanych
grubościach ścianek i den, o różnych kształtach i wielkościach oraz z mas szklanych
barwionych, o różnym składzie chemicznym, a zatem o różnej temperaturze odprężania
i mięknięcia szkła. Do dozoru technicznego należy więc właściwy dobór wyrobów do jednej
odprężarki w celu maksymalnego wykorzystania powierzchni taśmy i ustalenie dla tych
wyrobów wspólnego optymalnego reżimu odprężania.

W praktyce przemysłowej górną temperaturę odprężania przyjmuje się o prawie 30 °C

niższą od temperatury mięknięcia szkła, zapobiegając deformacji wyrobów. W przypadku
odprężania wyrobów z różnych szkieł temperaturę odprężania przyjmuje się w stosunku do
szkła o najniższej temperaturze mięknięcia. Taki reżim temperatury odprężania wymaga
jednak odpowiednio dłuższego czasu odprężania. Przy produkcji wyrobów okazjonalnych,
unikatowych, wielowarstwowych, wykonywanych z różnobarwnych mas szklanych,
wieloczęściowych, klejonych na gorąco i zdobionych niektórymi sposobami hutniczymi
odprężanie odbywa się w odprężarkach komorowych elektrycznych, które zapewniają lepsze
warunki bardziej precyzyjnego odprężania niż odprężarki tunelowe.

Specyficzne cechy produkcji opakowań szklanych, związane z mechanizacją formowania,

stworzyły potrzebę ciągłego procesu odprężania. Do tego celu służą odprężarki taśmowe do
odprężania wyrobów masowej produkcji, a do takiej należy produkcja opakowań szklanych.

Odprężarki do odprężania opakowań szklanych mogą być ogrzewane paliwami płynnymi,

gazowymi lub energia elektryczną. Przekazywanie ciepła może odbywać się bezpośrednio lub
pośrednio (odprężarki muflowe) i przez wymuszoną cyrkulację. W tym ostatnim przypadku
zmierza się do równomiernego rozłożenia temperatury w przekroju poprzecznym odprężarki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

56

Najbardziej dogodna, prosta i efektywna w eksploatacji jest odprężarka ogrzewana
elektrycznie, np. Cobelcomex, której konstrukcja pozwala na zmianę ogrzewania na gazowe,
a nawet po wymianie palników możliwe jest użycie paliwa płynnego. Nowoczesne odprężarki
stanowią integralny element linii automatycznie wytwarzającej opakowania szklane i jako
takie zawierają z jednej strony uzupełniający element w postaci transportera poprzecznego,
z którego ustawiarka lub zgarniacz wprowadza uformowane wyroby na taśmę, a z drugiej –
odbieracz wyrobów odprężonych w postaci stołu zwalniającego lub przekaźnikowego.

Odprężarki z cyrkulacyjną lub konwekcyjną wymianą powietrza charakteryzują się tym,

ż

e wywołuje się w nich poprzeczny ruch powietrza w celu wyrównania temperatury.

Wentylatory cyrkulacyjne zapewniają wyrównywanie temperatury w przekroju poprzecznym i
podłużnym poszczególnych sekcji odprężarki. W celu utrzymania wymaganej krzywej
temperaturowej odprężarki wyposażone są poza instalacjami ogrzewającymi, w urządzenia
chłodzące w postaci wentylatorów.

Szkło płaskie powstające w różnych technikach formowania opuszcza ostatnie stadium

topienia, a wytworzona taśma szklana na wałkach przesuwa się do odprężarki, przy czym
pracownicy muszą uważać, aby nie uszkodzić powierzchni taśmy. Znane są rozwiązania
zapobiegające uszkodzeniu powierzchni taśmy, np. przez stosowanie transportu
pneumatycznego.

Odprężarki te podzielone są na kilka stref, w których można regulować wzdłużnie

i poprzecznie temperaturę taśmy, różnica temperatury na szerokości taśmy nie przekracza 5ºC.
Cały proces odprężania jest sterowany automatycznie.

Do oceny naprężeń w opakowaniach szklanych służą polaryskopy z dużym polem

obserwacji, pozwalające na ocenę jakościową, lub polarymetry z kompensatorem Berecka lub
Senarmonta, umożliwiające ilościowe określenie naprężeń.

Dla poszczególnych rodzajów szkieł wielkość naprężeń przewidują polskie normy:

−

szklany sprzęt laboratoryjny 100 nm/cm,

−

rurociągi i aparatura przemysłowa 100 nm/cm,

−

rurki płaksie termometryczne ze szkła sodowo-potasowego 200 nm/cm,

−

rurki aparaturowe o grubości do 1 mm 150 nm/cm,

−

rurki aparaturowe o grubości powyżej 1 mm 200 nm/cm,

−

balony szklane do celów oświetleniowych 90 nm/cm,

−

opakowania szklane 100 nm/cm,

−

butelki do krwi 105 nm/cm.

Wady formowania wyrobów ze szkła

Z uwagi na bardzo precyzyjną technologię produkcji włókna szklanego wymaga ono

szczegółowej kontroli jakości surowców, półproduktów i produktu końcowego.

Do wad podczas produkcji włókna szklanego należą, m.in.:

−

nieodpowiednia wytrzymałość na rozrywanie,

−

rozwłóknianie i rozsyp włókien w czasie ciecia,

−

nieprawidłowe sklejenie włókien,

−

nieodpowiednio sprężysty materiał włókna,

−

nieodpowiednia liczba skrętów na jednostkę długości włókna.

W szkle float wady masy występują dość rzadko, dzięki stosowaniu dobrej jakości

surowców i właściwego prowadzenia procesu topienia. Częściej natomiast można spotkać

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

57

wady formowania charakterystyczne dla metody float, tj. spowodowane zanieczyszczeniami
kąpieli cynowej, kontaktem taśmy szklanej z wałami oraz jej rozciąganiem przy wytwarzaniu
szkła grubego poniżej grubości równowagowej.

Kontrola jakości szkła obejmuje badania prowadzone bezpośrednio w procesie

produkcyjnym, mające na celu odpowiednie ustawienie operacji rozkroju oraz badania
laboratoryjne, których celem jest szczegółowa identyfikacja wad i grupyfikacja ich do różnych
zastosowań.

W procesie produkcyjnym kontrolę jakości szkła prowadzi się w sposób automatyczny za

pomocą nowoczesnych urządzeń.

Wady jakości szkła walcowanego opisuje polska norma PN-78/B-13050 dla szkła

wzorzystego i surowego oraz PN-79/B-13051 dla szkła zbrojonego. Wymagania w tych
rodzajach szkieł dotyczą kształtu, wymiarów (szerokość, długość, grubość), barwy,
nagromadzenia wad masy szklanej oraz wykonania. Do wad wykonania zalicza się
młodkowatości powierzchni, odbicie wzoru na gładkiej powierzchni, szczerby i odpryski oraz
odkształcenie wzoru. Zgodność z normą określają badania kształtu i wymiarów, oględziny
zewnętrzne, sprawdzenie krajalności i sprawdzenie odporności chemicznej na działanie wody.

Wady wyrobów szkła gospodarczego i opakowań szklanych oraz niektóre ze sposobów

ich zapobiegania zestawiono w tabeli.

Tabela 4. Wady wykonania wyrobów. [6 ,s .327]

Rodzaj wady

Przyczyny powstania

Sposoby zapobiegania

Wyraźna różnica
grubości ścianki

—

złe rozłożenie masy szklanej
w bańce,

—

nierównomierne

nabranie

porcji masy szklanej na bańkę,

—

złe przygotowanie porcji szkła
za pomocą kształtownika,

—

podnieść

kwalifikacje

hutników,

Owalność
okrągłych naczyń

—

przedwczesne wyjęcie wyrobu
z formy,

—

niejednakowe zwilżanie całej
formy wodą,

—

nieumiejętne wyjęcie wyrobu
z formy,

—

przestrzegać właściwego czasu
formowania wyrobu,

—

jednakowo

zwilżać

formę

wodą,

Niegładka
i

porysowana

powierzchnia
szkła

—

zwilżenie formy brudną wodą,

—

nieumiejętne obracanie wyrobu
w formie,

—

niewłaściwie wypalona forma,

—

kontrola form,

Nieodpowiedni
kształt
powierzchni

—

wyrobu niedodmuchane,

—

wypalone formy,

—

zwiększyć

liczbę

otworów

w formie,

—

wymienić formy,

Nierównomierne
rozłożenie kropli
szkła i pęcherze
powietrzne

—

nieumiejętne

nabranie

i ukształtowanie kropli szkła,

—

niewłaściwa atmosfera pieca
szklarskiego,

—

podnieść

kwalifikacje

zawodowe hutników,

—

- kontrola pieców szklarskich,

Niesymetryczne
wystrzeganie
obrzeża wyrobu,
innych

—

nieumiejętne wystrzeganie,

—

zbyt twarde szkło,

—

nieumiejętne

przyklejanie

elementów do wyrobu,

—

podnieść

kwalifikacje

zawodowe hutników,

—

dobrze wygrzewać elementy
wyrobu,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

58

elementów
Ś

lady

po

odcinaniu
nożycami

—

zbyt

duża

lepkość

masy

szklanej,

—

złe lub tępe nożyce,

—

zmniejszyć lepkość szkła przez
podniesienie temperatury masy
szklanej,

—

zmienić nożyce,

Przełożone szkła

—

zbyt

duża

lepkość

masy

szklanej,

—

nieodpowiednio ukształtowana
porcja szkła,

—

zmniejszyć lepkość szkła przez
podniesienie temperatury masy
szklanej,

—

podnieść

kwalifikacje

zawodowe hutników,

Niegładka
powierzchnia
szkła

—

zbyt zimne formy,

—

zbyt krótkie szkło,

—

utrzymywać

właściwą

temperaturę form,

—

zwiększyć

długość

technologiczną szkła,

Zmarszczki

na

powierzchni
szkła

—

zbyt

gorące

formy

i wytłocznik,

—

zwiększyć

intensywność

chłodzenia form,

Ź

le

ukształtowane
obrzeże

—

zbyt

duża

lepkość

masy

szklanej,

—

szkło zbyt krótkie,

—

niewystarczająca porcja masy
szklanej,

—

zwiększyć

porcję

masy

szklanej,

—

zmniejszyć

lepkość

przez

podniesienie temperatury masy
szklanej,

—

zwiększyć

długość

technologiczną szkła,

Zbyt grube dno

—

nadmierna

porcja

masy

szklanej,

—

zmniejszyć

porcję

masy

szklanej,

Mikrospękania
skośne

lub

powierzchniowe

—

zimna forma i wytłocznik lub
pierścień dociskowy,

—

zbyt krótkie szkło,

—

zmniejszyć

intensywność

chłodzenia

formy

i wytłocznika,

—

zwiększyć

długość

technologiczną szkła,

Podłużne
pęknięcia
obrzeży
wyrobów

—

tłoczenie

krzepnącej

masy

szklanej,

—

wadliwa

stożkowatość

wytłocznika,

—

wytłaczać wyroby z cieplejszej
masy szklanej,

—

poprawić

stożkowatość

wytłocznika,

Szwy

na

powierzchni
szkła

—

niedostateczne

dociśniecie

części składowych formy,

—

złe

dopasowanie

części

składowych formy,

—

częściowe zużycie formy,

—

dokładnie dopasować części
formy i zamykać,

—

mechanicznie

dopasować

części form lub naprawić
formy,

Plamy

na

powierzchni
szkła

—

ź

le oczyszczone powierzchnie

robocze form,

—

częstsza

kontrola

form

przygotowanych do produkcji,

Krzywe wyroby

—

przedwcześnie, tj. za gorące
wyroby wyjęte z formy,

—

wyroby

nieumiejętnie

kształtowane po termicznym
polerowaniu,

—

podnieść

kwalifikacje

zawodowe hutników,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

59

Obrzeża
nierównoległe do
podstawy

—

wyroby w czasie szlifowania
nie są utrzymywane w pozycji
prostopadłej do powierzchni
tarczy lub taśmy ściernej,

—

częstsza kontrola,

Ostre krawędzie
przy obrzeżu

—

niedokładne

zbieranie

krawędzi,

—

częstsza kontrola,

Obrzeże

zbyt

grube w stosunku
do

ś

cianek

wyrobu

lub

zawinięte

—

zbyt długi czas przebywania
wyrobu w ogniu,

—

zbyt silny strumień ognia,

—

częstsza

kontrola

i ograniczenie czasu zatapiania
do potrzebnego minimum,

—

zmniejszenie ilości powietrza
dozowanego do spalania gazu,

Pęcherze gazowe
w obrzeżu

—

nadmiar

tlenu

przy

płomieniowym obcinaniu kap,

—

zmniejszenie

ilości

tlenu

dozowanego do spalania gazu,

Szczerby

—

niejednakowa

granulacja

ziaren,

—

kontrola granulacji ziaren,

Rysy
i

zadrapania

powierzchni
szkła

—

ź

le myte wyroby,

—

dokładne mycie,

—

zwrócenie uwagi, aby wyroby
podczas transportu nie ocierały
się o siebie,

Pojemność
niezgodna
z oznaczoną.

—

ź

le odmierzona ilość wody

w pojemniku wzorcowym,

—

niedostatecznie

dociskanie

wyrobu w chwili znakowania.

—

przestrzegać

dokładnie

instrukcji

znakowania

wyrobów.

Przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony
środowiska podczas formowania wyrobów ze szkła.

Zagrożenia zdrowia i życia ludzkiego występujące w przemyśle szklarskim obejmują

wszystkie typowe przypadki związane w produkcją przemysłową. Niezależnie od tego
dochodzą dodatkowe elementy związane integralne ze specyfiką tej branży.

Do podstawowych zagrożeń podczas procesów formowania dla osób pracujących na tych

stanowiskach należą:

−

promieniowanie cieplne, emitowane przez piece topliwe, pomocnicze oraz formowane
szkło, powoduje podniesienie temperatury powietrza w halach fabrycznych –
w zależności od pory roku o 30–60ºC.
Niezależnie od podniesienia tej temperatury część osób pracujących przy węzłach

formowania narażona jest na bezpośrednie oddziaływanie promieniowania podczerwonego.
Praca w podwyższonych temperaturach prowadzi do przegrzania organizmu. Skutkiem tego są
zmiany w układzie krążenia oraz gwałtowna utrata wody w postaci potu, co może
spowodować odwodnienie organizmu i zagęszczenie krwi.

Duże źródła promieniowania wpływają również na osłabienie wzroku lub jego utratę.

−

pary, gazy i pyły przedostające się do ustroju, wywołujące zaburzenia w przemianie
materii, strukturze komórek i tkanek u osób zarażonych na działanie tych czynników
poprzez surowce, paliwa i płynną masę szklaną.

−

wybuchy mieszanki gazowej, będące najsilniejszym czynnikiem zagrożeń dla osób
pracujących przy formowaniu wyrobów szklanych.
Dla środowiska naturalnego ze strony przemysłu szklarskiego można wymienić

nastepujace zagrożenia:

−

emisja pyłów i gazów,

−

ś

cieki,

−

utylizacja odpadów produkcyjnych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

60

4.5.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.

Jak zdefiniujesz proces odprężania wyrobów?

2.

Jakie znasz stadia odprężania wyrobów szklanych?

3.

Jakie znasz rodzaje odprężarek?

4.

Jak przebiega cykl pracy odprężarki tunelowej?

5.

W jakim celu przeprowadza się proces odprężania wyrobów szklanych?

6.

Jakie urządzenia służą do oceny naprężeń w szkle?

7.

Jakie znasz wady produkcyjne włókien szklanych?

8.

Jakie wady formowania najczęściej występują w szkle płaskim?

9.

Jakie są przyczyny powstawania wad w wyrobach gospodarczych i opakowaniach
szklanych?

10.

Jak zapobiegać wadom wyrobów gospodarczych i opakowań szklanych?

11.

W jakim celu przeprowadza się kontrolę jakości wyrobów szklanych?

12.

Jakie zagrożenia dla pracowników występują podczas formowania wyrobów?

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie kolekcji opakowań szklanych rozpoznaj wady formowania oraz określ

sposoby ich eliminacji.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

odszukać w poradniku dla ucznia opis wad formowania opakowań szklanych,

2)

dokonać oględzin zewnętrznych opakowań szklanych,

3)

rozpoznać wady wyrobów,

4)

określić sposoby eliminacji wad.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier,

−

ołówki,

−

kolekcja opakowań szklanych,

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 2

Przeprowadź

proces

odprężenia

wyrobu

szklanego

w

piecu

elektrycznym,

laboratoryjnym, a następnie oceń jakość odprężenia wyrobu za pomocą polorymetru.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

zapoznać się z materiałem nauczania dotyczącym procesu odprężania wyrobów
szklanych,

2)

zapoznać się z instrukcją wykonania ćwiczenia,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

61

3)

założyć odzież ochronną,

4)

przeprowadzić proces odprężania wyrobu,

5)

ocenić jakość odprężania wyrobu.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier,

−

ołówki,

−

wyrób ze szkła,

−

instrukcja ćwiczeniowa, instrukcja obsługi pieca, instrukcja stanowiskowa bhp,

−

poradnik dla ucznia,

−

polorymetr.

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 3

Sprawdź zgodność z dokumentacją wyrobu szklanego – formowanego sposobem

ręcznym.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

zapoznać się z materiałem nauczania, dotyczącym ręcznego formowania wyrobów,

2)

dokonać analizy dokumentacji wyrobu,

3)

zapoznać się z instrukcją wykonania ćwiczenia,

4)

sprawdzić zgodność wyrobu z dokumentacją.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier,

−

ołówki,

−

wyrób szklany,

−

instrukcja wykonania ćwiczenia,

−

przyrządy pomiarowe,

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 4

Wykreśl krzywą odprężenia dla wyrobów grubościennych formowanych ręcznie oraz dla

opakowań szklanych. Wyjaśnij różnice pomiędzy krzywymi odprężenia.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

odszukać w materiale nauczania treści dotyczących odprężenia wyrobów szklanych,

2)

dokonać analizy treści,

3)

wykreślić krzywe odprężenia,

4)

wyjaśnić różnice pomiędzy krzywymi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

62

−

ołówek,

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1)

zdefiniować proces odprężania wyrobów?

2)

określić stadia odprężania wyrobów szklanych?

3)

rozróżniać rodzaje odprężarek?

4)

określić cechy odprężonych wyrobów szklanych?

5)

określić urządzenia służące do oceny naprężeń w szkle?

6)

rozpoznać wady włókien szklanych?

7)

określić wady formowania najczęściej występujące w szkle płaskim?

8)

określić przyczyny powstawania wad w wyrobach gospodarczych
i opakowaniach szklanych?

9)

określić sposoby zapobiegania wadom formowania wyrobów
gospodarczych i opakowań szklanych?

10)

określić cel przeprowadzania kontroli jakościowej wyrobów
szklanych?

11)

określić zagrożenia dla pracowników podczas formowania wyrobów
szklanych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

63

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1.

Przeczytaj uważnie instrukcję.

2.

Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.

3.

Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.

4.

Test zawiera 22 zadania. Do każdego zadania dołączone są 4 możliwości odpowiedzi.
Tylko jedna jest prawidłowa.

5.

Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.

6.

Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.

7.

Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie
na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.

8.

Na rozwiązanie testu masz 60 minut.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

64

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1.

Etap formowania wyrobów ze szkła następuje po procesie
a)

odprężania szkła.

b)

studzenia masy szklanej.

c)

krystaliazcji masy.

d)

hartowania szkła.

2.

Końcowym etapem formowania jest
a)

wytop masy szklanej.

b)

pobranie masy szklanej.

c)

wydzielenie określonej porcji masy szklanej.

d)

utrwalenie kształtu.

3.

Metodą float są formowane
a)

szkła techniczne.

b)

szkła gospodarcze.

c)

szkła budowlane.

d)

opakowania szklane.

4.

Operacja polegająca na nadaniu połysku i gładkości powierzchni wyrobom wytłaczanym to
a)

formowanie.

b)

odprężanie.

c)

zatapianie obrzeży.

d)

polerowanie ogniowe.

5.

Rozszerzalność cieplna szkła wpływa na wady w procesie formowania wyrobów
w postaci
a)

mikropęknięć.

b)

zarysowań.

c)

młotowatości.

d)

porowatości.

6.

Ś

rodek spieniający do produkcji szkieł piankowych, to

a)

skaleń.

b)

miał węglowy.

c)

potaż.

d)

biel cynkowa.

7.

Urządzenie stosowane do produkcji szkła płaskiego zbrojonego, to
a)

ciągarka bezdyszowa.

b)

stół walcowniczy.

c)

ciągarka dyszowa.

d)

walcarka uniwersalna.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

65

8.

W pusty blok schematu przedstawiającego linię produkcyjną pewnego szkła budowlanego
należy wpisać

a)

komora plimeryzująca.

b)

urządzenie do spawania.

c)

wanna z kąpielą cynową.

d)

piec do spieniania.

9.

Szkło płaskie z wtopioną siatką stalową to szkło

a)

wzorzyste.

b)

opakowe.

c)

zbrojone.

d)

profilowe.

10.

Na schemacie przedstawiono urządzenie do produkcji szkła płaskiego metodą
a)

pionową bezdyszową.

b)

float.

c)

pionową dyszową.

d)

poziomą bezdyszową.

11.

Na rysunku przedstawiono proces formowania szkła metodą
a)

prasowania.

b)

ciągnienia.

c)

spieniania.

d)

rozwłókniania.

12.

Formowanie ręczne wyrobów ze szkła przeprowadzamy za pomocą

a)

automatu.

b)

półautoautomatu.

c)

wytłocznika.

d)

piszczeli.

Piec

wannowy

Urządzenie
do podawania
masy szklanej

Odprężarka
tunelowa

Urządzenie
do rozkroju
szkła

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

66

13.

Ilość osób pracujących w zespole hutniczym podczas ręcznego formowania wyrobów
zależy od
a)

kształtu wyrobu.

b)

wymiaru wyrobu.

c)

masy wyrobu.

d)

pojemności wyrobu.

14.

Proces jednorazowego nalania z pieca za pomocą łyżki masy szklanej do otwartej formy
nazywamy
a)

odlewaniem.

b)

wytłaczaniem.

c)

rozdmuchiwaniem.

d)

spienianiem.

15.

Odlewanie odśrodkowe przebiega w
a)

szybkoobracajacej się formie.

b)

walcarce.

c)

studni podmaszynowej.

d)

wytłoczniku.

16.

Metoda ciągnienia rur i prętów ze szkła poziomo, to
a)

Philipsa.

b)

Korolewa.

c)

Przelewna.

d)

Maetz-Schullera.

17.

Podstawowym elementem urządzenia do produkcji rur i prętów metodą Dannera jest:
a)

trzpień.

b)

przelew.

c)

dysza szamotowa.

d)

piszczel mechaniczna.

18.

Na rysunku obok przedstawiono formowanie rur sposobem
a)

Velo.

b)

Dannera

c)

Przelewnym.

d)

Odśrodkowym.

19.

Głównym elementem metody jednostopniowej produkcji włókna szklanego jest
a)

łódka platynorodowa.

b)

preform ze szkła.

c)

dysza Dannera.

d)

piszczel Velo.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

67

20.

Na rysunku przedstawiono krzywą odprężania. Powolne studzenie wyrobu do dolnej
temperatury odprężania wskazuje etap
a)

A.

b)

B.

c)

C.

d)

D.

21.

Do oceny jakościowej naprężeń w opakowaniach szklanych służy
a)

polaryskop.

b)

polaryzator.

c)

mikroskop wysokotemperaturowy.

d)

mikroskop polaryzacyjny.

22.

Proces odprężania wyrobów szklanych ma na celu
a)

usunięcie smug w szkle.

b)

usunięcie mikrospękań w szkle.

c)

usuniecie pęcherzy w szkle.

d)

usuniecie naprężeń w szkle.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

68

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko.............................................................................................................................

Formowanie wyrobów szklarskich

Zakreśl poprawną odpowiedź.

Nr

zadania

Odpowiedź

Punkty

1

a

b

c

d

2

a

b

c

d

3

a

b

c

d

4

a

b

c

d

5

a

b

c

d

6

a

b

c

d

7

a

b

c

d

8

a

b

c

d

9

a

b

c

d

10

a

b

c

d

11

a

b

c

d

12

a

b

c

d

13

a

b

c

d

14

a

b

c

d

15

a

b

c

d

16

a

b

c

d

17

a

b

c

d

18

a

b

c

d

19

a

b

c

d

20

a

b

c

d

21

a

b

c

d

22

a

b

c

d

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

69

6.

LITERATURA

1.

Bosakirski M.: Szklarstwo budowlane. Arkady, Warszawa1987

2.

Chabrowski L., Nowotny W.: Piece szklarskie. Państwowe Wydawnictwa Szkolnictwa
Zawodowego, Warszawa 1966

3.

Faustyn R.: Maszyny i urządzenia w przemyśle szklarskim. WSiP, Warszawa 1980

4.

Nowotny W.: Technologia szkła. cz. 2. WSiP, Warszawa 1986

5.

Praca zbiorowa: Technologia szkła I. Arkady, Warszawa 1987

6.

Praca zbiorowa: Technologia szkła II. Arkady, Warszawa 1987

7.

Wójcicki J.(red.): Technologia szkła 2. Arkady, Warszawa1987

8.

Ziemba B.(red.): Technologia szkła 1. Arkady, Warszawa1987