1.Informacje ogólne oraz charakterystyka produktu.

Nasz projekt będzie przedstawiał produkcje szkła artystycznego. Skupimy się głównie na szkle wytwarzanym ręcznie.

Szkło artystyczne (szkło zdobione) – kształtuje się na gorąco z masy płynnej. Wyroby szklane dekoruje się m.in. emaliami i złoceniem, szlifowaniem, grawerowaniem oraz rysowaniem diamentem.

Współcześnie w wytwarzaniu szkła artystycznego wykorzystuje się przede wszystkim możliwości, które oferuje sam materiał. Kształtowanie szkła ciekłego daje w efekcie nowe, bogate formy przedmiotów. Produkcja ta może odbywać się automatycznie przy użyciu maszyn lub własnoręcznie.

Szkło jest wytapiane i wytwarzane w specjalnych hutach szkła. Surowce wykorzystywane do produkcji szkła są wpierw odważone, następnie po wymieszaniu musimy je zasypać do szklarskich pieców ogrzewanych do bardzo wysokiej temperatury- kilka tysięcy °C. W ten sposób wytapiana jest masa szklarska. Następnie procesy prowadzące do gotowego produktu to:

- prasowanie;

- ciągnienie masy szklarskiej;

- proces walcowania;

- proces wydmuchiwania lub wytłaczania w odpowiednich formach.

2.Charakterystyka surowców.

Surowce:

1.Podstawowe:

a. piasek szklarski – kwarcowy (krzemionka SiO₂)

b. węglan sodowy (Na₂CO₃)

c. węglan potasowy (K₂CO₃)

d. wapienie (głównie CaCO₃)

e. minia ołowiowa (PbO)

2.Pomocnicze- ułatwiające i przyspieszenie topienie masy szklanej

a. sulfat Na₂SO

b. saletry (azotany): NaNO₃, KNO₃, Ba(NO₃)₂

c. arszenik AsO₃

3.Dodatkowe – nadają określone własności

a. barwniki

b. środki klarujące

c. środki mącące

4.Bardzo ważnym surowcem jest stłuczka szklana. Można nią zastąpić nawet 80%

surowców naturalnych.

Piasek
    Piasek składa się głównie z dwutlenku krzemu (SiO₂), ale zawiera także zanieczyszczenia, jak tlenki żelaza (III), glinu i tytanu. Piasek szklarski stanowi około 75% składu szkła, więc od jego właściwości fizyko-chemicznych (uziarnienia i zawartości zanieczyszczeń) zależą właściwości szkła. Ma to szczególne znaczenie przy produkcji np. szkła laboratoryjnego. Im więcej dwutlenku krzemu w masie szklanej tym odporność chemiczna szkła jest większa.

Soda
     Sodę używa się jako topnika w postaci dwóch podstawowych surowców węglanu sodu lub potasu:
● Węglanu sodu (Na₂CO₃) ma wpływ na temperaturę topnienia krzemionki i dzięki temu ma wpływ na właściwości szkła. Węglan sodu powstaje z soli kamiennej (NaCl) w obecności amoniaku (NH₃). Podczas reakcji węglan sodu rozkłada się na dwutlenek węgla (CO₂) i tlenek sodu (Na2O), który to bezpośrednio jest odpowiedzialny za obniżenie temperatury topnienia krzemionki.
● Węglan potasu (K₂CO₃), który podobnie jak węglan sodu ulega rozkładowi Podczas reakcji tworzy dwutlenek węgla (CO₂) i tlenek potasu (K₂O) i podobnie jak węglan sodu bezpośrednio wpływa na obniżenie temperatury topnienia krzemionki.  

Wapień
     Pełni rolę stabilizatora. Wapień czyli węglan wapnia (CaCO₃) zapobiega rozpuszczaniu szkła w wodzie. Jest za to właściwie odpowiedzialny tlenek wapnia (CaO), który wraz z dwutlenkiem węgla (CO₂) jest produktem rozkładu węglanu wapnia w odpowiedniej temperaturze. Przez zapobieganie rozpuszczaniu się szkła w wodzie rozumie się zwiększenie połysku i wytrzymałości oraz uodpornienie szkła na działanie czynników atmosferycznych.

     Często zamiennikiem węglanu wapnia, jako stabilizatora podczas procesu produkcji, jest minia ołowiana czyli inaczej podwójny tlenek ołowiu (2 PbO • PbO₂). Minia ołowiana ma tę zaletę, że powoduje zwiększenie współczynnika załamania światła.

     W procesie produkcji szkła stosuje się również inne surowce niż wyżej wymienione. Są one używane przy produkcji różnych odmian szkła. Mają wpływ na jego właściwości. Stosuje się:
● tlenek boru (B₂O₃) – do produkcji szkieł technicznych ponieważ obniża temperaturę wytopu.
● dwutlenek cyrkonu (ZrO₂) – dodawany w procesie produkcji szkieł technicznych i optycznych ponieważ zwiększa odporność chemiczną oraz współczynnik załamania światła.
● tlenek litu (Li₂O) – przy produkcji szkła technicznego. Jego obecność wpływa na obniżenie temperatury topnienia zestawu szklarskiego oraz zwiększa odporność szkła na zmiany temperatury.

Środki klarujące
     Środki klarujące są stosowane podczas produkcji szkła z kilku powodów. Przede wszystkim powodują usunięcie pęcherzyków gazów nagromadzonych podczas produkcji. Pęcherzyki gazów to produkty przemian chemicznych zachodzących podczas procesu technologicznego. Do środków klarujących zalicza się m.in. saletrę (azotan sodu(V) lub potasu), arszenik, siarczan sodu (VI), związki chloru i fluoru.

Środki używane do barwienia szkła
     Surowcami barwiącymi szkło są:
● związki manganu i niklu, barwiące szkło na fioletowo.
● związki kobaltu i miedzi, barwiące szkło na niebiesko.
● związki żelaza i chromu, barwiące szkło na zielono.
● związki siarki, żelaza z dodatkiem manganu, kadmu i srebra, barwiące szkło na żółto i brązowo.
● związki miedzi, złota i selenu, barwiące szkło na czerwono.

Kolorów może być jeszcze kilka w zależności od kombinacji połączonych pierwiastków. Stosowane są w tym celu także: biel cynkowa (ZnO), substancji barwiące oraz odbarwiające.

Surowce (mącące) używane do produkcji szkła nieprzezroczystego
     W celu uzyskania szkła nieprzezroczystego (mlecznego) podczas produkcji dodaje się surowce mącące szkło, którymi są związki fluoru.

Surowce pozostałe
     Do surowców pozostałych należy zaliczyć stłuczkę szklaną, która jest pozyskiwana podczas procesu produkcji jako materiał odpadowy oraz w wyniku recyklingu opakowań szklanych. Pozwala to na znaczne ograniczenie kosztów produkcji. Stłuczka dodana do zestawu szklarskiego przyspiesza proces topnienia surowców, a przez to znacznie zmniejsza się zużycie wody. Na wyprodukowanie 1 tony szkła tylko z surowców podstawowych potrzeba 680 kg czystego piasku szklarskiego, a także ponad 80 kg skalenia i wapienia, 181 kg dolomitu, ponad 270 kg sody, czyli węglanu wapnia, i około 300 kg szkła używanego, czyli stłuczki.

     Jedna tona stłuczki szklanej zastępuje 1,2 tony kosztownych (wydobycie i transport), nieodnawialnych surowców naturalnych. Wzrost udziału stłuczki szklanej o 1% przy wytwarzaniu szkła powoduje oszczędność energii o około 0,25%, poza tym oszczędza się wodę potrzebną do produkcji i ogranicza emisję tlenków azotu.

Proces technologiczny wyrobu szkła

     Proces technologiczny wytwarzania wyrobów szklanych jest wieloetapowy i wymaga zachowania wielu parametrów tak, aby wyrób końcowy spełniał oczekiwania wizualne oraz techniczne. Do najważniejszych parametrów produkcji, od których zależy jakość produktu końcowego jest temperatura, odpowiednie warunki atmosfery i ciśnienie gazów. Wpływ tych warunków na jakość szkła jest następujący:
● temperatura decyduje o skuteczności topnienia składników,
● warunki atmosfery decydują o czystości szkła,
● ciśnienie gazów odpowiada za jednorodność masy szklanej.