Wytop szkła

Opis procesu topienia szkła

Proces tworzenia szkła jest wieloetapowy. Rozpoczyna się od stworzenia jego receptury uwzględniającej właściwości produkowanej masy oraz dobór właściwych surowców.

Na podstawie receptury przygotowuje się zestaw szklarski po uprzednim odpowiednim przygotowaniu jego składników (surowców). Zestaw zostaje poddany intensywnemu mieszaniu w celu uzyskania jego jednorodności.

Przygotowany i gotowy zestaw zostaje wsypany do wanny szklarskiej i rozpoczyna się proces wytopu szkła. Celem procesu wytopu jest przekształcenie wymieszanych surowców szklarskich sporządzonych wg ustalonej receptury w płynny stop o odpowiedniej czystości i jednorodności, oraz doprowadzenie go do temperatury odpowiedniej do formowania wyrobów. Podczas procesu wytopu, pod wpływem wysokiej temperatury, zachodzi wiele reakcji oraz przemian fizykochemicznych, których prawidłowy przebieg (kontrolowany przez technologów) decyduje o jakości uzyskanego szkła. W procesie wytopu wyróżnia się trzy podstawowe etapy: topienie zestawu, klarowanie masy (pozbywanie się pęcherzyków gazowych) i studzenie masy dla uzyskania lepkości odpowiedniej do formowania wyrobów. Każdy z etapów odbywa się w innej części wanny szklarskiej (pieca) w odpowiednich temperaturach i jest ściśle kontrolowany przez technologów. Zestaw szklarski zasypywany jest z jednego końca wanny szklarskiej, w pobliżu ściany zwanej "szczytową", natomiast z drugiego końca, w pobliżu ściany tzw. "czołowej" masa szklana jest pobierana przez hutników lub automaty formujące.

Proces topienia zestawu rozpoczyna się w chwili wsypania zestawu do pieca i trwa do momentu przekształcenia się wszystkich składników zestawu w masę szklaną. Zestaw wsypuje się na roztopioną wcześniej masę szklaną. Zimny zestaw pobiera ciepło od znajdującej się pod nim rozgrzanej masy oraz od rozgrzanych ścian pieca i płomieni ogrzewających. Na skutek działania wysokiej temperatury następuje szereg reakcji chemicznych oraz przemian fizycznych, które w rezultacie doprowadzają do powstania masy szklanej.

Drugim etapem wytopu szkła jest klarowanie masy szklanej. Klarowanie polega na uwolnieniu masy szklanej z pecherzyków gazowych. Realizuje się to poprzez podniesienie temperatury masy, w celu obniżenia jej lepkości i napięcia powierzchniowego, co ułatwia wydostawanie się pęcherzyków na powierzchnię. Klarowanie przebiega w temperaturze ok. 1500°C.

Jednocześnie z klarowaniem masy następuje jej ujednorodnienie, czyli dążenie do uzyskania jednakowych właściwości masy w całej jej objętości. Masa szklana ujednoradnia się dzięki ruchom pęcherzyków gazu, oraz prądom termicznym w niej występujących. Jest to możliwe dzięki obniżonej na skutek wysokiej temperatury lepkości masy oraz zmniejszonego napięcia powierzchniowego.

Trzeci etap ? studzenie masy ? polega na stopniowym i równomiernym obniżaniu temperatury, aż do uzyskania lepkości odpowiedniej dla przyjętej metody formowania wyrobów. Studzenie jest również bardzo skomplikowanym procesem, którego nieprawidłowy przebieg może doprowadzić do powstawania wad szkła.

Prawidłowość przebiegu całego procesu wytopu zależy od wielu czynników (jakość surowców, prawidłowość proporcji składników zestawu i dokładność jego wymieszania, odpowiednie uziarnienie składników zestawu, odpowiednie temperatury w piecu itp.) Zadaniem technologów jest czuwanie nad całym procesem tak, aby uzyskać szkło o jak najlepszej jakości.