Odprężanie szkła

Odprężanie szkła – proces technologiczny, będący etapem produkcji wyrobów szklanych, którego celem jest usunięcie trwałych naprężeń powstałych w materiale szklanym[1].

Naprężenia szkła powstają wskutek słabego przewodnictwa cieplnego szkła[2]. Warstwy zewnętrzne formowanego przedmiotu mają styczność z powietrzem, przez co stygną szybciej niż jego warstwy wewnętrzne[3]. Warstwy zewnętrzne podlegają skurczowi i pojawiają się w nich naprężenia rozciągające; w warstwach wewnętrznych – siły ścinające[3]. Jeśli przekroczą one wytrzymałość wyrobu, ulega on pęknięciu[3]. Naprężenia mają charakter przemijający lub trwały[3][2]. Pierwsze z nich zanikają samoistnie podczas stygnięcia szkła; w celu usnięcia drugich należy doprowadzić do takich warunków, w których lepkość szkła pozwala na przemieszczanie się cząsteczek szkła w masie, co skutkuje samoczynnym ujednoliceniem struktury wewnętrznej obiektu[3].

Odprężanie szkła następuje po procesie formowanie szkła i składa się z czterech stadiów[1][3]:

  1. doprowadzenie wyrobu do temperatury odprężania (poprzez jego ogrzanie lub schłodzenie[3])[1];
  2. utrzymanie wyrobów w danej temperaturze do czasu zaniknięcia naprężeń (tzw. relaksacja naprężeń)[1][3];
  3. powolne studzenie szkieł w celu uniknięcia ponownego wystąpienia naprężeń[3][1]; ma określony zakres temperatur i czas trwania[1];
  4. szybkie studzenie szkieł do temperatury otoczenia[3]; na tym etapie nie ma już ryzyka wystąpienia naprężeń w szkle[1].

Odprężanie szkła jest przeprowadzane specjalnych piecach, zwanych odprężarkami[1]. Wyróżniane są dwa główne typy odprężarek: komorowe i tunelowe[1]. W odprężarkach komorowych cały proces odprężania przeprowadzany jest w komorze, do której trafiają przedmioty, a kolejne stadia procesu następują po sobie okresowo[1]. W odprężarkach tunelowych poszczególne etapy realizowane są w różnych częściach urządzenia, a przedmioty transportowane są między nimi na taśmie[1]. Historycznie odprężanie szkła realizowano albo w odrębnych piecach, albo w specjalnie dobudowanych do właściwego pieca szklarskiego komorach[2].

  • Schemat XIX-wiecznego pieca odprężającego
  • PSM V07 D574 Glass annealing furnace.jpg
  • PSM V07 D575 Glass annealing furnace.jpg
  • PSM V07 D576 Glass annealing furnace.jpg

Przypisy

  1. ↑ a b c d e f g h i j k Wacław Nowotny: Technologia zdobienia szkła. Warszawa: Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, 1978, s. 178-179.
  2. ↑ a b c Andrzej Wyrobisz: Szkło w Polsce od XIV do XVII wieku. Wrocław — Warszawa — Kraków: Zakład Narodowy Imienia Ossolińskich Wydawnictwo Polskiej Akademii Nauk, 1968, s. 97. [dostęp 2020-11-26].
  3. ↑ a b c d e f g h i j Magdalena Woźniak, Aleksandra Skorek. Optymalizacja procesu odprężania wyrobów szklanych formowanych ręcznie w odprężarce komorowej elektrycznej. „Szkło i Ceramika”. 3/2017. s. 11. ISSN 0039-8144. [dostęp 2020-11-26]. 

Media użyte na tej stronie