O szkle słów kilka
Tekst: Przemysław Mirek (www.suephoto.pl)
Arytkuł ten został opublikowany w Tanganika MAGAZYN 9/2011

     Szkło to materiał, z którym my akwaryści mamy do czynienia na co dzień. Niewiele osób zdaje sobie jednak sprawę czym jest szkło i jakie ma własności. Artykuł ten przybliży kilka informacji o materiale, bez którego nie byłoby akwarystyki…

Skład i technologia produkcji
     W akwarystyce używa się tzw. szkła budowlanego. Składa się ono w około 70% z krzemionki (w postaci piasku kwarcowego), około 14% stanowi tlenek sodu, około 10% tlenek wapnia. Pozostałe kilka procent stanowią tlenki glinu, magnezu oraz metali mające nadać odpowiednie własności lub kolor szkła w zależności od zastosowania.
     Etapy produkcji szkła:
1) Składniki budulcowe szkła (wymienione powyżej) zostają zwilżone i dokładnie wymieszane.
2) Mieszaninę umieszcza się w piecu rozgrzanym do temperatury 1550oC, a następnie schładza do temperatury umożliwiającej formowanie.
3) Płynna masa o temperaturze około 1000oC wylewana jest na stopioną cynę. Szkło z uwagi na mniejszą gęstość od cyny tworzy na powierzchni warstwę. Szkło wygładzane jest z jednej strony przez cynę, a z drugiej przez ogień.
4) Po wyjściu z kąpieli cynowej wstęga szkła kierowana jest do odprężarki gdzie następuje stopniowe schłodzenie materiału do temperatury 250oC.
5) Taśma wystudzonego szkła cięta jest na tafle o wymiarach 6000 x 3210 mm (tzw. tafla jumbo) lub mniejszych.

Własności chemiczne

• Gęstość

     Gęstość szkła wynosi 2,5 g/cm3 co oznacza, że w przypadku szkła płaskiego tafla o powierzchni 1m2 i grubości 1 mm waży 2,5 kg.
Ponieważ akwarystom wiele problemów sprawia wyliczenie ciężaru zbiornika, posłużmy się przykładem. Akwarium ma wymiary 150 x 50 x 50 cm i zbudowane jest ze szkła o grubości 10 mm. Tafle mają 2,75 m2 powierzchni (1,5 m x 0,5 m x 2 szt. – front i tył; 1,5 m x 0,5 m x 1 szt. – dno oraz 0,5 m x 0,5 m x 2 szt. – boki). Metraż mnożymy razy 10 mm grubości i razy 2,5 (masa tafli o powierzchni 1 m2 i grubości 1 mm). Uzyskujemy 68,75 kg. Wyliczona wartość nie obejmuje wzmocnień.

• Sprężystość

     Szkło jest materiałem idealnie sprężystym. Oznacza to, że po odkształceniu wróci do stanu pierwotnego pod warunkiem, że wcześniej nie ulegnie pęknięciu na które jest bardzo podatne.
Wytrzymałość na ściskanie i zginanie
     Wytrzymałość szkła na ściskanie jest bardzo wysoka i wynosi 1000 N/mm2 co oznacza, że rozbicie sześciennej kostki szkła o boku długości 1 cm wymaga obciążenia rzędu 10 ton.
Wytrzymałość na zginanie wynosi odpowiedni 40 MPa (N/mm2) w przypadku niehartowanego szkła float oraz 120-200 MPa (N/mm2) dla szkła hartowanego.
     Mając na uwadze, że wielkości te niewiele mówią przeciętnemu akwaryście, stworzono tabele doboru grubości szkła w zależności od rozmiarów zbiornika.

Tabela 1. Minimalna grubość szyb (w mm) dla akwariów o podanych wymiarach przy zastosowaniu wzmocnień wzdłużnych i poprzecznych („Akwarium” 5/89, po zmianach autora)

Rodzaje szkła

• Szkło typu float

     Najczęściej spotykanym szkłem pojedynczym jest szkło typu float. Spotykane jest w wielu dziedzinach życia, głównie w budownictwie. Poprzez dodatek związków żelaza szkło uzyskuje zdecydowanie mniejszą przepuszczalność promieniowania UV co niewątpliwie jest korzystne w przypadku stolarki budowlanej. Gratis dostajemy jednak zielonkawy poblask powodujący obniżoną przepuszczalność światła. Co zrobić jeśli te parametry nie są dla nas korzystne? Użyć szkła odbarwionego.

• Szkło odbarwione

     Szkło odbarwione zwane też odżelazionym produkowane jest w sposób zbliżony do szkła typu float. Dodatek kilku substancji m.in. arszeniku powoduje związanie tlenków żelaza co ma znaczący wpływ na jego przezierność. Głównymi odbiorcami takiego szkła są instytucje, dla których ważne jest wierne oddanie barw np. galerie handlowe, gdzie szkło to jest wykorzystywane do przeszkleń wystaw sklepowych, a także muzea gdzie stosowane jest do budowy gablot. 
Poza przeziernością nie ma żadnych różnic w stosunku do szkła typu float. Jest ono dostępne w tych samych grubościach oraz rozmiarach tafli, daje się w podobny sposób obrabiać, a także ma ten sam ciężar właściwy. Identyczna jest również wytrzymałość, w związku z tym tabele wytrzymałościowe dla szkła typu float mogą być stosowane do szkła odbarwionego.

Tabela 2. Przepuszczalność (podana w %) światła szkła odbarwionego i szkła typu float pochodzącego z huty Saint-Gobain.
W przypadku szkła z innych hut parametry te nie powinny się różnić

     Jak widać w tabeli, im większa grubość tafli, tym większa utrata przepuszczalności. O ile stosowanie szkła odbarwionego w przypadku zbiorników budowanych ze szkła o grubości 3-6 mm nie ma większego sensu to dla szkła 15 i 19 mm różnica w tłumionym świetle jest niemalże dwukrotna.
     Dziś bez szkła odbarwionego trudno wyobrazić sobie kilkuset tysięczne zbiorniki w oceanariach czy też publicznych akwariach, gdzie grubość szkła nierzadko przekracza kilkanaście centymetrów.

• Szkło hartowane

     To szkło jest poddane dodatkowo obróbce termicznej w piecu hartowniczym. Hartować można każdy rodzaj szkła. Dzięki temu procesowi uzyskuje zdecydowanie większą wytrzymałość na zginanie jednak zmiana struktury wewnętrznej powoduje, że uszkodzona tafla rozsypuje się w przysłowiowy „drobny mak”, nawet przy zarysowaniu czyścikiem do szyb. Wszelka obróbka szkła hartowanego musi zostać wykonana przed zahartowaniem.

• Szkło klejone (laminowane)

     Szkło laminowane składa się z dwóch lub więcej tafli szkła między którymi umieszczono jedną lub kilka folii PVB. W przypadku uszkodzenia którejkolwiek z szyb zespolenie nie ulegnie rozklejeniu. Wadą tego rozwiązania jest jednak mniejsza wytrzymałość na zginanie laminatów wynosząca około 70% wartości uzyskiwanych przez jednorodne szkło typu float o tej samej grubości. Na przykład szklenie 88.2 czyli dwie szyby o grubości 8 mm sklejone na dwóch foliach będzie miało wytrzymałość zbliżoną do szkła float o grubości 12 mm ((8+8) * 70% = 11,2). Przepuszczalność światła takiego złożenia będzie gorsza niż szkła jednorodnego o grubości 15 mm, nie wspominając o cenie…

Obróbka szkła
     Szkło można obrabiać na wiele różnych sposobów. Dla nas akwarystów najważniejsze są:

• Wiercenie otworów

     W szkle można wiercić dowolnej wielkości otwory pamiętając o zasadzie, że krawędź otworu powinna znajdować się w odległości co najmniej dwóch średnic otworu od krawędzi tafli. Wiercenie powinno być przeprowadzone z użyciem wiertarki statywowej (wiertło musi przylegać do tafli idealnie pod kątem 90 stopni). Otwór po całej operacji powinien być dokładnie oczyszczony i wypolerowany. Wbrew powszechnie panującej opinii poprawnie wykonane otwory w żaden sposób nie osłabiają tafli.

• Obróbka krawędzi

     Aby gotowy zbiornik wyglądał efektownie widoczne krawędzie można zatępić lub zeszlifować. Obrobione w ten sposób szkło zapobiega ewentualnym przecięciom skóry. Nie należy obrabiać krawędzi na których położony jest klej, gdyż zmniejsza to jej powierzchnię, w znaczący sposób osłabiając spoinę.

Ciekawostka
     OptiWhite to nazwa handlowa szkła odbarwionego pochodzącego z huty Pilkington, tak jak Diamant jest nazwą tego szkła produkowanego przez Saint-Gobain. Każda z czterech hut produkujących szkło w naszym kraju nadała własne nazwy handlowe dla swoich produktów.