Steklo: sestava, vrste, lastnosti in recikliranje

Steklo je trden, amorfen (nekristalen) anorganski material, ki ga je mogoče oblikovati v zelo različne oblike in uporabiti v številnih panogah. Najpogosteje je prozorno, lahko pa je tudi barvno. Večina običajnega stekla je narejena iz silicijevega dioksida (SiO2); če je steklo sestavljeno iz samega silicijevega dioksida, ga imenujemo silicijevo steklo. Steklo ima zaradi svoje amorfne strukture enakomerno optično prehajanje svetlobe, kar ga naredi primerno za leče, okna in druge optične izdelke.

Sestava in vrste stekla

Steklo, ki se uporablja za izdelavo oken in steklenic, je posebna vrsta stekla, imenovana natrijevega apnenega stekla. Ta tip je sestavljen približno iz 75 % silicijevega dioksida (SiO2), natrijevega oksida (Na2O), ki ga dobimo iz natrijevega karbonata (Na2CO3), kalcijevega oksida, imenovanega tudi apno (CaO), in več manjših dodatkov. Z razlikovanjem razmerij teh sestavin in z dodatki drugih oksidov nastanejo različne vrste stekla z različnimi lastnostmi.

• Natrijev-apneno steklo – najpogostejše steklo za embalažo in okna.
• Borosilikatno steklo – odpornejše na temperaturna nihanja, uporablja se v laboratorijih in kuhinjskih pripomočkih.
• Silicijevo (fuzijsko) steklo – skoraj čisto SiO2, visoka toplotna odpornost in optična čistost.
• Kristalno steklo (brusno steklo) – vsebuje svinčevega in cinkovega oksida za večji lom svetlobe in bleščeč videz (več o tem spodaj).

Barvanje in dodatki

S spreminjanjem razmerij osnovnih sestavin in z dodajanjem sledov kovinskih oksidov je mogoče dobiti širok spekter barv in posebnih lastnosti. Obarvano steklo je običajno narejeno z dodajanjem majhnih količin kovinskih oksidov; na primer modro barvo dajejo majhne količine kobaltovega oksida. Drugi primeri: železovi oksidi lahko dajo zelene ali rjave tone, baker rdeče ali modro, in tako naprej.

Kristalno in brušeno steklo

Kristalno steklo pogosto imenujemo tudi "kristal", čeprav tehnično gledano ni kristal, saj je vse steklo nekristalna trdna snov. Kristalno steklo se proizvaja z dodajanjem svinčevega ali cinkovega oksida, kar poveča lomo svetlobe in daje večji bleščav učinek. Pogosto ga uporabljamo za umetniške in dekorativne predmete ter luksuzno posodo.

"Brušeno steklo" je steklo, ki je v celoti ročno okrašeno z vrtečimi se kolesi. Delavci, ki držijo in premikajo steklo ob kovinskih ali kamnitih kolesih različnih velikosti, naredijo zareze na sicer povsem gladki površini stekla."

Če je bilo kristalno steklo ročno obdelano z brušenjem ali rezanjem, se pogosto imenuje tudi brušeno steklo. Tak postopek poveča dekorativnost in zrcali svetlobo na poseben način.

Lastnosti stekla

Steklo ima več pomembnih fizikalnih in kemijskih lastnosti:

• Optične lastnosti: visoka prosojnost za vidno svetlobo, indeks loma, odsev in disperzija (prizma).
• Mehanske lastnosti: trdnost v tlačni obremenitvi, krhkost pri udarcih (zlomi se lahko krhko), možna površinska trdnost z obdelavami (kaljenje).
• Toplotne lastnosti: toplotna prevodnost ni velika, vendar nekatera stekla (npr. borosilikatna) prenašajo velike temperaturne spremembe bolje kot navadno natrijev-apneno steklo.
• Kemijska odpornost: steklo je običajno dobro odporen material proti številnim kemikalijam, razen zelo močnih alkalij, ki ga lahko napadejo.

Proizvodni postopki

Osnovni koraki pri proizvodnji stekla so:

• Mešanje osnovnih surovin (SiO2, Na2CO3, CaO in dodatkov).
• Taljenje pri visokih temperaturah (običajno okoli 1400–1600 °C za natrijev-apneno steklo).
• Oblikovanje taline (pihanje, valjanje, tlačno oblikovanje, ulivanje).
• Hladitev in obdelava (npr. kaljenje, da se poveča odpornost proti udarcem; obdelava površin ali brušenje za dekoracijo).

Mit o tekočem steklu

Mit, da je steklo pravzaprav tekočina, izhaja iz dejstva, da so stara okna v hišah in cerkvah (stara 200–300 let) včasih nekoliko nepravilne: spodaj so pogosto debelejša kot zgoraj. To je posledica nekdanjih postopkov izdelave stekla, zaradi katerih je bil rob stekla lahko debelejši na eni strani, zato so okna smiselno vgradili z debelejšim robom navzdol. Občasno najdemo primer, kjer je debeli del na vrhu — to nakaže, da je bilo okno vgradjeno obrnjeno. Sodobne meritve in fizikalna teorija kažejo, da pri sobnih temperaturah steklo ni tekočina v običajnem smislu, temveč trden amorfen material.

Recikliranje in ponovno uporabo

Steklo je eden redkih materialov, ki ga je mogoče reciklirati znova in znova brez velike izgube kakovosti. Postopek recikliranja obsega zbiranje, ločevanje po barvah, čiščenje in ponovno taljenje. Prednosti recikliranja stekla so:

• manjša poraba surovin (pesek, karbonati, apno),
• nižje energetske potrebe pri taljenju (delež recikliranega stekla, imenovan kos­ter, znižuje temperaturo taljenja),
• zmanjšanje odpadkov na odlagališčih in zmanjšanje emisij CO2.

Reciklirane steklenice in kozarci se lahko ponovno uporabijo za izdelavo novih steklenic in kozarcev ali pa jih industrija uporabi kot agregat v gradbeništvu ali kot dodatni pesek v drugih aplikacijah. Pomembno je ločevanje po barvah, saj različne barve zahtevajo različne ravni obdelave in vplivajo na končni izdelek.

Uporaba in zgodovina

Steklo se uporablja na mnogih področjih: v gradbeništvu (okna, fasade), embalaži (steklenice, kozarci), optiki (leče, mikroskopske in fotografske leče), umetnosti (vitraži, kristalni izdelki) ter v industriji (izolacijski materiali, steklena vlakna).

Rimska steklena čaša iz 4. stoletja n. št., Kozarec z vodo in vitraži v krščanski cerkvi prikazujejo dolgo zgodovino uporabe stekla v vsakdanjem življenju in umetnosti.

Varnost in okoljski vidiki

Steklo je nestrupeno in inertno v mnogih primerih uporabe, vendar lomljeno steklo predstavlja fizično nevarnost (razbite rezine). V proizvodnji in recikliranju je treba upoštevati varnostne ukrepe zaradi visokih temperatur in prahu (steklena vlakna). Okoljsko gledano je recikliranje stekla priporočljivo zaradi varčevanja z energijo in surovinami ter zmanjšanja količine odpadkov.

Steklo je univerzalen material z dolgo zgodovino in številnimi sodobnimi aplikacijami. Z zavestno rabo in recikliranjem lahko uporabimo njegove prednosti ob zmanjšanju vpliva na okolje.

Vprašanja in odgovori

V: Iz česa je narejeno steklo?

V: Kako lahko steklu dodamo različne barve?

V: Na kaj se nanaša izraz "brušeno steklo"?

V: Od kod izvira mit, da je steklo tekočina?

V: Za kaj se pogosto uporabljajo kozarci?

V: Ali je kristal dejansko kristal?

Išči po črki