Klaas: koostis, tüübid, valmistamine ja taaskasutus

Klaas on kõva materjal, mida saab valmistada mitmel kujul. Tavaliselt on see läbipaistev, kuid seda saab valmistada ka värvilistes toonides. Klaas koosneb peamiselt ränidioksiidist; ainult ränidioksiidist valmistatud klaasi nimetatakse räniklaasiks.

Akende ja pudelite valmistamiseks kasutatav klaas on teatud tüüpi, mida nimetatakse lubjasoodaklaasiks ja mis koosneb umbes 75% ränidioksiidist (SiO2), naatriumoksiidist (Na2O) naatriumkarbonaadist (Na2CO3), kaltsiumoksiidist, mida nimetatakse ka lubjaks (CaO), ja mitmetest väiksematest lisaainetest.

Proportsioone muutes ja erinevaid koostisosi lisades saab valmistada palju erinevaid klaase. Värvilist klaasi valmistatakse väikeste koguste metallioksiidide lisamisega. Näiteks sinist värvi annab väike kogus koobaltoksiidi.

Kristallklaasi valmistatakse plii- ja tsinkoksiidide lisamisega. See ei ole tegelikult kristall, sest kogu klaas on mittekristalliline tahke aine. Kristallklaasi nimetatakse lihvitud klaasiks, kui see on käsitsi lihvitud:

"Lihvitud klaas" on klaas, mis on kaunistatud täielikult käsitsi, kasutades selleks pöörlevaid rattaid. Lõiked tehakse klaasi muidu täiesti siledale pinnale töötajate poolt, kes hoiavad ja liigutavad klaastükki vastu eri suurusega metall- või kivirattaid".

Kuna klaasi kasutatakse läätsede valmistamiseks, tähendab sõna "prillid" sageli prilliklaase.

Müüt, et klaas on tegelikult vedelik, tuleneb asjaolust, et vanad majade ja kirikute aknad (200-300 aastat vanad) on mõnikord veidi ebakorrektsed: altpoolt paksemad kui ülaltpoolt. See on tegelikult tingitud klaasivalmistamise protsessist minevikus, mille tulemusena oli klaasplaat ühest servast paksem kui teisest. Mõistlik oli paigaldada aknad nii, et akna alumine serv oli paksem. Mõnikord võib leida akna, mille paks serv on üleval.

Klaasi saab üha uuesti ja uuesti ringlusse võtta. Klaaspudeleid ja -purke saab hõlpsasti taaskasutada, et valmistada uusi klaaspudeleid ja -purke või kasutada neid tööstuses täitematerjalina (ehitusmaterjal) või liivana.

Peamised klaasitüübid ja omadused

Klaasil on palju eri vorme ja kasutusotstarbeid. Peamised tüübid on:

• Lubjasoodaklaas (soda-lime) – kõige levinum akende ja pudelite klaas; hea töödeldavus ja madalam hind.
• Borosilikaatklaas – parandatud termiline stabiilsus ja keemiline vastupidavus (näiteks labori- ja kööginõudes, kui oluline on kuumuskindlus).
• Kristallklaas (lead glass) – lisatud pliioksiidi tõttu suurem murdumisnäitaja ja läige; kasutatakse sageli juveelkanga ja optikaseadmetes.
• Kõvendatud (tempered) klaas – termiline või mehaaniline kõvendamine, mis muudab klaasi tugevamaks ja purunemisel turvalisemaks (pahupidi killustuks väiksemateks tükikesteks).
• Lamelleeritud klaas – kaks või enam klaasikihti, mis on vahekihiga ühendatud; säilitab üldiselt oma kuju ka purunemisel (kasutatakse autodes ja turvaklaasides).
• Värv- ja kunstklaas – lisandid ja lisatehnikad (vitraaž, toonimine) annavad klaasile värvi ja dekoratiivsed omadused.

Kuidas klaasi valmistatakse

Klaasi tootmine hõlmab mitut peamist etappi:

• Toormaterjalide segamine (SiO2 liiv, Na2CO3, CaO ja muud lisaained).
• Sulatamine kõrgel temperatuuril (tüüpiliselt ~1400–1600 °C) suures ahjus kuni homogeenne sulam tekib.
• Vormimine – sulanud klaasi saab vormida erinevate tehnoloogiate abil: klaasipuhumine, pressimine, tõmbamine, ja eriti laialt levinud float-protsess lameklaasi tootmisel, kus klaas valatakse tina pinnale, saavutades väga siledad ja ühtlased plaadid.
• Annealing ehk järkjärguline jahutamine – klaas liigub annealing-sõlme taha, kus temperatuur langeb kontrollitult, et vähendada sisemisi pingeid.
• Järelhooldus – lõikamine, lihvimine, karastamine (kui vaja), katmine või optiline töötlemine.

Füüsikalised ja keemilised omadused

• Amorfne struktuur: klaas ei ole kristalliline, vaid mikroskoopiliselt korrapäratu ehk amorfne tahke aine.
• Läbipaistvus ja optika: klaas laseb valgust läbi ja selle murdumisnäitaja sõltub koostisest — see omadus on oluline läätsede ja optika valmistamisel.
• Kõvadus ja rabedus: klaas on kõva, kuid rabed; löögijärgne purunemine on terav ja ohtlik ilma turvameetmeteta.
• Keemiline vastupidavus: mitmed klaasitüübid on korrosioonikindlad veele ja paljudele kemikaalidele; borosilikaat on kuumakindel.
• Termiline käitumine: erinevatel klaasidel on erinev soojuspaisumine — kiire kuumuse muutus võib tekitada termilist šokki ja pragunemist.

Klaasi ajaloost lühidalt

Klaasitehnoloogia on vana: Rooma klaasikunst, mille näide on esitatud ülal oleva pildiga, näitab klaasitöö oskusi juba antiikajal. Keskaegsed vitraažaknad (pildil asuvad kirikuaknad) illustreerivad klaasi esteetilist kasutust religioossetes ja avalikes ruumides. Klaasi tootmise meetodid ja koostis on aja jooksul arenenud, võimaldades nii massitootmist (nt pudelid, lamedad aknaklaasid) kui ka kõrgtehnoloogilisi optilisi rakendusi.

Taaskasutus ja ringlus

Klaas on väga hästi taaskasutatav materjal. Taaskasutuse põhiline protsess:

• Kogumine ja sorteerimine (värvide järgi: läbipaistev, roheline, pruun jne).
• Puhastamine – eemaldatakse korke, kleebiseid ja muud saastet.
• Purutamine (crushing) kildudeks ehk culletiks, mida saab segada uue toormassiga sulatusahjus.
• Ussulatamine ja vormimine — cullet nõuab sulatamiseks tavaliselt vähem energiat kui puhas tooraine, seega säästab energiat ja vähendab CO2 heitmeid.

Praktilised eelised: taaskasutus vähendab tooraine vajadust, energiat kasutamist ja jäätmeid. Samas on oluline, et klaaside kogumisest ei satuks puru hulka keraamilised või peeglid, mis võivad ringlusprotsessi segada.

Turvalisus ja keskkond

Klaas on inertne ja ei erita kahjulikke aineid terves olekus, kuid purunenud klaas on füüsiline oht (lõikehaavad). Autode turvaklaasid ja ehitusklaasid on sageli lamelleeritud või kõvendatud, et vähendada vigastuste riski. Keskkonnavaates on klaasi taaskasutus soovitatav, kuid oluline on sorteerimine ja saaste eemaldamine, et taaskasutusprotsess oleks efektiivne.

Praktilised nõuanded

• Viige tühi klaaspudel värvirežiimil kogumispunkti — läbipaistvad klaasid on väärtuslikumad optiliseks ja toidu- ning joogipakkide tootmiseks.
• Kõik metallosad ja plastkorgid eemaldage, kui kogumispunkt seda nõuab.
• Purunenud klaas pange turvaliselt pakitud konteinerisse, et kaitsta prügiauto töötajaid ja sorteerijaid.

Kui teil on huvi konkreetse klaasitüübi (nt borosilikaat-, kristall- või turvaklaas) tehniliste parameetrite või kasutusvõimaluste vastu, saan lisada täpsemat teavet ja näiteid.

Küsimused ja vastused

K: Millest on valmistatud klaas?

K: Kuidas saab klaasile lisada erinevaid värve?

K: Mida tähendab mõiste "lihvitud klaas"?

K: Kust pärineb müüt, et klaas on vedelik?

K: Milleks kasutatakse sageli klaase?

K: Kas kristall on tegelikult kristall?

Otsing