sklo

Sklo je homogenní amorfní, izotropní, průhledná, pevná a křehká látka v metastabilním stavu, vznikající ochlazováním taveniny. Obsahuje nejčastěji křemičitý písek, sodu, oxidy alkalických kovů, vápenec. Je to biologicky neaktivní materiál.

Sklo je transparentní (průhledné) pro viditelné světlo (existuje i neprůhledné sklo). Obyčejné sklo nepropouští světlo o vlnové délce kratší než 400 nm (ultrafialové světlo), protože obsahuje příměsi, například. sodu (uhličitan sodný).

 

Historie
Sklo bylo objeveno kolem roku 3000 před Kr. v Egyptu. Zpočátku technologie neumožňovala výrobu čistého skla (příměsy) a používalo se hlavně na výrobu malých nádob a ozdob. Nádoby se zpracovávaly omotáváním kolem hliněného jádra, které se po vychlazení skleněného výrobku rozbilo. Sklo obsahovalo oxid křemičitý, vápník a sodík.

Sklo se nachází také v přírodě, a je tvořeno z vulkanické taveniny. Toto sklo se nazýváobsidián. Obsidián byl dlouho používán k výrobě nožů použitím jednoduchých nástrojů. Jinou formou přírodního skla jsou trubky vzniklé úderem blesku do křemičitého písku.

 

 

 

 

Sklo
Sklo je homogenní amorfní, tuhý, křehký, většinou průhledný materiál s hladkým povrchem. Vyrábí se z tzv. skloviny roztavené ve sklářské peci. Materiál se rychle zchladí a proto nemá dost času na vytvoření krystalové mřížky. Výsledná tuhá látka je amorfní (beztvará). Čisté sklo je transparentní (průhledný), relativně pevný materiál, odolný proti opotřebení, v podstatě inertní a biologicky neaktivní. Může být formován do rozmanitých tvarů. Sklo je však velmi křehké a rozbíjí se na ostré střepy. Tyto vlastnosti mohou být modifikovány přidáním sloučenin (nejčastěji oxidy kovů) do taveniny. Sklo lze také tepelně zpracovávat například. kalit.

Sklo je tvořeno především oxidem křemičitým, který se získává z křemene (křemičitého písku – také sklářského písku). Křemen má teplotu tavení kolem 2°000°C, proto se při výrobě přidávají alkalické látky, které tuto teplotu výrazně snižují např. 100°C. soda a uhličitan draselný, které snižují teplotu tavení na asi 1000°C. Protože alkálie zároveň snižují odolnost skla vůči vodě, což je nežádoucí, přidává se také oxid vápenatý, který tuto odolnost zlepšuje.

Základní suroviny pro výrobu skla jsou – čistý křemičitý písek, oxid vápenatý, uhličitan sodný (draselný), oxid hlinitý a střepy skla (separovaný odpad). Z těchto surovin se připraví prášková směs zvaná sklářský kmen, který se taví ve sklářské peci. Ke základním složkám kmene se přidávají různé přísady, které sklo čistí, zabarvují nebo zneprůhledňují.

Křemenné sklo
Sklo vyrobené pouze z čistého oxidu křemičitého SiO2 (křemen) se nazývá křemenné sklo. Oproti běžným sklům má některé vlastnosti odlišné. Neabsorbuje ultrafialové záření, má velmi vysokou teplotu tavení (kolem 1650°C), je tvrdé, odolné vůči poškrábání, opticky čisté (neobsahuje příměsi), nezkresluje vlnovou délku procházejícího světla (barevná chyba). Proto se používá tam, kde jsou tyto vlastnosti požadovány. Např. pro baňky halogenových žárovek, které pracují při vysokých teplotách, výbojky pro ultrafialové světlo, krycí skla tepelných spotřebičů, hodinek a pod. Křemenné sklo se kvůli vysoké teplotě tavení vyrábí daleko složitější a dražší než běžné sklo. Křemenné sklo lze vyrobit natolik čisté, že stovky kilometrů skla jsou transparentní pro infračervené vlnové délky světla, čehož se využívá v optických vláknech. Křemenné sklo se používá také v optice na výrobu čoček a zrcadel.

Přísady
Olovnaté sklo, také olovnatý křišťál, má lepší vizuální optické vlastnosti, protože zvýšený index lomu (refrakce) způsobuje mnohem více odrazů. Takové sklo se používá pro výrobu uměleckých předmětů ze skla. Bor se přidává pro změnu teplotních a elektrických vlastností. Přidání barya zvýší optický index lomu skla. Oxid tória dá sklu velmi vysoký refrakční index a je používán pro výrobu vysoce kvalitních čoček. Větší množství železa se používá ve skle, které má absorbovat infračervenou energii. pro tepelně absorbující filtry filmových projektorů. Cér se používá pro sklo, které absorbuje UV vlnové délky (biologicky škodlivé záření).

Kovy a oxidy kovů jsou přidávány do skloviny během výroby také pro změnu barvy skla. Mangan odstraňuje zelený odstín železa, ve vyšších koncentracích dodává ametystovou barvu. podobně jako mangan i selen se používá pro dekolorizaci skla, ve vyšších koncentracích dodává červenou barvu. Malé koncentrace kobaltu (0,025–0,1%) dávají modré sklo. Oxid cínu s oxidy antimonu a arzenu vytváří neprůhledné bílé sklo, poprvé použité v Benátkách k výrobě imitace porcelánu. Použití dvou až tří procent oxidů mědi vytváří tyrkysovou barvu. Čistá kovová měď dává velmi tmavé červené neprůhledné sklo, které se používá jako náhrada za zlaté rubínové sklo. Nikl podle koncentrace vytváří modré, fialové nebo černé sklo. Přidáním titanu vzniká žluto-hnědé sklo. Zlato ve velmi malých koncentracích (kolem 0,001%) vytváří rubínově zabarvené sklo. Uran (0,1–2 %) se přidává k dodání fluorescenční žluté nebo zelené barvy. Stříbrné sloučeniny (hlavně dusičnan stříbrný) produkují rozsah barev od oranžovočervené po žlutou. Metoda, jakou je sklo zahřáté a ochlazené také může ovlivnit barvu produkovanou těmito sloučeninami. Často se objevují nová zabarvení skla a nová využití díky nově prozkoumaným vlastnostem.

Zpracování skloviny
Tekutá sklovina se dále zpracovává foukáním, lisováním, litím a to ručně nebo strojově. Takto vzniklé polotovary se mohou dále upravovat broušením, leštěním, malováním, leptáním...

Foukání
Foukání je klasická sklářská technika pro ruční nebo strojní zpracování skloviny. Principem je přichycení viskózní skloviny na sklářskou píšťalu, do které je tlačen vzduch. Tento na konci trubky vytvoří bublinu. Současným tlačením vzduchu a otáčením píšťaly se sklovina udržuje osově vycentrovaná. Strojově se takto vyrábějí např. láhve, sklenice, karafy a pod. Ručním foukáním se vytvářejí hlavně duté umělecké předměty, sklenice, karafy, chemické sklo (banky, chladiče) a p.

od. Tyto předměty nemusí být vždy jen duté. Mohou se zpracovávat i plné předměty jako těžítka, květinky a spousta předmětů pro dekorační využití.

Lití
Sklovina se dá odlévat. Odlévá se do kovových (při ručním zpracování i do dřevěných) forem. Nevýhodou je méně kvalitní povrch. Odlévají se láhve, talíře, sklenice, skleněné polotovary (trouby, spojky).

Tabulové sklo
Skleněné tabule (tabulové sklo) se vyrábí odléváním do plochých forem.Existuje sklo válcované a plavené. Pro dosažení ideálně rovného a hladkého povrchu / sklo plavené / tabulového skla je vnitřek formy tvořen roztaveným cínem. Tato technika se nazývá float coating, původem z Anglie. Kapalná sklovina se tedy ve formě vznáší na kapalném cíně. Toto sklo se nazývá plavené – float. Vyrábí se v odběratelském formátu od 3–19 mm ve velikosti 200/225*321 cm a 600x321 cm. Někdy se do tabulového skla zalévá kovová mřížka (bezpečnostní sklo) - jde o sklo s drátěnou vložkou „drátěnka“. Toto sklo je válcované. Takové sklo se po rozbití nerozpadne na volné střepy, ale zůstane popraskané v celku. Je poměrně křehké, ale jako bezpečnostní sklo postačuje. Sklo v automobilech je kalené i vrstvené – přední a zadní skla jsou lepená (sklo-fólie-sklo) a boční jsou kalená. Po rozbití lepeného skla střepy zůstávají přilepené na fólii. Kalené sklo se rozbije na množství drobných kruhových střepin. Neprůstřelné sklo se vyrábí jako vícevrstvé

lepené sklo. Použitá jsou skla od tloušťky 3–5 mm, střídaná bezpečnostní fólií.

Fusing – fusingové sklo
Fusing je technika používaná při spékání a tvarování skla za pomoci vysokých teplot. V současné době patří k běžným metodám zpracování skla, jako jsou broušení, lisování, tvarování, ohýbání a pod.

Technologie fusingu je známá již od starověku, svědčí o tom i archeologické důkazy z období kolem roku 2000 před Kr. Jako první používali, techniku podobnou dnešnímu fúzování Egypťané a Římané.

S rozvojem foukaného skla ustupuje fusing do ústraní. Ke znovuobjevení této techniky došlo až v průběhu 19. století v Evropě. V současnosti se fusingové sklo stává vyhledávaným artiklem při dekoraci interiérů a v architektuře.

Jiné použití skla
Ze skla se vyrábějí i polotovary, které slouží k dalšímu zpracování. Příkladem jsou skleněná vlákna, která slouží jako polotovar pro výrobu skleněných tkanin. provazů, knotů, armovacích mřížek, rohoží, splétaných vláken, skleněné vaty a pod.