sklo

Sklo je homogénna amorfná, izotropná, průhledná, pevná a krehká látka v metastabilnom stave, vznikajúca ochladzovaním taveniny. Obsahuje najčastejšie kremičitý piesok, sódu, oxidy alkalických kovov, vápenec. Je to biologicky neaktívny materiál.

Sklo je transparentné (průhledné) pre viditelné svetlo (existuje aj nepriehľadné sklo). Obyčajné sklo neprepúšťa svetlo s vlnovou délkou kratšou ako 400 nm (ultrafialové svetlo), pretože obsahuje prímesi, napr. sódu (uhličitan sodný).

História

Sklo bolo objavené okolo roku 3000 pred Kr. v Egypte. Spočiatku technológia neumožňovala výrobu čistého skla (prímesi) a používalo sa hlavne na výrobu malých nádob a ozdôb. Nádoby sa spracovávali omotávaním okolo hlineného jadra, ktoré sa po vychladení skleného výrobku rozbilo. Sklo obsahovalo oxid kremičitý, vápnik a sodík.

Sklo sa nachádza aj v prírode, a je tvorené z vulkanickej taveniny. Toto sklo sa nazýva obsidián. Obsidián bol dlho používaný na výrobu nožov použitím jednoduchých nástrojov. Inou formou prírodného skla sú rúrky vzniknuté úderom blesku do kremičitého piesku.

Sklo

Sklo je homogénny amorfný, tuhý, krehký, většinou průhledný materiál s hladkým povrchom. Vyrába sa z tzv. skloviny roztavenej v sklárskej peci. Materiál sa rýchlo schladí a preto nemá dosť času na vytvorenie kryštálovej mriežky. Výsledná tuhá látka je amorfná (beztvará). Čisté sklo je transparentný (průhledný), relatívne pevný materiál, odolný proti opotrebeniu, v podstate inertný a biologicky neaktívny. Může být formován do rozmanitých tvarů. Sklo je však velmi křehké a rozbíjí se na ostré črepy. Tyto vlastnosti mohou být modifikované přidáním zlucenin (nejčastěji oxidy kovů) do taveniny. Sklo se dá také teplně spracovávat npr. kaliť.

Sklo je tvorené predovšetkým oxidom kremičitým, ktorý sa získava z kremeňa (kremičitého piesku – tiež sklárskeho piesku). Kremeň má teplotu tavenia okolo 2 000 °C, preto sa pri výrobe pridávajú alkalické látky, ktoré túto teplotu výrazne znižujú napr. sóda a uhličitan draselný, ktoré znižujú teplotu tavenia na asi 1 000 °C. Pretože alkálie zároveň znižujú odolnost skla voči vode, čo je nežiaduce, pridáva sa tiež oxid vápenatý, ktorý túto odolnost zlepšuje.

Základné suroviny na výrobu skla sú – čistý kremičitý piesok, oxid vápenatý, uhličitan sodný (draselný), oxid hlinitý a črepy skla (separovaný odpad). Z týchto surovín sa pripraví prášková zmes nazývaná sklársky kmeň, ktorý sa taví v sklárskej peci. Ku základným zložkám kmeňa sa pridávajú různé prísady, ktoré sklo čistia, zafarbujú alebo znepriehľadňujú.

Kremenné sklo

Sklo vyrobené iba z čistého oxidu kremičitého SiO₂ (kremeň) se nazývá kremenné sklo. Oproti bežným sklám má niektoré vlastnosti odlišné. Neabsorbuje ultrafialové žiarenie, má velmi vysokou teplotu tavení (okolo 1 650 °C), je tvrdé, odolné voči poškriabaniu, opticky čisté (neobsahuje prímesi), neskresľuje vlnovou délku procházejícího světla (barevná chyba). Proto se používá tam, kde jsou tyto vlastnosti požadované. Např. pro banky halogénových žiaroviek, které pracují při vysokých teplotách, výbojky pro ultrafialové světlo, krycí skla tepelných spotřebičů, hodinek a pod. Kremenné sklo se kvůli vysoce teplote tavení vyrábí daleko složitější a dražší než běžné sklo. Kremenné sklo se dá vyrobit natolik čisté, že stovky kilometrů skla jsou transparentní pro infračervené vlnové délky světla, což se využívá v optických vláknech. Kremenné sklo se používá také v optice na výrobu šošoviek a zrkadiel.

Prísady

Olovnaté sklo, tiež olovnatý krištáľ, má lepšie vizuálne optické vlastnosti, pretože zvýšený index lomu (refrakce) způsobuje omnoho více odrazů. Takéto sklo se používá pro výrobu umeleckých předmětů ze skla. Bór se přidává pro změnu teplotních a elektrických vlastností. Přidání bária zvýší optický index lomu skla. Oxid tória dá sklu velmi vysoký refrakční index a je používaný pro výrobu vysoko kvalitních šošoviek. Větší množství železa se používá ve skle, které má absorbovat infračervenou energii, např. pro tepelně absorbující filtry filmových projektorů. Cér se používá pro sklo, které absorbuje UV vlnové délky (biologicky škodlivé žiarenie).

Kovy a oxidy kovů se přidávají do skloviny během výroby také pro změnu farby skla. Mangán odstraňuje zelený odtěn železa, ve vyšších koncentracích dodává ametystovou barvu. podobně jako mangán také selén 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 antimónu a arzénu vytváří nepřehledné biele sklo, po první použití v Benátkách na výrobu imitace porcelánu. Použití dvou až tří percent oxidů medi vytváří tyrkysovou barvu. Čistá kovová meď dává velmi tmavé červené nepřehledné sklo, které se používá jako náhrada za zlaté rubínové sklo. Nikel podle koncentrace vytváří modré, fialové nebo černé sklo. Přidáním titánu vzniká žlto-hnedé sklo. Zlato ve velmi malých koncentracích (okolo 0,001 %) vytváří rubínově zafarbené sklo. Urán (0,1 – 2 %) se přidává na dodání fluorescenční žlutej nebo zelenej barvy. Strieborné zlúčeniny (hlavne dusičnan strieborný) produkují rozsah farieb od oranžovo červenej po žltou. Metoda, jakou je sklo zahřáté a ochlazené tak isto může ovlivnit barvu produkovanou těmito zluceninami. Často se objevují nové zafarbení skla a nové využití díky novo preskúmaným vlastnostiam.

Spracovanie skloviny

Tekutá sklovina se dále spracovává fúkáním, lisováním, liatím a to ručně nebo strojově. Takto vzniklé polotovary se mohou dále upravovat brusením, leštěním, maľováním, leptáním...

Fúkaní

Fúkaní je klasická sklárská technika pro ruční, nebo strojové spracování skloviny. Principem je přichycení viskózní skloviny na sklárskou píšťalu, do které je tlačen vzduch. Tento na konci rúrky vytvoří bublinu. Současným tlačením vzduchu a otáčením píšťaly se sklovina udržuje osovo vycentrovaná. Strojově se takto vyrábají např. fľaše, poháre, karafy a pod. Ručním fúkáním se vytvárají hlavně duté umelecké předměty, poháre, karafy, chemické sklo (banky, chladiče) a pod. Tyto předměty nemusí být vždy jen duté. Můžou se spracovávat i plné předměty jako např. ťažítka, kvetinky a velké předměty pro dekorativní využití.

Liatí

Sklovina se dá odlévat. Odlévá se do kovových (pri ručnom spracovaní aj do drevených) foriem. Nevýhodou je méně kvalitní povrch. Odlívají se fľaše, taniére, poháre, skleněné polotovary (rúry, spojky).

Tabuľové sklo

Sklenené tabule (tabuľové sklo) se vyrábí odléváním do plochých foriem. Existuje sklo valcované a plavené. Pro dosažení ideální rovného a hladkého povrchu /sklo plavené/tabuľového 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 cínu. Toto sklo se nazývá plavené – float. Vyrábí se v odberatelském formátu od 3 – 19 mm ve velikosti 200/225*321 cm a 600x321 cm. Někdy se do tabuľového skla zalévá kovová mřížka (bezpečnostní sklo) – jde o sklo s drôtenou vložkou tzv. „drôtenka“. Toto sklo je valcované. Takovéto sklo se po rozbití nerozpadne na volné črepy, ale zůstane popraskané v celku. Je poměrně křehké, ale jako bezpečnostní sklo postačuje. Sklo v automobilech je kalené i vrstvené – přední a zadní sklá jsou lepené (sklo-fólie-sklo) a boční jsou kalené. Po rozbití lepeného skla črepy zůstávají přilepené na fólii. Kalené sklo se rozbije na množství drobných kruhových črepín. Nepřestřelné sklo se vyrábí jako vícevrstvové lepené sklo. Používají se sklá od hrátky 3 – 5 mm, střídající 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 spracování skla, jako jsou brusení, lisování, tvarování, ohýbání a pod.

Technologie fusingu je známá už 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 fúkaného skla ustupuje fusing do ústraní. K 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.

Iné použitie skla

Zo skla se vyrábají také polotovary, které slouží na další spracování. Příkladem jsou sklenená vlákna, která slouží jako polotovar pro výrobu sklenených tkanin, např. povrazů, knôtů, armovacích mřížek, rohoží, spletaných vláken, sklenené vaty a pod..