Sklo, tradičně i netradičně

Sklo se využívalo na výrobu ozdob a bylo různě barevné, což způsobovaly nečistoty obsažené ve zdrojových surovinách. Ve starověkém Egyptě se naučili čistit sklo pomocí chloridu draselného. Féničané vyrobili sklářskou píšťalu a tím se masově začalo vyrábět foukané sklo. Velký rozvoj nastal ve starověké římské říši, kdy se začaly používat okenní skla, zrcadla aj. Naše země se setkaly se sklem díky výměnnému obchodu se zeměmi Dálného východu. Techniku výroby skla však k nám přinesli Keltové, kteří ho využívali na dekorativní předměty.

Velký rozmach v českém sklářství nastal za dob Karla IV, který k nám pozval skláře z Benátek. Začaly se stavět velké sklárny poblíž bukových lesů a vod. Nejznámějším českým artiklem je český křišťál, který byl objeven za dob císaře Rudolfa II. I alchymisté, nejenom ti, kteří působili na dvoře Rudolfa II, si pochvalovali čistotu a kvalitu českého skla. Dnes již mnoho skláren neexistuje, ale pojem české sklo je ve světě stále znám.

_{Struktura: a, křemene (krystal), b, skelného SiO2 (amorfní), c,  sodnokřemičitého skla (amorfní)
zdroj:http://geologie.vsb.cz/loziska/suroviny/sklo.html}

Jak se ale sklo vyrábí? Technologicky se sklo vyrábí 4 základními kroky, které si nyní popíšeme. Prvním krokem je příprava vsázky, což jsou sklářský kmen a přísady. Základní surovinou je sklářský písek, který je tvořen SiO₂ a dalšími příměsi, nejčastěji Fe₂O₃. Množství oxidu železitého se musí snižovat pod 1%, dle požadovaného druhu skla. Dalšími základními surovinami jsou alkálie, které se přidávají ve formě uhličitanů vápenatých, draselných, či sodných. Ty se při tavení rozkládají na příslušné oxidy. Alkálie mají vliv na teplotu tavení. Oxid vápenatý navíc ovlivňuje rozpustnost a chemickou odolnost skla. Kromě těchto hlavních látek sklo obsahuje ještě další příměsi, které mají vliv na barvu cíleného produktu. Jsou to kovy, či oxidy solí kovů. Používá se například zlato, čímž vzniká rubínově červené sklo, nebo kobalt, který se používá pro docílení modrého zbarvení. Mezi další látky patří čeřiva, která se přidávají v malém množství a slouží k odstranění bublinek z roztavené skloviny. Mezi tyto látky můžeme zařadit dusičnany, či sírany (např. sodný, draselný, nebo vápenatý).

Dalším krokem je tavení skla. Teplota tavícího procesu se pohybuje od 1400-1600°C. Dříve sloužilo jako palivo dubové dřevo a sklo se tavilo v několika krocích. Dnes se jako palivo používá generátorový nebo zemní plyn.

Předposledním krokem je tvarování skla. Zde se využívá silné závislosti viskozity skla na teplotě. Sklovina se stává „kapalnou“ a dá se tvarovat litím, tažením, foukáním nebo lisováním. V této fázi nesmí dojít ke krystalizaci skloviny, která by mohla nastat při pomalém chlazení.

Posledním krokem je chlazení. Chlazení se provádí řízeně a to většinou v intervalu 700-400°C. Po ochlazení se již může výsledné sklo dále upravovat.

Teď jsme si popsali výrobu skla. Při výrobě se mění postupně struktura jednotlivých látek. Tavením změníme skupenství pevných látek na kapalné. Při postupném ochlazování skloviny se dosáhne určité teploty, při které začne sklovina krystalizovat. Tato teplota se nazývá krystalizační a je nežádoucí. Proto chlazení musíme provézt velice rychle, aby sklovina nezačala krystalizovat. Teplota, při které se začne sklovina měnit na sklo, se nazývá transformační. Sklo je tedy anorganický, amorfní (nekrystalický) materiál, který se nenachází v termodynamické rovnováze. Kdybychom se podívali na okenní skla v kostelech, tak si můžeme povšimnout, že sklo je užší v horní části, než v dolní části. To je způsobeno velice pomalým tokem skla. Sklo  můžeme vyrobit ze všech tavenin, které jsme schopni velice rychle ochladit. Vyrábějí se i speciální skla, jako uranová, či chalkogenidová.    

Sklo je  velice zajímavý materiál. Využíváme ho dnes a denně, jako výplň oken, skleničky, či optické kabely.

Autor: Jaroslav Kocík, KocikJ@seznam.cz