Sklo

SiO₂jako krystal

SiO₂jako sklo

Skloje homogenní,amorfní(tj. nekrystalická) pevná látka, která se vyznačuje tvrdostí, křehkostí a průhledností. Hlavní složkou skla jeoxid křemičitý(SiO₂) a vyrábí se tavením křemičitéhosklářského pískus přísadouuhličitanu draselného(potaše) a následným poměrně rychlým ochlazením taveniny, která tak nestačí vytvořitkrystalovou mřížku.Pro snížení teploty tavení, zlepšení nebo úpravu vlastností skla se přidávají různé další látky, nejčastějiuhličitan sodný(soda) aoxid vápenatý(pálené vápno). Tak vzniká nejběžnějšísodno-vápenaté sklo,z něhož se vyrábítabulové skloaobalové sklo.Kromě toho se vyrábí mnoho dalších druhů s různými vlastnostmi, barvou atd.

Přírodní křemičité sklo se dělí podle původu nasopečné sklo(např.obsidián) a meteorickétektity(např.vltavín). Sklu se pouze podobá skrytě krystalickýpazourek.

V širším vědeckém významu se jakosklooznačuje nekrystalická látka schopnáskelného přechodu,vratnéhoprocesů tavení avitrifikacepřiurčité teplotě.Může tak označovat řadu amorfních pevných látek, například kovových nebo polymerových.

Etymologie

V. Machek a J. Rejzek předpokládají původ českého slovasklo,jakož i dalších slovanských pojmů (polskészkło,ruskéstěkló,srbochorvatskéstàklo,staroslověnskéstъklo) odvozených z praslovanského základu*stъklo,zgótskéhostiklsnebostaroněmeckéhostehhal,popř.západogermánského*stikla-,které znamenaly „pohár s hrotem na zapíchnutí do země “.^[1]AnglickéglassiněmeckéGlasmohou pocházet z germánského istaroanglickéhoglaes,které podleTacitaaPlinia staršíhouGermánůznamenalojantar.^[2]Podle internetového etymologického slovníku angličtiny slovoglasspochází z protogermánského*glasama protoindoevropského*ghel-(2) – zářit (v češtině jsou příbuzná například slovažlutýazelený).^[3]

Historie

Od doby kamenné se používal přírodníobsidiánna výrobu ostrých nástrojů, a protože byl vzácný, bylo toto sklo častým předmětem obchodu. Podle archeologických nálezů lze předpokládat, že první skutečné sklo vyrobili na pobřeží severníSýrie,Mezopotámienebo ve starověkémEgyptě.Nejstarší známé skleněné objekty z poloviny třetího tisíciletí před n. l. byly korálky, vyrobené možná jako náhodný vedlejší produkt při zpracování kovové rudy nebo přiglazováníegyptské keramiky (fajánse).^[4]Zpočátku bylo velmi nečisté a užívalo se na výrobuozdob,šperků,amuletůa malýchnádobekna vonné oleje. Obsahovalooxid křemičitý,vápníkasodu,jednalo se tedy o sodno-vápenaté sklo. Nejstarší datovaný skleněný předmět je patrně keramický pohárThutmose III.s nanášenou skleněnou výzdobou z doby kolem 1450 př. n. l. jako zvětšovací sklo se dlouho používaly čiré minerály, nejčastějiberylnebo křišťál.

Velký pokrok ve výrobě udělaliŘímané,kteří vyráběli sklo různobarevné průhledné, průsvitné i neprůsvitné (mj.millefiori) i čiré sklo. V helénské době dosáhla výroba skleněných číší a jiných nádob vysoké technické úrovně. K vrcholům patří skleněné dvouvrstvé poháry (diatreton) ze 3. a 4. století. Tvoří je vnitřní nádoba a svrchní dekorativní mřížka z barevného skla, s vnitřním pohárem spojená skleněnými můstky. Vznikla patrně odbroušením velké části svrchní vrstvy, způsob výroby však není plně objasněn. Kromě dutého picího skla zdobili ploché sklo plátkovým zlatem metodou eglomisé a zatavováním motivů mezi dvě skleněné čočky (například portréty zemřelých v římských katakombách).

Od 12. století se začala okna chrámů a katedrál zasklívat i figurálními barevnými sklíčky v olověných páskách, tzv.vitrážemi.Nejznámější příklady jsou z francouzských katedrál (Katedrála Notre-Dame v Paříži,katedrála v Chartres,vSoissonsaj.) Od 15. století se zasklívala i okna paláců, radnic a bohatých domů, zprvu technikou vitráže, od 16. století i většími tabulkami. Významným střediskem výroby zrcadel, ozdobného a luxusního skla bylyBenátky,repektive ostrovMurano.Výroba foukaného skla se rozvinula ve 14. století také v Čechách, od konce 16. století proslul český křišťál. Postupně se rozvíjela výroba skla pro optické účely (čočky, zrcadla, hranoly), velkých zrcadel a tabulí a od 19. století masová tovární výroba tabulového i obalového skla. Ve 20. století se dále rozvíjejí výrobní technologie, vznikají nové druhy skla a nová použití ve vědě a technice (skleněná vata, vakuová technika, obrazovky, optická vlákna atd.) Sklo se stává důležitým stavebním materiálem (velkoplošná okna, obklady budov,drátosklo,luxfery,pěnové sklo). V technice se uplatňují i jiná než křemičitá skla.

Křemičité sklo

Čiré křemičité sklo je průhledný nebo průsvitný, tvrdý, relativněpevnýmateriál, odolný proti opotřebení, chemicky v podstatě inertní abiologickyneaktivní. Dá se téměř libovolně tvarovat, brousit, barvit a zdobit. Tyto žádané vlastnosti je předurčují k velkému množství použití v mnoha oborech lidské činnosti. Sklo je velmi křehké a rozbíjí se na ostréstřepy,což však lze přidáním dalších látek nebo tepelným zpracováním změnit.

Vyrábí se zviskóznískloviny roztavené ve sklářské peci. Materiál se rychle zchladí, takže nemá dost času na zformování regulérníkrystalové mřížky,podobně jako když sekonzumní cukrroztaví a rychle zchladí vylitím na chladný povrch. Výsledná tuhá látka jeamorfní,skonchoidálnístrukturou, ne krystalická, jako byl cukr před roztavením.

Sklo obsahuje předevšímoxid křemičitý,který je obsažen vkřemeninebo křemičitém písku (téžsklářském písku), ze kterého se vyrábí. Křemen máteplotu táníkolem 2000°C,proto se při výrobě přidávají alkalické látky, jako jesodaapotaš,které snižují teplotu tání na asi 1000 °C. Protože alkálie snižují odolnost skla vůči vodě, což je obvykle nežádoucí, přidává se takéoxid vápenatý,který tuto odolnost zlepšuje.

Při měření na středověkých vitrážích byla jednotlivá sklíčka často na dolním okraji silnější a odtud vznikla mylná domněnka, že sklo jeroztoknebo že se v dlouhém období chová jakokapalina.Rozdíly v tloušťce těchto skel vznikly zřejmě už při výrobě, protože se nalezly i případy, kde je sklíčko nahoře silnější, a starověké skleněné výrobky ani staré optické přístroje žádnou takovou deformaci nevykazují.^[5]

Složení křemičitého skla

Nejdůležitější druhy křemičitého skla z hlediska složení jsou:

Křemenné sklonebotavený křemenvzniká tavením čistého SiO₂bez dalších přísad. Je velmi tvrdé, chemicky i tepelně odolné (až do 1500 °C), odolné vůči povětrnostním vlivům, má malou tepelnou roztažnost, je průhlednější a propouští iultrafialové světlo(UVA, UVB, UVC). Kvůli vysoké teplotě tavení je jeho výroba energeticky náročnější a tím i dražší. Používá se v optice, vakuové technice, na výrobu nádobí a tepelně namáhaných součástí.
Sodno-vápenaté skloje nejběžnější materiál pro výrobu plochého skla a na okenní tabule. Obsahuje 72% SiO₂,14. 2%oxidu sodného(Na₂O), 10%oxidu vápenatého(CaO), 2,5%oxidu hořečnatého(MgO) a 0,6%oxidu hlinitého(Al₂O₃). Je průhledné, snadno se tvaruje, má však vysokou teplotní roztažnost a odolává teplotě pouze do 500–600 °C). Propouští UVA záření (340-400 nm) ale nepropouští UVB a UVC (<315 nm), z toho důvodu sluneční záření pod sklem neopaluje.
Obalové sklomá podobné složení, ale obsahuje vícevápníkuahliníku,aby se zvýšila chemická odolnost, a často se barví na hnědo nebo na zeleno, aby odfiltrovalo veškeré UV záření. Užívá se na běžné láhve a sklenice a při výrobě se přidává skleněná drť z recyklovaného skla, což výrazně šetří energii.
Borosilikátové sklo(Pyrex, SIMAX) má nízkou tepelnou roztažnost a odolává lépe teplotám včetně teplotních šoků, proto se používá jako chemické avarné sklo,na světla motorových vozidel atd. Obsahuje 81% oxidu křemičitého, 12% oxidu boritého (B₂O₃), 4,5% oxidu sodného (Na₂O) a 2% oxidu hlinitého (Al₂O₃).
Olovnaté skločiolovnatý křišťálmá vysokou specifickou hmotnost a tím i vysokýindex lomu.Výrobky jsou tak zářivější a také pružnější. Užívá se k výrobě optických čoček (flintové sklo), broušeného skla abižuterie.Obsahuje 59% křemene, 25% oxidu olova (PbO), 2% sody (Na₂CO₃), 1,5% oxidu zinku (ZnO) a 0,4% oxidu hliníku.
Hliníko-křemičité sklomá vysokou pevnost a používá se dosklolaminátůa na baňky halogenových žárovek.

Sklo podle užití

Ploché skloslouží k zasklívání oken, skleníků, dveří a nábytku, k obkládání budov, rámování obrazů a k výrobě zrcadel. Ta se dříve musela brousit, kdežto technologiefloatinguž žádné broušení nevyžaduje. Sklo do oken a na obklady se často opatřuje povrchovou vrstvou, která například pohlcuje infračervené paprsky (determální sklo).
Obalové skloslouží k výrobě lahví, sklenic a skleněného nádobí, obalů na kosmetiku a léky.
Technické sklozahrnuje skleněné výrobky a součásti pro chemický a potravinářský průmysl včetně potrubí, proelektrotechniku(izolátory), vakuovou techniku a mnoho dalších odvětví.
Optické skloje velmi čiré sklo s různým složením, ale přesně definovanými optickými vlastnostmi. Podle indexu lomu se rozlišujeflintové sklos vysokým akorunové sklos nízkým indexem lomu.
Autoskloje obvykle vrstvené (laminované) sklo, které se při nárazu nevysype a netvoří velké střepy. Autoskla se také tepelně zpracovávají (kalené sklo, při nárazu se vnitřním pnutím rozpadne na malé kousky) a často opatřují povrchovou vrstvou.
Neprůstřelné skloje vícevrstvý sendvič ze skla a plastických hmot, které tlumí energii střely.
Umělecké sklose dělá ručně za použití velmi rozmanitých technik foukání, ohýbání, lití, broušení a povrchových úprav – leptání, rytí i malování.
Stavební sklozahrnuje jak plochá skla do oken a na obklady, tak také stavební materiály jakodrátosklo,luxfera,izolačnípěnové sklo,skelná vataa další.

Vývoj stavebního skla

1226 – „Široká tabule “– („Broad Sheet “) poprvé vyrobena v Sussexu,Anglie
1330 – „Korunní sklo “– („Crown Glass “) vyrobeno poprvé vRouenu,Francie.
1620 – foukané sklo – („Blown Plate “) vzniká roztočením vyfouknuté bubliny, používalo se nazrcadlaa okenní tabule.
1843 – plovoucí sklo („Float Glass “) vynašelHenry Bessemerlitím skla na hladinu roztavenéhocínu;tabule mají dokonalý povrch, výroba však byla drahá
1888 – válcované sklo („Machine Rolled “) umožnilo vzorkovaný povrch tabulí
1898 –drátosklovyztužené drátovou sítí pro stavební účely
1969 – základní sklo (float), nejběžnější způsob kontinuální výroby plochého skla s dokonalým povrchem

Barvení skla

Kovyaoxidykovů se přidávají dosklovinyběhem výroby pro změnubarvyskla.Manganmůže být přidán v malých množstvích na odstraněnízelenéhoodstínu od železa, nebo ve vyšších koncentracích na dodáníametystovébarvy. Jak mangan, takselenmůže být použit v malých koncentracích na odbarvení skla nebo ve vyšších koncentracích na dodáníčervenébarvy. Malé koncentracekobaltu(0,025–0,1 %) dávajímodrésklo. Oxidcínus oxidyantimonuaarzénuprodukuje neprůhlednébílésklo, poprvé použité vBenátkáchk výrobě imitaceporcelánu.

Použití dvou až tří procent oxidůmědiprodukujetyrkysovoubarvu. Čistá kovová měď dává velmi tmavé červené, neprůhledné sklo, které se někdy užívá jako náhrada zazlaté rubínovésklo.Nikl,podle koncentrace, produkuje modré,fialovénebo ičernésklo. Přidánímtitanuvznikážluto-hnědésklo. Zlato ve velmi malých koncentracích (kolem 0,001 %) tvoří silně rubínově zbarvené sklo, kdežto nižší koncentrace produkují méně intenzivní červenou, častomarketingověoznačovanou jako „brusinka “.Uran(0,1–2 %) může být přidán na dodánífluorescentnížluté nebo zelené barvy. Uranové sklo typicky není takradioaktivní,aby bylo nebezpečné, jeho prášek, např. při leštění, pokud je inhalován (vdechnut), může býtkarcinogenní.Stříbrnésloučeniny (zejménadusičnan stříbrný) mohou produkovat rozsah barev odoranžověčervené po žlutou. Metoda zahřátí a zchlazení může významně ovlivnit barvy produkované těmito sloučeninami.

Výroba

Roztavená sklovina se tvaruje:

Foukáním,kdy sklář nabere sklovinu na sklářskou píšťalu a vyfukuje ji do dřevěné nebo kovové otvírací formy. Jeden z nejstarších způsobů tvarování dutého skla sloužil dříve i k výrobě okenních tabulek: vyfouknutá bublina se nůžkami rozstřihla a vyrovnala na kovové desce. V moderní době se foukání často dělá strojem (láhve, baňky) nebo nahrazuje lisováním (sklenice, nádobky).
Lisováním,kdy se odměřené množství skloviny naleje do formy a dotváří pohyblivým trnem. Formy jsou obvykle dělené a při lisování se mažou olejem.
Litím,kdy se sklovina naleje do formy a případně dotvoří. Zvláštní druh kontinuálního lití jefloating,kdy se sklovina průběžně nalévá na hladinu roztaveného cínu. Tím se dosáhne dokonale hladký povrch na obou stranách, takže se tímto způsobem vyrábí většina plochého skla i v zrcadlové kvalitě.
Taženímse vyrábějí skleněná vlákna.
Rozfoukáním taveninyse vyrábískelná vata,vháněním vzduchu do sklovinypěnové sklo.

Odkazy

Reference

↑REJZEK, Jiří.Český etymologický slovník.Voznice:LEDA, 2001, 2012. 752 s.ISBN 978-80-7335-296-7.Heslo sklo, s. 575.
↑W. Pfeifer,Etymologisches Wörterbuch des Deutschen.Berlín 1992, str. 453.
↑Online Etymology Dictionary[online]. Douglas Harper [cit. 2015-01-07].Dostupné online.(angličtina)
↑KINDERSLEY, Dorling.1001 otázka a odpověď.1. vyd. Bratislava: TIMY spol. s.r.o., 1996ne.ISBN 80-88799-24-4.S. 32 a 60.
↑E. D. Zanotto: „Do cathedral glasses flow? “American Journal of Physics, 1998

Literatura

O. Drahotová,České sklo.Praha: Odeon 1970
V. Klebsa,Technologie skla a keramiky. 1. [díl], Sklo.Liberec: VŠST 1981
S. Petrová,České sklo.Praha: Gallery 2001
Ottův slovník naučný,heslo Sklo. Sv. 23, str. 274
Ottův slovník naučný nové doby,heslo Sklo. Sv. 10, str. 1283
SVOBODA, Luboš.Stavební hmoty (volně dostupná elektronická kniha).[s.l.]: [s.n.], 2013.Dostupné v archivupořízeném dne 2013-10-16.ISBN 978-80-260-4972-2.S. 950.
M. B. Volf,Sklo: Podstata, krása, užití.Praha: V. Poláček 1947
V. Vondruška,Sklářství.Praha: Grada 2002

Související články

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématusklonaWikimedia Commons
TémaSklove Wikicitátech
Slovníkové heslosklove Wikislovníku

[1] REJZEK, Jiří.Český etymologický slovník.Voznice:LEDA, 2001, 2012. 752 s.ISBN 978-80-7335-296-7.Heslo sklo, s. 575.

[2] W. Pfeifer,Etymologisches Wörterbuch des Deutschen.Berlín 1992, str. 453.

[3] Online Etymology Dictionary[online]. Douglas Harper [cit. 2015-01-07].Dostupné online.(angličtina)

[4] KINDERSLEY, Dorling.1001 otázka a odpověď.1. vyd. Bratislava: TIMY spol. s.r.o., 1996ne.ISBN 80-88799-24-4.S. 32 a 60.

[5] E. D. Zanotto: „Do cathedral glasses flow? “American Journal of Physics, 1998

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]