Z čeho a jak se vyrábí sklo | Život RBC

Okna, lahve a sklenice jsou ze skla, to ví každý. Bez tohoto materiálu je však prostě nemožné si představit moderní vědu: chemii, fyziku, biologii, medicínu, astronomii, optiku a tak dále. Jak se získává a změnil se proces výroby skla za stovky let? Pojďme si to vysvětlit jednoduchými slovy.

Z čeho se vyrábí sklo?

Foto: Wikimedia Commons

Sklo je pevná amorfní látka, obvykle průhledná nebo průsvitná, a také tvrdá a křehká [1]. „Amorfní“ znamená, že ve své atomové struktuře a mechanických vlastnostech má tento materiál vlastnosti superviskózní kapaliny a pevné látky.

Sklo lze vyrobit pouze ze tří ingrediencí. Jsou zmíněny např. ve slovníku V.I. Dahl: „slitina písku (křemičitého) s potaší; chem. křemičitan sodný, někdy draselný, oxid olovnatý“ [2]. Jinými slovy, nejjednodušší způsob výroby skla je z roztaveného říčního písku (SiO2), sody (Na2CO3) a vápence (CaCO3) [3].

• Песок (oxid křemičitý) se skládá z drobných krystalů, které při zahřátí tají do kapalného stavu. Teplota tání písku je však +1700 °C. Takové teploty nevydrží ani speciální žáruvzdorné cihly.
• Soda (oxid sodný) je obsažen ve většině oken a nádobí umožňuje snížit bod tání písku na přijatelnou hodnotu: od +1700 do +850. +900 °C. Taková dvousložková skla se však mohou rozpouštět ve vodě. Abyste získali obvyklé okno nebo sklo, potřebujete třetí přísadu.
• Vápenec (oxid vápenatý) činí sklo chemicky odolnějším a nerozpustným. Ve starověkém Egyptě se používaly drcené mořské mušle a ve středověku skláři přidávali stromový popel. První, kdo uvažoval o lití křídy do skleněné hmoty, byli v Čechách teprve v 4. století [XNUMX].

Foto: Alexander Gray/Unsplash

Do sklenice lze také přidat další přísady v závislosti na jejím účelu. Například, aby čočky a další části vědeckých přístrojů byly dokonale průhledné, musí být písek nebo křemen jasně bílé. Nažloutlý písek obsahuje nečistoty, které se přenášejí do skla. K jejich odstranění se jako čiřidla používá chlorid sodný, síran amonný a dusičnan amonný [1]. Někdy se však do surovin pro krásu speciálně přidávají různé barvicí látky. Například oxid mědi vytváří modrozelený odstín, zatímco oxid železa vytváří žlutozelený odstín. Pivo, víno a další světlocitlivé tekutiny se mnohem lépe uchovávají v barevných nádobách [4].

Jak se vyrábí sklo

Foto: Oak Ridge National Laboratory/Flickr

Přestože lze sklo vyrábět různými způsoby, naprostá většina se vyrábí tavením vsázky při vysokých teplotách. Jedná se o poměrně jednoduchý proces, který zahrnuje čtyři fáze.

1. Pojistka. Křemenný písek se sodou a vápnem se v peci uvede do kapalného stavu. Ukázalo se, že je to „tekuté sklo“. Do směsi lze také přidat další složky (jako oxidy hořčíku nebo hliníku), aby byl materiál pevnější a změnila se jeho barva.
2. Lití. Směs je nutné neustále míchat, aby z ní zmizely všechny bublinky. Poté je čas dát produktu požadovaný tvar. Kdysi se to jednoduše dělalo tak, že se směs nalila do formy a nechala vychladnout. V dnešní době technologie výrazně pokročila a „tekuté sklo“ se lije do lázně s roztaveným cínem. Zatímco skleněná směs je velmi viskózní, nemíchá se s cínem, ale rozprostře se po něm v tenké stuze.
3. Chlazení. Sklo chladne a tvrdne při ofukování studeným vzduchem. Po kontrole kvality materiálu se rozřeže na listy požadované velikosti.
4. Povlak. V poslední fázi se na výrobek nanášejí různé nátěry, aby se například zlepšila ochrana před slunečním zářením nebo se dosáhlo antireflexního efektu.

Historie sklářské tvorby

Foto: Creative Commons

Historie výroby skla sahá tisíce let vývoje a technologických průlomů a sahá až do roku 3500 př. n. l., kdy řemeslníci ve starověkém Egyptě, Sýrii, Fénicii a Číně začali vyrábět skleněné předměty: korálky, náušnice, amulety, pečeti. Podle Plinia staršího bylo sklo poprvé vyrobeno v ústí řeky Belus, kde pobřežní písek obsahuje jak křemen, tak vápenec [5].

Samotný termín „sklo“ se objevil ve starém Římě, kde technologie výroby skla dosáhla nových výšin [6]. Vynalezen v XNUMX. stol. př.n.l E. Skleněná foukací trubice usnadnila vytváření cenově dostupných domácích potřeb, jako je například nádobí.

Italský mnich Antonio Neri zanechal na počátku 17. století svým potomkům první vědecké dílo o sklářství, zachovávající tajemství zesvětlování a barvení materiálu. Během středověku se sklářská technologie v Evropě dále rozvíjela, zejména v Itálii. Centrem sklářské výroby se tak stal ostrov Murano v Benátkách. Murano sklo (Benátky) se proslavilo po celém světě díky své kvalitě a jedinečnému designu. A mistři v západní Evropě gotické éry dosáhli neuvěřitelných výsledků ve výrobě vitráží.

První sklářská továrna v Rusku byla otevřena v roce 1635. Michail Lomonosov přispěl k vytvoření moderního přístupu k výrobě skla. V XNUMX. století vyvinul vědec technologii výroby barevných průhledných a neprůhledných skel, používaných zejména na mozaiky. Podle legendy Lomonosov jednou obědval s Ivanem Shuvalovem (oblíbeným filantropem Elizabeth Petrovna. — RBC Life), měl na sobě kaftan s velkými skleněnými knoflíky a jeden z hostů si nechtěně všiml, že už dávno vyšly z módy. Lomonosov odpověděl, že módu nesleduje, dává jim přednost před kovovými a všemi ostatními a bude je nosit vždy z úcty ke sklu – a začal vypisovat, kde se sklo úspěšně používá a jaké má výhody. Slavný filantrop Ivan Shuvalov požádal svého hosta, aby vše popsal ve verších. Tak se objevilo Lomonosovovo slavné dílo „O výhodách skla“ [7]. V roce 1753 vytvořil Lomonosov továrnu Ust-Ruditsk na výrobu barevného skla a smaltu.

Foto: Creative Commons

V 19. století vedla průmyslová revoluce k automatizaci procesu výroby skla. Tím byl materiál dostupný pro sériovou výrobu.

Technologie výroby skla se dnes neustále zlepšuje, včetně vývoje nových typů skel s různými vlastnostmi, jako je tepelná izolace, odolnost proti poškrábání a průhlednost. Sklo je široce používáno v architektuře (okna, fasády budov), automobilovém průmyslu, elektronice (obrazovky a optické komponenty), lékařství (laboratorní vzorky a lékařské vybavení) a mnoha dalších odvětvích.