Sklo

História

Sklo bolo objavené okolo roku 3000 pred Kr. v Egypte. Spočiatku technológia neumožňovala výrobu čistého skla (prímesy) a používalo sa hlavne na výrobu malých nádob a ozdôb. Nádoby sa spracovávali omotávaním okolo hlinenného 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, väčšinou priehľadný 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 (priehľadný), relatívne pevný materiál, odolný proti opotrebeniu, v podstate inertný a biologicky neaktívny. Môže byť formovaný do rozmanitých tvarov. Sklo je však veľmi krehké a rozbíja sa na ostré črepy. Tieto vlastnosti môžu byť modifikované pridaním zlúčenín (najčastejšie oxidy kovov) do taveniny. Sklo sa dá aj tepelne spracovávať napr. 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 odolnosť skla voči vode, čo je nežiaduce, pridáva sa tiež oxid vápenatý, ktorý túto odolnosť 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 rôzne prísady, ktoré sklo čistia, zafarbujú alebo znepriehľadňujú.

Kremenné sklo

Sklo vyrobené iba z čistého oxidu kremičitého SiO₂ (kremeň) sa nazýva kremenné sklo. Oproti bežným sklám má niektoré vlastnosti odlišné. Neabsorbuje ultrafialové žiarenie, má veľmi vysokú teplotu tavenia (okolo 1 650 °C), je tvrdé, odolné voči poškriabaniu, opticky čisté (neobsahuje prímesi), neskresľuje vlnovú dĺžku prechádzajúceho svetla (farebná chyba). Preto sa používa tam, kde sú tieto vlastnosti požadované. Napr. pre banky halogénových žiaroviek, ktoré pracujú pri vysokých teplotách, výbojky pre ultrafialové svetlo, krycie sklá tepelných spotrebičov, hodiniek a pod. Kremenné sklo sa kvôli vysokej teplote tavenia vyrába ďaleko zložitejšie a drahšie ako bežné sklo. Kremenné sklo sa dá vyrobiť natoľko čisté, že stovky kilometrov skla sú transparentné pre infračervené vlnové dĺžky svetla, čo sa využíva v optických vláknach. Kremenné sklo sa používa tiež v optike na výrobu šošoviek a zrkadiel.

Prísady

Olovnaté sklo, tiež olovnatý krištáľ, má lepšie vizuálne optické vlastnosti, pretože zvýšený index lomu (refrakcia) spôsobuje omnoho viac odrazov. Takéto sklo sa používa pre výrobu umeleckých predmetov zo skla. Bór sa pridáva pre zmenu teplotných a elektrických vlastností. Pridanie bária zvýši optický index lomu skla. Oxid tória dá sklu veľmi vysoký refrakčný index a je používaný pre výrobu vysoko kvalitných šošoviek. Väčšie množstvo železa sa používa v skle, ktoré má absorbovať infračervenú energiu, napr. pre tepelne absorbujúce filtre filmových projektorov. Cér sa používa pre sklo, ktoré absorbuje UV vlnové dĺžky (biologicky škodlivé žiarenie).
Kovy a oxidy kovov sú pridávané do skloviny počas výroby tiež pre zmenu farby skla. Mangán odstraňuje zelený odtieň železa, vo vyšších koncentráciách dodáva ametystovú farbu. podobne ako mangán aj selén sa používa pre dekolorizáciu skla, vo vyšších koncentráciách dodáva červenú farbu. Malé koncentrácie kobaltu (0,025 – 0,1 %) dávajú modré sklo. Oxid cínu s oxidmi antimónu a arzénu vytvára nepriehľadné biele sklo, po prvýkrát použité v Benátkách na výrobu imitácie porcelánu. Použitie dvoch až troch percent oxidov medi vytvára tyrkysovú farbu. Čistá kovová meď dáva veľmi tmavé červené nepriehľadné sklo, ktoré sa používa ako náhrada za zlaté rubínové sklo. Nikel podľa koncentrácie vytvára modré, fialové alebo čierne sklo. Pridaním titánu vzniká žlto-hnedé sklo. Zlato vo veľmi malých koncentráciách (okolo 0,001 %) vytvára rubínovo zafarbené sklo. Urán (0,1 – 2 %) sa pridáva na dodanie fluorescenčnej žltej alebo zelenej farby. Strieborné zlúčeniny (hlavne dusičnan strieborný) produkujú rozsah farieb od oranžovo červenej po žltú. Metóda, akou je sklo zahriate a ochladené tak isto môže ovplyvniť farbu produkovanú týmito zlúčeninami. Často sa objavujú nové zafarbenia skla a nové využitia vďaka novo preskúmaným vlastnostiam.

Spracovanie skloviny

Tekutá sklovina sa ďalej spracováva fúkaním, lisovaním, liatím a to ručne alebo strojovo. Takto vzniknuté polotovary sa môžu ďalej upravovať brúsením, leštením, maľovaním, leptaním...

Fúkanie

Fúkanie je klasická sklárska technika pre ručné, alebo strojové spracovanie skloviny. Princípom je prichytenie viskóznej skloviny na sklársku píšťalu, do ktorej je tlačený vzduch. Tento na konci rúrky vytvorí bublinu. Súčasným tlačením vzduchu a otáčaním píšťaly sa sklovina udržiava osovo vycentrovaná. Strojovo sa takto vyrábajú napr.  fľaše, poháre, karafy a pod. Ručným fúkaním sa vytvárajú hlavne duté umelecké predmety, poháre, karafy, chemické sklo (banky, chladiče) a pod. Tieto predmety nemusia byť vždy len duté. Môžu sa spracovávať aj plné predmety ako napr. ťažítka, kvetinky a veľa predmetov pre dekoračné využitie.

Liatie

Sklovina sa dá odlievať. Odlieva sa do kovových (pri ručnom spracovaní aj do drevených) foriem. Nevýhodou je menej kvalitný povrch. Odlievajú sa fľaše, taniere, poháre, sklenené polotovary (rúry, spojky).

Tabuľové sklo

Sklenené tabule (tabuľové sklo) sa vyrába odlievaním do plochých foriem.Existuje sklo valcované a plavené. Pre dosiahnutie ideálne rovného a hladkého povrchu /sklo plavené/tabuľového skla je vnútro formy tvorené roztaveným cínom.Tato technika sa nazýva float coating, pôvodom z Anglicka. Kvapalná sklovina sa teda vo forme vznáša na kvapalnom cíne. Toto sklo sa nazýva plavené – float. Vyrába sa v odberateľskom formáte od 3 – 19 mm vo veľkosti 200/225*321 cm a 600x321 cm. Niekedy sa do tabuľového skla zalieva kovová mriežka (bezpečnostné sklo) – ide o sklo s drôtenou vložkou tzv. „drôtenka“. Toto sklo je valcované. Takéto sklo sa po rozbití nerozpadne na voľné črepy, ale ostane popraskané v celku. Je pomerne krehké, ale ako bezpečnostné sklo postačuje. Sklo v automobiloch je kalené aj vrstvené – predné a zadné sklá sú lepené (sklo-fólia-sklo) a bočné sú kalené. Po rozbití lepeného skla črepy ostávajú prilepené na fólii. Kalené sklo sa rozbije na množstvo drobných kruhových črepín. Nepriestrelné sklo sa vyrába ako viacvrstvové lepené sklo. Použité sú sklá od hrúbky 3 – 5 mm, striedané bezpečnostnou fóliou.

Fusing – fusingové sklo

Fusing je technika používaná pri spekaní a tvarovaní skla za pomoci vysokých teplôt. V súčasnej dobe patrí k bežným metódam spracovania skla, ako sú brúsenie, lisovanie, tvarovanie, ohýbanie a pod.
Technológia fusingu je známa už od staroveku, svedčia o tom aj archeologické dôkazy z obdobia okolo roku 2000 pred Kr. Ako prví používali, techniku podobnú dnešnému fúzovaniu Egypťania a Rímania.
S rozvojom fúkaného skla ustupuje fusing do ústrania. K znovuobjeveniu tejto techniky došlo až v priebehu 19. storočia v Európe. V súčasnosti sa fusingové sklo stáva vyhľadávaným artiklom pri dekorácii interiérov a v architektúre.

Iné použitie skla

Zo skla sa vyrábajú aj polotovary, ktoré slúžia na ďalšie spracovanie. Príkladom sú sklenené vlákna, ktoré slúžia ako polotovar pre výrobu sklenených tkanín, napr. povrazov, knôtov, armovacích mriežok, rohoží, spletaných vláken, sklenenej vaty a pod..