Fascinující výroba skla

Sklo patří mezi jedněm z nejstarších a nejrozšířenějších materiálů, které lidstvo zná. Ostatně vyrábí se už téměř 5,5 tisíc let. Používá se nejen v architektuře a designu, ale také pro výrobu nápojového a užitkového skla, které dnes a denně využíváme. Abyste ale lépe porozuměli, jak výroba skla přesně probíhá a z čeho se křišťálové sklo vlastně vyrábí, pojďme si projít celý proces včetně klíčových fází.

Sklo je amorfní (tedy nekrystalický) materiál, který vzniká tavením sklotvorných surovin a následným zchlazením takovou rychlostí, aby se v materiálu nestihla vytvořit krystalická mřížka s pravidelnou strukturou. Zajímavostí je, že z hlediska fyzikálních vlastností je i hotové sklo stále kapalinou, ovšem její viskozita je natolik vysoká, že nám ji nepovede pouhým okem spatřit. Až s odstupem stovek let by víceméně bylo možné pozorovat změny ve tvaru či tloušťce. Z hlediska sklářské terminologie se roztavená hmota nazývá sklovinou, zatuhlý materiál je již sklem, které se dále může zušlechťovat.

Výroba skla je složitý a fascinující proces, který zahrnuje široké spektrum surovin a technologií. Od přípravy sklářských surovin přes tavení a tvarování až po finální úpravy, každý krok je zásadní pro výrobu kvalitního skla, které nachází uplatnění v našich každodenních životech. Sklo jako amorfní materiál poskytuje nejen estetické, ale i funkční výhody, což z něj činí důležitý prvek moderního průmyslu.

Kvalitní křišťálového sklo navíc vyniká skvělými optickými vlastnostmi, které mu přidávají na atraktivitě a dodávají mu vysoký lesk a maximální transparentnost. Jedná se zejména o dokonalou propustnost světla, zvýšený index lomu světla i disperzi.

Sklo má různé formy, které jsou přímo ovlivněny chemickým složením jednotlivých typů skla. Z čeho je sklo? Základní složkou pro výrobu skla je oxid křemičitý, známý také jako sklářský písek (SiO2). Samotné tavení písku ale vyžaduje vysoké množství energie a nutno podotknout, že výsledné sklo ani zdaleka nevyhoví běžným požadavkům. Pro výrobu skla je v takovém případě zapotřebí využít i další suroviny, ale k tomu se ještě dostaneme.

Sklo vyrobené pouze z křemenného písku se označuje jako křemenné sklo a jeho hlavní využití najdeme v oblasti žáruvzdorných materiálů. Abychom totiž dosáhli vlastností skla, které známe z každodenního života, je nutné přidat k písku přídavné složky včetně chemie, mezi které patří taviva, stabilizátory, čeřiva, kaliva a barviva.

Výroba skla je jedním slovem alchymie. Aby získalo co možná nejlepší vlastnosti, je zapotřebí i správná chemie. Předně jsou tu taviva, jako je uhličitan draselný (K2CO3) nebo uhličitan sodný (Na2CO3), která v závislosti na složení významně snižují teplotu tavení sklářského písku z 2000 na 1200-1500 °C. Tyto přísady také ovlivňují dobu, po kterou zůstává sklo tvarovatelné. Sklo prakticky můžeme rozdělit na “krátké” a “dlouhé” – uhličitan draselný vytváří sklo „krátké“, což je ideální pro sériovou výrobu, zatímco uhličitan sodný produkuje sklo „dlouhé“, které je vhodné především pro ruční formování a precizní modelování.

Dlouhé sklo se tradičně vyrábělo zejména v Benátkách, díky čemuž vznikl pojem Benátské sklo. Krátké sklo, které je tvrdší a lépe se hodí k dekorativnímu opracování, jako je rytí a broušení, se naopak objevuje v zemích na sever od Alp.

 

Pokud se během výroby skla přidají taviva, zlepší se tepelné vlastnosti samotného skla, ovšem současně se sníží jeho chemická odolnost natolik, že se sklo stane rozpustným ve vodě, čímž vznikne vodní sklo. Předejít tomuto problému je možné tak, že do směsi přidáme stabilizátory, jejímž úkolem je výrazně zvýšit chemickou odolnost skla. Mezi stabilizátory patří například uhličitan vápenatý (CaCO3) nebo oxid olovnatý (PbO) zlepšující optické vlastnosti skla včetně indexu lomu světla.

Mezi další suroviny, které se využívají při výrobě skla, jsou čeřiva, která pomáhají při rozpouštění plynů ve sklovině. Kaliva se používají, pokud chceme dosáhnout opálového, tedy neprůhledného skla. Barviva, obvykle ve formě drahých kovů, vytvářejí specifické barvy skla díky své oxidaci ve sklovině. Například zlato poskytuje růžovou barvu, zatímco kobalt tmavě modrou.

Z hlediska sklářské terminologie rozlišujeme nejen sklářský písek, ale také sklářský kmen, který vzniká spojením sypkých směsí – oxidu křemičitého spolu s tavivy, stabilizátory i barvivy. Pokud se ovšem do sklářského kmene přidají skleněné střepy, stává se ze směsi sklářská vsázka. Připravenou směs poté žaluziový zakladač postupně naváží do pece, kde ji rovnoměrně rozprostírá na hladinu již utavené skloviny. Zajímavostí je, že značka Crystalex vrací střepy do sklářského vsázky o maximální možné míře – v rozsahu až 95 %, díky čemuž takřka žádné nevyužité sklo nepřijde nazmar. Téměř každý sklářský odpad je obratem recyklován. Celý proces výroby skla je maximálně šetrný i přátelský k životnímu prostředí.

Když už víme, z čeho se vyrábí sklo, nastává ideální doba přesunout se k dalšímu kroku, a tedy k jeho samotné výrobě. Zásadní roli v tomto ohledu hraje sklářská pec, která může být pánvová nebo vanová s elektrickým nebo plynovým otopem. V čem se od sebe odlišují?

Výrobu skla rozlišujeme na ruční a automatizovanou. Ručně foukané sklo je výsledkem tradičního procesu, které zahrnuje spoustu technik nejčastěji předávaných z generace na generaci. Ručně foukané sklo má svou bohatou tradici, přičemž první sklářskou píšťalu vynalezli už Feničané před 2 tisíci lety. Hlavní úlohu při tvarování skla hraje sklářská píšťala a také sklář, který s její pomocí nabírá roztavenou sklovinu a foukáním z ní tvaruje výsledný produkt. Ručně foukané sklo má zejména na novoborsku svou dlouholetou tradici, přičemž nejčastěji je využívané pro výrobu menšího počtu kusů. Pro ruční výrobu se používají hlavně dřevěné formy vyrobené z bukového dřeva.

Pokud nahlédneme do historie značky Crystalex, i zde původně byla sklářská huť, kde skláři ručně foukali sklo. Jak ale rostla poptávka, ruční výroba už nebyla schopna uspokojit požadavky tolika zákazníků, proto v rámci inovací roku 1972 byla poprvé do provozu uvedená první automatizovaná linka pro sériovou výrobu. Jedna automatizovaná linka je totiž schopná za hodinu vyrobit kolem 1200-1500 kusů, zatímco ruční výroba jich za stejný čas (a za předpokladu stejného výrobku) vyrobí několik desítek kusů. Dnes proto ve výrobním závodě funguje celkem sedm, převážná většina z nich pak pro strojně foukanou kalíškovinu. Pokud jsou v jeden čas v provozu všechny, můžeme denně produkovat až 210 000 kusů skla. Právě díky tomu jsme schopni bohatě zásobovat nejen tuzemský, ale i zahraniční trh.

Naopak strojní tvarování skla zahrnuje moderní technologie, jako jsou foukací, lisovací, liso-foukací i odstředivé procesy. Klíčovým prvkem v automatizované výrobě skla je zejména dávkovač (feeder), který určuje množství skloviny potřebné pro jednotlivé tvary. Ten nadávkuje a ustřihne kapku o požadovaných rozměrech a hmotnosti. Kapka posléze spadne do razníku, který ji předlisuje na potřebný průměr a vzápětí ji přenese na foukací formu (pro automatizovanou výrobu se používají kovové formy). Ještě horké sklo vlivem gravitace natéká do formy, která se uzavírá – po uzavření formy dojde k rozfouknutí a vytvarování výrobku na základě použité formy. Po vyfouknutí je důležité produkt kontrolovatelně schladit v chladicí peci, která odstraňuje vnitřní pnutí a šetří tím sklo před prasknutím. Při automatizované výrobě je důležitá také kopna, jednoduše vzato kus skla navíc, který se musí před finální úpravou pomocí laseru odříznout, což ve sklářském slovníku znamená opuknutí. Po opuknutí se ještě plamenem zatavuje horní kraj sklenice, aby nebyl ostrý a zároveň dochází k jeho zpevnění. Protože ale není nad fyzickou kontrolu pohledem, závěrem se provádí dvojí kontrola – elektronická (její součástí je box s optickými systémy a kamerami) a manuální (prováděná pracovníky).