Výroba skla

Základem pro výrobu skla je směs surovin, ze kterých se sklo vyrábí. Tato směs se nazývá kmen. Základní surovinou pro výrobu skla jsou sklářské písky s obsahem 60 - 80% oxidu křemičitého. Dalšími základními složkami běžných skel jsou oxid vápenatý, sodný a draselný. Tyto oxidy jsou dodávány do kmene formou nerostných (např. vápenec) nebo chemicky připravených surovin (např. soda). Určitý podíl vsázky (dávka kmene do tavicího procesu) tvoří drcené odpadní sklo (skleněné střepy). Kromě uvedených sklotvorných surovin se při výrobě skla může používat celá řada pomocných látek se specifickými účinky, např. barviva.

Sklo se taví při teplotě 1450 až 1550ºC, boritokřemičité sklo typu 3.3 při teplotě až 1630ºC a křemenné sklo okolo 2000ºC. Tavicí proces je nutně energeticky náročný. Základem sklářské výroby a největším energetickým spotřebičem je tavicí agregát. V minulosti se používaly pouze diskontinuální tavicí agregáty, které se dnes používají jen k tavení malých množství skla speciálních vlastností ve výrobě užitkového skla a bižuterie. Naprostá převaha skla se taví v kontinuálních tavicích agregátech o výkonu od cca 50 t/den do cca 700 t/den.

Energii však potřebuje chlazení skla. Sklo vytvarované při vysokých teplotách, nelze prudce ochladit. Prudké ochlazení by znamenalo mechanické znehodnocení výrobku. Proto výrobky ze skla se ochlazují postupně v chladicích pecích. Dále je energie potřeba na zpracování skla (pohon strojů a zařízení).

Spotřeba energie na tavení činí ve velkokapacitních výrobách (především ploché a obalové sklo) až 75% veškeré spotřeby energie, v malotonážních výrobách (tavicí agregáty s kapacitou do 20 t/den je relativně méně významná. Jako průměr pro sklářský průmysl platí, že 60% energie je spotřebováno k tavení. Měrná spotřeba energie k tavení se trvale snižuje, moderní tavicí agregáty českého sklářského a bižuterního průmyslu jsou plně srovnatelné se zahraničními. Naopak spotřeba energie ke zpracování skla s rostoucí mechanizací výroby stále mírně roste.

Český sklářský a bižuterní průmysl používá dva energetické zdroje - zemní plyn a elektrickou energii. Elektřina dominuje v oblasti zpracování, zemní plyn v oblasti tavení. Ale i k tavení se používá v dosti velkém rozsahu elektřina, což je určitou specialitou České republiky. Podíl elektřiny na celkové spotřebě energie činí asi 15 až 20%.

V oblasti tavení a tavicích agregátů nezaostává Česká republika za světovým vývojem, který sleduje snížení exhalací pod přípustné meze a (především u velkých tavicích agregátů) snížení měrné spotřeby energie. Plně se uplatnila tepelná izolace pecí, zlepšila se regenerace tepla a byla instalována zařízení k využití odpadního tepla spalin. Začíná se využívat i nejmodernější technologické zlepšení - náhrada spalovacího vzduchu kyslíkem, která snižuje investiční náklady na tavicí agregát a především výrazně snižuje emise NOX. 
V českém bižuterním průmyslu se používají tavicí agregáty o malém výkonu a to vzhledem k rozsáhlému sortimentu tavených sklovin a jejich barev. Tavenou sklovinu je často zapotřebí měnit. Skloviny požadované ve větších objemech jsou taveny ve vanových tavicích agregátech, barevné skloviny se nejčastěji taví v pánvových pecích nebo denních vanách.

Pokud se týče technologie tavení, je český sklářský průmysl na evropské úrovni. Životnost dosahuje u rozhodujících tavicích agregátů 12 - 16 let, což odpovídá světové praxi.

I když se sklo taví podle jednoho technologického postupu, může se nakonec dosáhnout úplně odlišného výsledku.

 

Rozlišujeme následující typy skla:

 

• Křemenné sklo

Křemenné sklo vzniká tavením čistého křišťálu, nebo žilného křemene ve vakuu při teplotě kolem 2000 ºC. Nejčastěji se používá pro výrobu osvětlovacích výbojek a různých aparatur. 
 

  

• Rozpustné (vodní sklo)

Vodní sklo je obchodní název tavenin alkalických křemičitanů. Používalo se nebo se používá k impregnaci papírových tkanin, ke konzervaci vajec, jako plnivo do mýdel, k ochraně a sanaci přírodního kamene, ale zejména jako pojivo kyselino vzdorných tmelů, žáruvzdorných materiálů, nástřiků pro protipožární ochranu konstrukcí nebo geopolymerů.

 

• Sodnovápenaté sklo

Vyrábí se tavením sklářského písku se sodou a vápencem. Používá se na výrobu plochého skla, lahví a sklenic a běžného stolního skla.

 

• Křišťálové sklo (draselnovápenaté sklo)

Vyrábí se tavením sklářského písku s potaší a vápencem. Je tvrdší, hůře tavitelné, lesklé a stálé. Je vhodné pro výrobu chemického a stolního skla. Dále se používá pro výrobky umělecké a dekorační.

 

Náhradou části potaše vzniká sklo sodnodraselnovápenaté, které je nejužívanější pro výrobu levného stolního skla.

 

• Olovnatý křišťál (draselnoolovnaté sklo) a křišťálové sklo

Tento typ skla se připravuje tavením sklářského písku s potaší (uhličitan draselný) a oxidy olova. Sklo je měkké, má vysoký lesk a index lomu. Obsahuje-li sklo 24% oxidu olovnatého je nazýváno olovnatý křišťál. Vyrábí se i skla s obsahem oxidu olovnatého 30%. Skla s vysokým podílem oxidu olovnatého vynikají vysokým indexem lomu světla a barevným rozptylem. Zdobí se bohatým broušením (olovnatý křišťál). Vybroušené a vyleštěné se používají v bižuterii a jako ověsy na lustry.

 

Kromě uvedených typů skel je oxid olovnatý a oxid draselný častou součástí skel optických nebo zátavových. 
Oxid olovnatý lze částečně nebo úplně nahradit oxidem barnatým, zinečnatým nebo sodným, čímž vznikne sklo známé jako křišťálové, které má však menší brilanci než olovnatý křišťál. 
 

• Boritokřemičité sklo

Boritokřemičitá skla obsahují oxid boritý. Skla vykazují vysokou odolnost vůči chemické korozi a vůči teplotním změnám (nízký koeficient tepelné roztažnosti). Jejich použití zahrnuje komponenty pro chemické procesy, laboratorní zařízení, farmaceutické obaly, svítidla, varné nádobí atd.. Dále se boritokřemičité sklo používá k výrobě skleněného vlákna jak spřadatelného nekonečného vlákna (technické textilie, výztuhy), tak izolačního vlákna.

 

• Speciální skla

Speciální skla zahrnují rozmanité, vysoce specializované hodnotné výrobky vyráběné v malém objemu, jejichž složení skloviny se výrazně mění podle požadovaných vlastností konečného výrobku. Některé aplikace jsou: speciální boritokřemičité výrobky, optická skla, skla pro elektrotechnologii a elektrotechniku, obrazovky, výrobky z taveného křemene, sklokeramika a glazury.