Materiály technologie skla a technická dokumentace materiálů

Transkript

PROJEKT OPERAČNÍHO PROGRAMU
VZDĚLÁVÁNÍ PRO KONKURENCESCHOPNOST
MODERNIZACE VÝUKY NOVĚ ZŘÍZENÉHO ATELIÉRU DESIGNU SKLA
REGISTRAČNÍ ČÍSLO CZ.1.07/2.2.00/15.0451
TECHNOLOGICKÉ DISCIPLÍNY
Materiály technologie skla a Technická dokumentace
materiálů
Radek Hložánek
VÝVOJ TOHOTO UČEBNÍHO TEXTU JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM
SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY
O projektu
Učební text byl vyvinut v rámci projektu Operačního programu Vzdělávání pro
konkurenceschopnost „Modernizace výuky nově zřízeného Ateliéru designu skla“,
registrační číslo CZ.1.07/2.2.00/15.0451, jehož příjemcem je Univerzita Tomáše Bati
ve Zlíně.
Cílem projektu je vytvoření inovativní podpory vzdělávání s multimediálními prvky,
zaměřené na nové postupy a poznatky v oblasti designu skla a jeho aplikací. Realizace
projektu vytvoří podmínky pro rozvoj Atelieru designu skla v rámci studijního programu
Výtvarná umění na Fakultě multimediálních komunikací UTB ve Zlíně. Projekt je určen
pro studenty třech akreditovaných studijních oborů v bakalářském a navazujícím
magisterském studiu v prezenční i kombinované formě.
Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České
republiky.
Abstrakt
Tento učební text, který je rozdělen do dvou částí - 1. část - materiály technologie skla
a 2. část - technická dokumentace materiálů - seznamuje studenty v části technologie,
s materiály používanými ve sklářství a to jak s materiály pro tavení skloviny, materiály
pro prvotní a druhotné opracování skla, tak i s dalšími materiály pro sklářskou výrobu.
Zmiňuje se také o formách používaných ve sklářství. Posluchač rovněž získá základní
přehled o způsobech tvarování skloviny.
V části technická dokumentace materiálů jsou materiály technologie skla doplněny
zásadami technického zobrazování těles, zásadami kótování a zhotovením střihu šablony - pro výrobu forem.
Cílová skupina
Tento text je určen pro posluchače prvního ročníku bakalářského studia oboru design
skla na Fakultě multimediálních komunikací Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně. Text
v části Technologie předpokládá středoškolskou úroveň znalostí z chemie a fyziky.
V části Technická dokumentace se vstupní znalosti nepředpokládají.
Obsah
1
Materiály technologie skla
................…....…...........................
7
1.1 Historický vývoj skla
................…....…...........................
7
1.1.1 Sklářství ve starověku
................…....…...........................
7
1.1.2 Sklářská píšťala
................…....…...........................
7
1.1.3 Sklářství ve středověku
................…....…...........................
7
1.1.4 Vývoj sklářství na území našeho státu
....................................
8
1.2 Bezpečnostní a ekologická rizika při výrobě skla ................................ 10
1.2.1
Bezpečnost práce ve sklářských provozech ............................. 10
1.2.2
Druhy rizik ve sklářských provozech
1.2.3 Ekologická rizika
.....................................… 10
................…....…........................... 12
1.3 Sklářská vsázka, sklářský kmen a jeho příprava .................................. 13
1.3.1 Sklářský kmen
................…....…........................... 13
1.3.2 Sklotvorné suroviny
................…....…........................... 14
1.3.3 Taviva
................…....…........................... 15
1.3.4 Stabilizátory
................…....…........................... 15
1.3.5 Pomocné suroviny
................…....…........................... 17
1.3.6 Skleněné střepy
................…....…........................... 20
1.3.7 Příprava sklářského kmene (sklářské vsázky) ........................... 20
1.4 Kovové, nekovové a jiné materiály používané ve sklářství ................. 22
1.4.1 Kovové materiály
................…....…........................... 22
1.4.2 Nekovové materiály
................…....…........................... 24
1.4.3 Směskové materiály
................…....…........................... 24
1.5 Způsoby tvarování skloviny
................…....…........................... 25
1.5.1 Ruční tvarování skloviny
................…....…........................... 26
1.5.2 Poloautomatické tvarování skloviny
1.5.3 Automatické tvarování skloviny
......................................... 33
................................................ 34
1.6 Žárovzdorné materiály ve sklářství ................…....…........................... 36
1.6.1 Vlastnosti žárovzdorných materiálů
1.6.2 Druhy žárovzdorných materiálů
......................................... 36
................…....….................... 37
1.6.3 Temperování žárovzdorných materiálů
1.7 Energetické zdroje ve sklářství
.................................... 39
................…....…........................... 40
1.7.1 Tuhá paliva
................…....…........................... 40
1.7.2 Kapalná paliva
................…....…........................... 40
3
1.7.3 Plynná paliva
................…....…........................... 40
1.7.4 Elektrická energie
................…....…........................... 41
1.8 Materiály k prvotnímu a druhotnému opracování skla
........................42
1.8.1 Brousící materiály
................…....…...........................42
1.8.2 Leštící materiály
................…....…...........................44
1.8.3 Materiály pro chemické leštění, leptání a matování ..................... 45
2
1.8.4 Materiály pro malbu skla
................…....…...........................46
1.8.5 Materiály pro irizování skla
................…....…...........................48
1.8.6 Materiály pro lazurování skla
................…....…...........................48
Technická dokumentace materiálů
................…....…........................... 51
2.1 Technické výkresy
................…....…...........................51
2.1.1 Význam technických výkresů
................…....…...........................51
2.1.2 Formáty technických výkresů
................…....…...........................51
2.1.3 Měřítka technických výkresů
................…....…...........................52
2.1.4 Rohové razítko
................…....…...........................53
2.2 Popisování technických výkresů a čáry na výkresech
.......................54
2.2.1 Popisování technických výkresů ................…....….......................54
2.2.2 Čáry na technických výkresech
..............…....…....................... 55
2.3 Zobrazování na technických výkresech
................…....…................... 58
2.3.1 Pravoúhlé promítání
................…....…..........................58
2.3.2 Kreslení řezů a průřezů
................…....…...........................61
2.3.3 Přerušování obrazů
................…....…..........................62
2.3.4 Kreslení přetvořených součástí
2.4 Kótování technických výkresů
................…....…..................63
................…....…..........................65
2.4.1 Základní pojmy a pravidla kótování
................…....…..................65
2.4.2 Kótování průměrů, poloměrů, oblouků, kulových ploch a úhlů ….. 69
2.4.3 Kótování čtyřhranů a šestihranů ................…....…........................72
2.4.4 Kótování úkosů
................…....….........................72
2.4.5 Kótování kuželovitosti a jehlanovitosti ................…....…...............73
2.5
2.4.6 Kótování zkosených hran
................…....…..........................74
2.4.7 Kótování závitů
................…....…..........................74
2.4.8 Tolerování rozměrů
................…....…..........................75
Konstrukce sklářských forem – střih forem
2.5.1 Materiály sklářských forem
................…....….............83
................…....…..........................83
2.5.2 Konstrukční zásady sklářských forem
4
................…....….............83
2.5.3 Střih forem
................…....…..........................86
3
Závěr
................…....…..........................89
4
Seznam literatury
................…....…..........................90
5
Seznam obrázků
................…....…..........................91
6
Rejstřík
................…....…..........................93
5
6
1 Materiály technologie skla
1.1 Historický vývoj skla
Studijní cíle: Po absolvování této kapitoly bude student schopen pochopit stručný
přehled vývoje sklářské výroby v průřezu dějin ve světě a na území České republiky.
Klíčová slova: glazura, sklářská píšťala, benátské sklo, lesní sklo, český křišťál,
anglický křišťál
Potřebný čas: 2 hodiny
1.1.1 Sklářství ve starověku
Vznik první skleněné hmoty je spojován s objevem glazur ve starověkém Egyptě,
kterými hrnčíři vylepšovali povrch vypálených hliněných nádob. Glazuru tvořila směs
písku a sody, která po vypálení vytvořila tenkou, lesklou a nepropustnou vrstvu.
Směs k výrobě glazur se později začala tavit samostatně v nízkých pánvičkách.
Teplota otevřeného ohniště však nestačila k utavení surovin, a proto se tavení muselo
opakovat po předchozím rozemletí spečené hmoty. Několikerým přetavením a
postupným zlepšováním hmoty se nakonec podařilo vyrobit první upotřebitelné sklo.
V současné době nejstarším známým kouskem skla je skleněná perla nalezená u Théb
(dnes Luxor v Egyptě), jejíž stáří se odhaduje asi na 5500 let.
Po perlách tyčinkách a deskách se skláři naučili vyrábět i první nádoby pravděpodobně navíjením skleněných nití na hliněné jádro, které se po vychlazení
následně odstranilo.
Z Egypta a Mezopotámie, které byly zřejmě kolébkou sklářství se umění vyrábět sklo
rozšířilo i do dalších zemí tehdejšího známého světa - do Fénicie, Řecka a Orientu.
1.1.2 Sklářská píšťala
Zásadním objevem ve výrobě skleněných výrobků byl vynález sklářské píšťaly. Tento
jednoduchý, ale důmyslný nástroj přetrval až do dneška. Objev sklářské píšťaly se
přisuzuje starým Římanům a Féničanům v době kolem počátku našeho letopočtu.
Po vynálezu sklářské píšťaly a vylepšení tavících pecí bylo možno sklo tvarovat novým
způsobem, vyrábět i větší předměty a použít mnoho nových zdobících a tvarovacích
hutních technik. Sklo v této době přestává být výhradně luxusním zbožím - stává se
z něj zboží užitkové. Z říše římské se skleněné výrobky dostávají dále do římských
provincií - dnešního Německa, Francie, Švýcarska, Anglie, atd.
Po rozpadu římské říše upadá i římské sklářství a nositelem rozvoje výroby skla se čas
stává říše byzantská odkud umění výroby skla proniká dále na sever, například do
Ruska.
1.1.3 Sklářství ve středověku
Vlivem hospodářských změn na území Evropy, vzniká na severu Jaderského moře
nové velké obchodní středisko - Benátky, kde kromě jiných uměleckých řemesel
významně vzkvétá i sklářství. Původní výroba měsíčního okenního skla se rozrostla
natolik, že byl sklářům přidělen blízký ostrov Murano.
7
Benátské sklo se svým složením velmi dobře hodilo k hutnickému zpracování. Snadno
se tavilo, dalo se dobře rozfukovat do tenkých tvarů a vydrželo dlouho tvárné na
píšťale (tzv. dlouhé sklo).
Pece k tavení dosáhly již značné dokonalosti. Byly rozděleny na tři prostory. Spodní
sloužil jako topeniště, v prostředním byly umístěny tavící pánve a do nejvyššího se
ukládaly výrobky k vychlazení.
Postupem času se sklářská výroba dále zdokonalovala. Začaly se vyrábět předměty
z bílého skla, zlacené a barevné vázy a mísy, milefiory (tzv. tisícikvěté sklo), skleněné
květiny, předměty z podjímaného a přejímaného skla, plochá a vyhlášená benátská
zrcadlová skla, imitace drahokamů. Rozvíjela se rovněž malba skla.
Nejlepší benátští sklářští mistři byli povyšováni do šlechtického stavu. Na druhé straně
se velmi přísně střežilo tajemství výroby skla (sklárny byly izolovány na ostrově
Murano). Za prozrazení výrobního tajemství byli lidé velmi přísně trestáni.
Benátské sklo ovládlo na téměř 600 let světový trh. Zdálo se, že sklářství nedosáhne
nikdy větší dokonalosti a žádné jiné sklo nepředčí svými vlastnosti a rozmanitosti
využití sklo benátské.
1.1.4 Vývoj sklářství na území našeho státu
První sklo na území naše státu se objevuje v letech 1700 až 1200 před n.l. Tehdy se
vyráběly především zabarvené korálky, skleněné náramky a menší nádobky.
Z pozdější doby pak byly nalezeny hlavně skleněné knoflíky a na vysoké úrovni
zpracování keltské náramky.
V 11. století se sklo tavilo již v samostatných sklárnách zejména v pohraničních lesích.
Byly to jednoduché stavby, které se po spotřebování okolního dřeva opustily a znovu
postavily v zalesněné oblasti. Výsledkem tavení v těchto jednoduchých pecích bylo
sklo zeleně zbarvené (odtud název lesní sklo), nečisté a bublinaté.
Ve 12.-14. století byl zaznamenán rozvoj výroby skleněné mozaiky pro sestavování
skel chrámových oken. Nejstarší zprávy o klasických sklářských hutích na území
našeho státu jsou ze 14. století. Sklářské hutě tehdy vznikaly na území Čech, Moravy i
Slezska. Nejstarší hutí v Čechách, o níž jsou přesné historické doklady, je huť
v Chřibské z roku 1414. Tato huť byla v provozu ještě nedávno.
V 16. století dochází k intenzivnímu rozvoji českého sklářství, sklářské hutě vznikají ve
všech oblastech českého státu. Postupná technická zlepšení umožňují vyrábět sklo
bezbarvé místo zeleného lesního skla. Jako tavivo byla již používána salajka (potaš
získávaná z popela bukového dřeva), zlepšuje se technická úroveň tavících pecí.
V 17. století zavedli čeští skláři také oxidační tavení a obnovili zapomenuté
odbarvování skla. Tím se dosáhlo lepší barvy (lepé řečeno lepší bezbarvosti), jiskrnosti
a tvrdosti skla. Toto kvalitní sklo označované jako český draselný křišťál předčilo svými
vlastnostmi sodné sklo benátské.
I díky obchodním úspěchům vzniká zejména na severu Čech v okolí Kamenického
Šenova a Boru řada významných skláren. Rozvoj obchodu a konjunktura českého
sklářství trvala přibližně do konce 18. století. V této době vzniká českému sklu velmi
silná konkurence v Anglii, výrobou olovnatého skla zvaného anglický křišťál. Této
konkurenci se české sklářství brání novými objevy barevných skel. Bylo vyrobeno sklo
černé (hyalit), zelenavě žluté barvené sloučeninami uranu a další.
Nejvýznamnější postavou českého sklářství v té době byl Bedřich Egermann z Boru
objevitel mimo jiné slavné červené lazury, na kterou vzápětí přenáší techniku rytí.
Jsou zakládány další významné firmy jako např. Lobmayer, Kavalier, na Teplicku
zavádí Fastner tovární výrobu sklářských pánví.
8
20. století je pak charakteristické nástupem strojních výrob. Mechanizuje se výroba
plochého tabulového skla, obalového a užitkového skla.
V oboru uměleckého skla se prosazují díla profesorů Brychty, Drahoňovského a
Korejse a dalších českých výtvarníků především absolventů VŠUP v Praze.
Průvodce studiem
Prostudováním úvodní kapitoly jste získali stručný přehled o vývoji sklářské výroby na
území tehdejšího známého světa od starověku a o prvních indiciích sklářství na území
našeho státu až po současnost.
Shrnutí
Počátky sklářství lze datovat - podle nejstaršího dosud nalezeného předmětu ze skla do období 5500 let před n.l. Z Egypta a Mezopotámie se umění vyrábět sklo šíří
postupně do Fénicie, Řecka a Orientu. Významným objevem byla sklářská píšťala
v počátku n.l. Výroba skla se následně šíří do římských provincií, do dnešního
Německa, Francie, Švýcarska, Anglie a dalších. Významným obdobím středověku je
pak rozmach skla benátského.
Nejstarší nalezená skla na území našeho státu se datují do období 2. tisíciletí před n.l.
V 11. století vznikají jednoduché sklárny, ve kterých se tavilo zelené nekvalitní sklo.
Významné je 17. století, ve kterém byl vyvinut proslulý český křišťál. 18. století lze pak
charakterizovat objevy nových barevných skel a lazur. 20. století zaznamenává
masivní nástup strojní výroby.
Pojmy k zapamatování
•
•
•
•
•
glazura
sklářská píšťala
benátské sklo
český křišťál
anglický křišťál
Kontrolní otázky
1. z jaké technologie se vyvinula výroba skla?
2. do jakého období se datuje vznik sklářské píšťaly?
3. čím je charakteristické období benátského skla?
4. jaký byl vývoj sklářství na území našeho státu?
9
1.2 Bezpečnostní a ekologická rizika při výrobě skla
Studijní cíle: Po prostudování této kapitoly posluchač bude schopen vyhodnotit
bezpečnostní a ekologická rizika související s výrobou skla.
Klíčová slova: pořezání,
exploze, poleptání
popálení,
otrava,
zasažení
elektrickým
proudem,
1.2.1 Bezpečnost práce ve sklářských provozech
Při práci a pohybu ve všech prostorách sklářského provozu se setkáváme s řadou rizik,
která mohou být příčinou velmi vážných úrazů. Proto je třeba počínat si na těchto
pracovištích velmi obezřetně a zejména:
•
dodržovat předpisy, příkazy, zákazy a jiné pokyny k zajištění bezpečnosti a
ochrany zdraví při práci
•
používat při práci ochranná zařízení a ochranné pracovní prostředky
•
při práci chránit své zdraví a zdraví dalších osob to znamená:
1. oznamovat nadřízeným nedostatky a závady, které by mohly ohrozit
bezpečnost nebo zdraví při práci
2. hlásit nadřízenému i drobná poranění
3. zraněným osobám poskytnou první pomoc, případně zajistit odborné ošetření
1.2.2 Druhy rizik ve sklářských provozech
Nejčastější rizika, se kterými se ve sklárnách můžeme setkat jsou následující
•
pořezání
•
popálení
•
otravy
•
zasažení elektrickým proudem
•
exploze
•
poleptání
•
poranění očí
Riziko pořezání
Pořezání společně s popálením je nejčastějším úrazem ve sklářských provozech.
Pořezání hrozí na všech pracovištích sklářských provozů.
Při tvarování na píšťale zůstávají po odražení výrobku na píšťale velmi ostré zbytky
skla. Se sklářskou píšťalou pracujeme velmi obezřetně, abychom neohrozili své okolí.
S rizikem pořezání se dále můžeme setkat v provozech prvotního a druhotného
opracování skleněného výrobku a to zejména při operacích broušení a vybrušování
skla pukání a řezání skla na diapile. Nesmíme zapomínat, že výrobky nemusí být
dokonale vychlazeny a při prvním styku s nástrojem mohou okamžitě prasknout.
Skleněné střepy a odstraněné technologické přídavky - kopny , které jsou rovněž
častým zdrojem úrazů se vyskytují prakticky ve všech prostorách skláren. Zde platí 10
pokud to není nezbytně nutné, střepy vůbec do ruky nebereme. Nesmíme rovněž
zapomínat, že nezabroušené nebo nezapálené hrany skleněných polotovarů jsou
velmi ostré a mohou způsobit hluboké řezné rány.
Riziko popálení
Toto riziko se vyskytuje zejména v tzv. horkých provozech, tedy v blízkosti tavících
agregátů, kde se tvaruje horká sklovina, chladících pecí při vkládání vytvarovaných
výrobků k chlazení a všude tam, kde se pracuje s otevřeným ohněm, tedy při pukání a
zapalování skla, při práci na sklářských kahanech, kde se tvarují drobné výrobky
z trubic a tyčí.
Při pohybu v jakýchkoliv sklářských provozech je nutné si uvědomit, že sklo i zdánlivě
studené může vykazovat teplotu i 300º C a lze se při styku s ním popálit.
Riziko otravy
Riziko otravy vzniká u toxických látek, které se používají zejména jako suroviny pro
tavení skloviny. Zde náleží především sloučeniny arzénu, barya, olova, případně
sloučeniny uranu. Nelze zapomínat ani na možnost otravy v malírenských provozech,
kde je riziko poškození zdraví při dlouhodobé práci s vysoce olovnatými sklářskými
barvami při nedodržování bezpečnostních a hygienických pravidel poměrně vysoké.
V horkých sklářských provozech, kde se pracuje s otevřeným ohněm může za určitých
podmínek při nedokonalém spalování vznikat vysoce toxický oxid uhelnatý, který již
v menších dávkách způsobuje otravu.
Riziko zasažení elektrickým proudem
Hrozí především v mokrých provozech. Brusírnách, řezárnách, leptárnách, leštírnách –
tedy všude tam, kde se při výrobním procesu používá větší množství vody, která často
stéká na podlahu pracoviště. Je nutno mít neustále na paměti, že ve sklářských
provozech pracujeme často v horkém, prašném a chemicky agresivním prostředí,
které může snižovat životnost izolace kabelů elektrických rozvodů v místnosti i uvnitř
strojních zařízení.
Riziko exploze
Další nebezpečí úrazů vzniká při explozích. Výbuch může nastat všude tam, kde se
smísí plyn v určitém poměru se vzduchem, a přijde-li tato směs do styku s ohněm,
žhavým sklem nebo elektrickou jiskrou. Exploze může nastat při zapalování
roztáčecích pecí, plynových komorových a pásových chladících pecí a při temperaci
nových tavících agregátů. Plynový hořák smí být zapálen teprve tehdy, když je
naprosto jisté, že předtím z něho neunikal nezapálený plyn, který se mohl nahromadit a
vytvořit třaskavou směs.
Riziko poleptání
Vzniká v provozech, kde se pracuje s agresivními látkami zejména s kyselinami a
hydroxidy. Zvláště nebezpečné jsou leptárny, matovny a chemické leštírny tedy
provozy využívající agresivních účinků kyseliny fluorovodíkové a solí této kyseliny.
Riziko poranění očí
Vyskytuje se prakticky ve všech technologických odděleních sklářských provozů.
V kmenárnách je to zvýšená prašnost, při nabírání a tvarování skloviny škodlivá část
záření, v provozech prvotního a druhotného opracování pak možnost zasažení oka
skleněným střípkem (pukání), brousícím materiálem (brusírna), malířskými preparáty
(malírna), kyselinami (leptárna) atd.
11
1.2.3 Ekologická rizika
Suroviny sklářských provozů zatěžující přírodu, tedy zejména jedovaté látky, kyseliny a
hydroxidy se mohou do okolí skláren dostat v podstatě dvěma cestami. Suchou cestou
a to „odprášením“ části sklářského kmene při tavícím procesu ve vířivé pecní
atmosféře a následným úletem přes odtah do okolí, případně těkáním agresivních látek
do ovzduší. Mokrou cestou při nedůsledné neutralizaci agresivních látek v záchytných
neutralizačních jímkách, případně při havárii zařízení využívajících agresivních látek
k technologickým procesům.
Průvodce studiem
V této kapitole jste se seznámili s nejběžnějšími bezpečnostními a ekologickými riziky,
které jsou spojeny s činností ve sklářských provozech. Jak na tato rizika reagovat a
předcházet jim, bude předmětem vašeho školení přímo na jednotlivých pracovištích
sklářských dílen.
Shrnutí
Při práci a pohybu ve sklářských provozech hrozí poměrně značné množství rizik, které
mohou ohrozit bezpečnost práce a zdraví člověka, případně ekologicky zatížit okolí
skláren. K zásadním rizikům náleží: pořezání, popálení, otrava, zásah elektrickým
proudem, exploze a poleptání. K zamezení uvedených rizik je nutno dodržovat
předpisy, příkazy, zákazy a jiné pokyny, používat při práci ochranná zařízení a
ochranné pracovní prostředky, oznamovat nadřízeným nedostatky a závady, hlásit
nadřízenému i drobná poranění, zraněným osobám poskytnou první pomoc, případně
zajistit odborné ošetření.
•
•
•
•
•
•
pořezání
popálení
otravy
zasažení elektrickým proudem
exploze
poleptání
Kontrolní otázky
1. jaké jsou zásady eliminace bezpečnostních rizik ve sklářských provozech?
2 jaká jsou nejčastější rizika možného úrazu ve sklářských provozech?
12
1.3 Sklářská vsázka, sklářský kmen a jeho příprava
Studijní cíle: po absolvování kapitoly bude posluchač schopen vysvětlit pojmy
sklářská vsázka, sklářský kmen. Pochopí pojmy sklotvorné suroviny, taviva,
stabilizátory a pomocné suroviny a jejich význam ve sklářském kmeni a jeho přípravu
před tavícím procesem.
Klíčová slova: sklářská vsázka, sklářský kmen, sklotvorné suroviny, taviva,
stabilizátory, pomocné suroviny, barviva, odbarviva, kaliva, čeřiva, kmenárna.
Potřebný čas: 6 hodin
Průvodce studiem
Studiu následujícího textu věnujte zvýšenou pozornost. Jeho zvládnutí a pochopení
vám umožní pochopit zákonitosti procesů tavení skloviny, které budete probírat ve
vyšších ročnících svého studia.
Úvodem této kapitoly je nutné nejdříve vysvětlit pojmy sklářská vsázka a sklářský
kmen.
Sklářská vsázka se skládá ze sklářského kmene a podrcených skleněných střepů,
které se do zakládacího kontejneru ve stanoveném množství přiloží na sklářský kmen.
Z kontejneru se pak tyto suroviny pomocí mechanického zakladače společně založí do
tavícího agregátu vanového typu k tavícímu procesu. U tavících agregátů pánvového
typu se střepy a sklářský kmen z technologických důvodů zakládají odděleně.
1.3.1 Sklářský kmen
Sklářský kmen je zhomogenizovaná směs sklářských surovin, přesně připravená dle
předpisu. Obsahuje čtyři zásadní surovinové okruhy.
•
sklotvorné suroviny
•
taviva
•
stabilizátory
•
pomocné suroviny - mezi které řadíme
1. barviva
2. odbarviva
3. čeřiva
4. kaliva
5. urychlovače tavení
13
1.3.2 Sklotvorné suroviny
Jsou to, jak už jejich název říká suroviny, ze kterých se tvoří sklo. Zásadní sklotvornou
surovinou je oxid křemičitý SiO2 – sklářský písek. Mezi další sklotvorné suroviny lze
zařadit sloučeniny bóru, fosforu a germania.
Oxid křemičitý SiO2
Oxid křemičitý se do skla dodává přírodní surovinou – sklářským pískem. Je
nejdůležitější složkou všech druhů skel. Mimo schopnost tvořit sklo ovlivňuje rovněž
chemické a fyzikální vlastnosti skla, zejména jeho chemickou odolnost, pružnost,
pevnost a odolnost proti vrypu.
Oxid křemičitý působí rovněž na teplotní roztažnost (sklo s vysokým obsahem SiO2 má
nízký součinitel teplotní roztažnosti a je tím odolné i proti náhlým změnám teploty). Na
druhé straně vysoký obsah oxidu křemičitého zhoršuje tavitelnost a zvyšuje schopnost
odskelnění. Teplota tání SiO2 je poměrně vysoká a dosahuje hodnoty 1726 ºC.
Sklářský písek je téměř čistý oxid křemičitý. Bývá znečištěn hlavně živcem, vápencem,
slídou atd. Pro sklářské účely je však nejvíce nepříjemné znečištění oxidy železa, které
způsobují zelené až žlutozelené zabarvení skla. Sklářský písek je tuzemskou
surovinou, těží se severovýchodních a severních Čechách.
Oxid boritý B2O3
Oxid boritý je další z řady sklotvorných oxidů. Ve skle je schopen úplně nebo částečně
nahradit oxid křemičitý. Ovlivňuje rovněž některé vlastnosti skla – zejména snižuje
teplotu tavení sklářského písku, zvyšuje chemickou odolnost skla, snižuje součinitel
teplotní roztažnosti (tím se sklo stává odolnější proti náhlým změnám teploty) a zvyšuje
lesk skla. Nevýhodou je poměrně vysoká cena surovin, pomocí kterých se oxid boritý
vnáší do skla.
Oxid boritý se do skla vnáší dvěma surovinami – kyselinou boritou H3BO3 a boraxem
Na2B4O7 . 10 H2O.
Kyselina boritá tvoří lesklé a kluzké šupiny, které mohou být příčinou odmísení
v kmeni. Jako minerál sassolin se vyskytuje např. v severní Itálii
Borax je snadno tavitelná látka. Roztavený a ochlazený borax vytvoří bezbarvou hmotu
nazývanou boraxové sklo. Borax se v přírodě těží jako minerál tinkál nebo se vyrábí
z kyseliny borité. Borax je nejen sklotvorná látka, ale působí i jako tavivo (snižuje
teplotu tavení sklářského písku).
Oxid fosforečný P2O5
patří sice mezi sklotvorné látky, ale ve sklářství se používá jen zřídka, např. při výrobě
speciální optických skel. Surovinou k vnášení oxidu fosforečného do skla je kyselina
H3PO4 nebo HPO3. Fosforečné sloučeniny mají větší význam jako kaliva.
Oxid germaničitý GeO2
Podobně jako oxid fosforečný má i oxid germaničitý pro sklářství jen malý význam.
Používá se pouze při výrobě speciálních optických skel. Většímu využití oxidu
germaničitého brání vysoká cena suroviny.
14
1.3.3 Taviva
Jsou suroviny, které významně snižují tavící teplotu sklářského písku (1726 ºC) na
teplotu 1400 - 1500 ºC. Tím se snižuje energetická náročnost tavícího procesu a
zvyšuje životnost tavících agregátů. Mezi nejčastěji používaná taviva náleží sloučeniny
sodíku a draslíku.
Oxid sodný Na2O
Patří mezi nejdůležitější složky skel, neboť má vysokou tavící účinnost. Ovlivňuje
rovněž součinitel teplotní roztažnosti a chemickou odolnost. Prodlužuje zpracovatelnost
skloviny – sklovina je „delší“. Oxid sodný se do skla vnáší nejčastěji uhličitanem
sodným (sodou) Na2CO3 nebo síranem sodným (sulfátem) Na2SO4.
Oxid draselný K2O
Mimo vysoké tavící účinnosti dodává sklu podobné vlastnosti jako oxid sodný. Navíc
zvyšuje lesk skla a u barevných skel vyvolává sytější barevné odstíny. Je proto
nezbytnou surovinou při výrobě skel křišťálových, optických a skel barevných. Oxid
draselný se nejčastěji vnáší do skla uhličitanem draselným (potaší) K2CO3, méně často
pak dusičnanem draselným KNO3.
Oxid lithný Li2O
Jako tavivo se používá poměrně málo. Zlepšuje tavitelnost skloviny a mimo to snižuje
součinitel teplotní roztažnosti a zvyšuje chemickou odolnost skla. Do skloviny se oxid
lithný vnáší uhličitanem lithným Li2CO3.
1.3.4 Stabilizátory
Stabilizátory jsou suroviny, které ovlivňují mechanické, fyzikální, optické, tepelné,
chemické a elektrické vlastnosti skloviny, případně skla. Těmito surovinami lze vlastně
„doladit“ vlastnosti skla k účelu jejich použití. Mezi nejčastěji používané stabilizátory
náleží sloučeniny vápníku, hořčíku, olova, barya, hliníku a zinku.
Oxid vápenatý CaO
Je důležitou složkou ve skle, zejména pro schopnost zvyšovat chemickou odolnost a
stálost skla. Při větším obsahu CaO se však také zvyšuje křehkost skla a rovněž sklon
ke krystalizaci skla tj. k odskelnění. Oxid vápenatý se do skla vnáší především
vápencem, v minulosti také křídou. Je obsažen i v dalších horninách zejména
v dolomitech a dolomitických vápencích.
Vápenec je po chemické stránce uhličitan vápenatý CaCO3. Jako nerost je znám pod
názvem kalcit. V přírodě patří mezi nejrozšířenější nerosty. Přírodní vápenec bývá
znečištěn oxidy hlinitým, hořečnatým a křemičitým. Obsah oxidů železa bývá ve
vápenci malý.
Dolomitické vápence jsou horniny s obsahem 4,6 až 18,3% uhličitanu hořečnatého
MgCO3, tj. vápence s hořečnatou složkou.
15
Oxid hořečnatý MgO
Svou přítomností ve skle snižuje součinitel teplotní roztažnosti, a proto skla s obsahem
MgO jsou odolnější proti náhlým změnám teploty. Zlepšuje také tavitelnost a čeření
skla. Prodlužuje interval zpracovatelnosti skloviny – tvoří sklo „dlouhé“. Hlavní
surovinou k vnášení oxidu hořečnatého do skla je dolomit. V některých případech se
používá vodnatý křemičitan hořečnatý nebo uhličitan hořečnatý.
Dolomit je po chemické stránce uhličitan hořečnatovápenatý MgCO3 . CaCO3. Z
nečistot vykazuje pouze obsah oxidů železa. Ve srovnání s vápencem je dolomit čistší
a levnější surovina proto je využíván více než vápenec.
Oxid barnatý BaO
Zvyšuje lesk skla, zlepšuje index lomu světla. Zvyšuje dále hustotu skla a prodlužuje
interval zpracovatelnosti skla – tvoří sklo „dlouhé“ a to zejména při tvarování za nízkých
teplot. Nejužívanějšími surovinami pro vnášení oxidu barnatého do skla jsou uhličitan
barnatý, méně často pak síran barnatý a dusičnan barnatý. Nevýhodou barnatých
sloučenin je jejich toxicita pro lidský organismus. Stupeň toxicity závisí na rozpustnosti
ve vodě. Barnaté sloučeniny rozpustné ve vodě jsou velmi toxické, nerozpustné jsou
méně toxické nebo netoxické.
Uhličitan barnatý BaCO3 jako přírodní surovina není pro sklářské účely vhodný.
K tavení skloviny se používá uhličitan barnatý vyrobený synteticky. Ve vodě je
částečně rozpustný a tedy toxický.
Síran barnatý BaSO4 je ve vodě nerozpustný – není toxický. Vyskytuje se v přírodě
(minerál baryt) a vyrábí se i synteticky. Obě formy síranu barnatého lze použít pro
tavení skloviny.
Dusičnan barnatý Ba(NO3)2 je látka ve vodě rozpustná tedy toxická. Vyrábí se
synteticky. Větší význam než stabilizátor má jako čeřivo.
Oxid olovnatý PbO
Je důležitou složkou především při výrobě křišťálových olovnatých skel neboť
významně ovlivňuje (zvyšuje) jejich index lomu světla, zvyšuje rovněž disperzi světla,
tj. barevný rozptyl světla, což se projevuje duhovou barvitostí na broušených plochách.
Olovnatá skla jsou poměrně měkká, proto je nelze zdobit rytím. Jsou naopak vhodná
ke zdobení broušením. Olovnatá skla jsou snadno tavitelná, při zpracování „měkká“
(tvarují se při nižších pracovních teplotách), s dlouhým intervalem zpracovatelnosti –
skla „dlouhá“. Olovnatá skla se vyznačují velkou hmotností. Do skla se oxid olovnatý
vnáší nejčastěji suříkem, méně často dusičnanem olovnatým nebo křemičitanem
olovnatým.
Suřík je po chemické stránce oxid olovnatoolovičitý Pb3O4. Je to toxická látka, často
znečištěná oxidy železa a mědi.
Dusičnan olovnatý Pb(NO3)2 je kvalitnější surovinou než suřík, ale pro svoji vysokou
cenu se přidává pouze do speciálních vysoce olovnatých skel.
Oxid zinečnatý ZnO
Snižuje u skla součinitel teplotní roztažnosti, zlepšuje tavitelnost skloviny a její čeření.
Má význam především pro výrobu skel technických a speciálních optických. Základní
16
surovinou k vnášení oxidu zinečnatého do skla je vlastní oxid zinečnatý v jeho
minerální nebo syntetické podobě.
Oxid hlinitý Al2O3
Přítomnost oxidu hlinitého ve sklovině zabraňuje odskelnění, zvyšuje viskozitu skla,
mění mechanické vlastnosti – sklo se stává tvrdší, současně se má menší pevnost
v ohybu a pružnost. Oxid hlinitý zlepšuje chemickou odolnost skla. Oxid hlinitý se do
skla vnáší horninovými surovinami zejména živcem, méně často pak kaolinem. Ze
syntetických surovin je to pak především hydroxid hlinitý.
Živec je tvořen směsí oxidu křemičitého, hlinitého, sodného a draselného. Toto složení
předurčilo živec jako vhodnou sklářskou surovinu. Z nečistot je významný poměrně
vysoký obsah oxidů železa.
Hydroxid hlinitý, který lze spíše považovat za hydrát hlinitý Al2O3 . 3 H2O se používá
k výrobě křišťálových a speciálních skel.
Oxid berylnatý BeO
Dodává sklu výborné tepelné, chemické a optické vlastnosti. Značně snižuje součinitel
tepelné roztažnosti, zvyšuje odolnost proti vrypu i odolnost chemickou.
Surovinou k vnášení oxidu berylnatého do skla je nejčastěji vlastní oxid berylnatý nebo
uhličitan berylnatý BeCO3.
1.3.5 Pomocné suroviny
Mezi pomocné suroviny řadíme barviva, odbarviva, čeřiva, kaliva a urychlovače tavení.
Průvodce studiem
V následující stati „Barviva“ se seznámíte s nejčastěji užívanými barevným skly a
surovinami, které jednotlivé barvy a odstíny vyvolávají. Technologie tavení barevných
skel je poměrně náročná záležitost a není v této stati popsána.
Barviva
Dodávají sklu různé zbarvení a to i podle stupně oxidace. Na barvu skla má vliv také
množství oxidačních a redukčních látek v kmeni. Podle toho, v jakých částicích je
barvivo ve skle přítomno, dělí se barviva na iontová, molekulární a koloidní. Následně
jsou uvedeny příklady nejčastějších barviv a jejich barvící účinky.
Sloučeniny železa
Barví sklo převážně modrozeleně, zeleně až žlutozeleně. Na barevný odstín skla má
vliv oxidační stupeň železa. Železité sloučeniny se vnášejí nejčastěji horninami jako je
znělec nebo ocelek.
17
Sloučeniny manganu
Patří k nejdéle známým a používaným barvivům skla. Barví sklo fialově až
červenofialově. Vysoký obsah sloučenin manganu způsobuje neprůhlednost skla,
čehož se využívá k výrobě černých skel (hyalit). Společně s oxidem železitým Fe2O3
barví sklo hnědě. Sloučeniny manganu se do skla vnášejí burelem (oxid manganičitý
MnO2) nebo syntetickým oxidem manganičitým.
Sloučeniny chrómu
Barví sklo podle tavících podmínek - v oxidační atmosféře žlutozeleně, v redukční
atmosféře modrozeleně. V neutrální atmosféře se taví trávová zeleň. Sloučeniny
chrómu se vnášejí do skla oxidem chromitým Cr2O3, chromanem draselným K2CrO4,
chromanem barnatým BaCrO4, případně jinými sloučeninami chrómu.
Sloučeniny kobaltu
Jsou určeny k barvení modrých skel. Intenzita zabarvení je úměrná množství barvící
sloučeniny. Sloučeniny kobaltu se vnášejí do skla především Co3O4 a uhličitanem
kobaltnatým CoCO3.
Sloučeniny niklu
Barevnost skla způsobuje dvojmocný nikl. Zbarvení závisí na chemickém složení
základního skla. Sodná skla barví sloučeniny niklu červeně, draselná skla pak fialově.
Do skla se vnášejí především oxidem nikelnatým NiO, niklitým Ni2O3, uhličitanem
nikelnatým NiCO3 a dalšími.
Sloučeniny selenu
Barvení skla sloučeninami selenu je složité. Technologie je poměrně citlivá na
atmosféru pece, teplotu a délku tavení a na množství sloučeniny selenu (je nutné
počítat s jejich těkáním při tavení). Barví sklo od růžové až po červenou. Do skla se
vnáší jemně mletým selenem černým, popřípadě seleničitanem sodným Na2SeO3,
barnatým BaSeO3 nebo zinečnatým ZnSeO3.
Sloučeniny kadmia
Barví sklo žlutě, v kombinaci se sloučeninami selenu lze docílit řadu odstínů, od sytě
žluté přes oranžovou až k tmavě červené. K vnášení sloučenin kadmia do skla se
používá především sulfid kademnatý CdS.
Odbarviva
Oxidy železa, které jsou jako nečistota obsaženy ve většině sklářských surovin
(zejména horninových) barví sklo do zelena. Kromě skel, kde toto zbarvení nevadí
nebo je dokonce účelné, je u všech ostatních skel na závadu. Jde zejména o skla
užitková, optická a technická, kde barevný odstín způsobuje vážnou vzhledovou vadu.
Tomuto zabarvení se částečně zabrání použitím kvalitních surovin nebo, pomocí
odbarvování Odbarvování je chemické a fyzikální.
Při chemickém odbarvování se pomocí odbarviv mění dvojmocné železo (barví sklo
zeleně až modrozeleně) na železo trojmocné, které barví sklo žlutozeleně a vytváří
18
tedy vzhledově 10x slabší barevný odstín než železo dvojmocné. Mezi nejběžnější
chemická odbarviva patří dusičnany..
Při fyzikálním odbarvování skloviny se barevný odstín dále překrývá doplňkovou
barvou za vzniku neutrální šedi. Tato šeď brání průchodu světla a čím více se této
doplňkové barvy použije, tím více sklo šedne. To je důvod, proč nelze sklo o vysokém
obsahu oxidů železa dokonale odbarvit Mezi fyzikální odbarviva se řadí sloučeniny
selenu, oxid kobaltnatý, oxid nikelnatý. K nejlepším fyzikálním odbarvivům patří oxid
neodymitý a oxid erbitý.
Při odbarvování skel nelze použít výhradně jen chemickou nebo fyzikální metodu.
Kvalitních výsledků lze dosáhnout pouze kombinací obou způsobů.
Čeřiva
Čeření je odstraňování drobných bublin plynů, které se ve sklovině tvoří díky
chemickým reakcím mezi jednotlivými surovinami sklářského kmene. Sklovina je
poměrně vysoce viskózní kapalina a bubliny v ní k hladině postupují pomalu. Úkolem
čeření je vzestup těchto jemných bublin urychlit. K tomu využíváme dvou druhů čeření
- chemického a fyzikálního.
Při chemickém čeření se do sklářského kmene přidávají čeřiva, která se při vysokých
teplotách rozkládají a tvoří ve sklovině množství velkých bublin, které pohlcují malé
bubliny (vzniklé při tavícím procesu) a rychle je vynášejí k hladině, kde nakonec
prasknou. Jako chemická čeřiva se používají síran sodný a především oxid antimonitý.
Chemický způsob čeření se využívá především při tavení skloviny ve vanových
tavících agregátech..
Fyzikální čeření využívá rozkladu organických látek ve sklovině. Na ocelovou tyč se
napíchne mokré dřevo, jablko, řepa, brambor nebo jiná organická látka a ponoří se do
spodních vrstev skloviny. Vzniklé velké bubliny při výstupu pohlcují malé bubliny a
vynášejí je k hladině, kde prasknou. V současné době se stále více čeří sklovina
pomocí tlakového vzduchu, dusíku nebo kyslíku, který se fouká přes ocelovou trubku
do skloviny. Fyzikální způsob čeření se využívá při tavení skloviny pouze v pánvových
tavících agregátech.
Kaliva
Kaliva jsou látky, které zvyšují rozptyl světla a tím zvyšují neprůhlednost, čili zákal skel.
Rozptyl světla je způsoben množstvím malých částic ve skle, které mají jiný index lomu
světla než má sklo. Podle způsobu vytváření těchto částic, lze zákaly rozdělit na
krystalické, emulzní a plynné (způsobené bublinkami plynu). Zákalová skla jsou velmi
důležitá zejména při výrobě osvětlovacího skla, některých druhů plochého skla,
skleněných obkládaček aj.
Mezi kaliva, která tvoří krystalické zákaly patří především látky obsahující fluór kazivec (fluorid vápenatý CaF2), kryolit (fluorohlinitan sodný Na3AlF6) a syntetický
fluorokřemičitan sodný Na2SiF6. Sloučeniny fluóru jsou při tavících teplotách poměrně
snadno těkavé a intenzivně korodují okolní žárovzdorný materiál.
Emulzní zákaly tvoří suroviny na bázi fosforu. Sloučeniny fosforu se ve sklovině
rozpouštějí a při chladnutí se začínají vylučovat jako nové sklo (viz. sklotvorné
suroviny) s jiným indexem lomu světla - tím vzniká emulzní zákal, jehož velikost je
odvislá od složení skla a druhu kalící suroviny.
19
Podle intenzity zákalu lze skla rozdělit do tří skupin. Opalíny - jsou průsvitné a
částečně průhledné, opály - jsou jen průsvitné a alabastry - jsou neprůsvitné.
Urychlovače tavení
Jsou suroviny, které urychlují dokončení procesu tavení. Urychlovače tavení narušují
povrch zrn oxidu křemičitého, snižují viskozitu a povrchové napětí skloviny a vytvářejí
tak podmínky pro snadnější průběh reakcí při tavení skloviny.
Mezi urychlovače tavení patří voda obsažená ve sklářském kmeni (vlhká zrnka taviv se
lépe nabalují na zrnka oxidu křemičitého), sloučeniny fluóru, které snižují viskozitu
skloviny a naleptávají zrnka oxidu křemičitého. K urychlovačům tavení lze přiřadit
rovněž čeřiva a sloučeniny boru.
1.3.6 Skleněné střepy
Představují další surovinu pro tavení skloviny. Urychlují její tavení a snižují
energetickou náročnost tavení. Spotřebou střepů v tavícím procesu se zpětně
zhodnocuje nutný technologický odpad. Obecným požadavkem na použitelnost střepů
je jejich stejnorodost, čistota a chemické složení. Střepy mohou být z vlastní produkce
nebo cizí. Pro výrobu skel s vysokými nároky na kvalitu přicházejí v úvahu pouze
střepy vlastní. Cizí střepy mívají rozdílné chemické složení a tím i jiné fyzikální
vlastnosti a často obsahují také větší množství barvících oxidů, proto je lze použít pro
méně náročné druhy skel - např. obalová skla. Všechny střepy musí být drceny na
stejnou velikost (např. 1-4 cm).
1.3.7 Příprava sklářského kmene (sklářské vsázky)
Sklářský kmen je zhomogenizovaná směs sypkých sklářských surovin připravená
v předepsaném hmotnostním poměru.
Prostory, ve kterých se sklářský kmen připravuje se nazývají kmenárny. Kmenárny se
podle množství připravovaného kmene dělí na malé (ruční) - uplatňují se především
v provozech, kde převažuje ruční výroba skla a velké (automatické) - nalezneme je ve
velkých sklárnách s automatickou výrobou.
Každá kmenárna musí být vybavena zásobníky pro příslušné sklářské suroviny,
vahami k navážení surovin a mísičkami pro kvalitní promísení a homogenizaci surovin.
Součástí kmenárny je skládka střepů s drtičem střepů. V kmenárně bývá také
vybudována místnost pro přesné navažování minoritních podílů surovin sklářského
kmene.
Suroviny sklářského kmene se nejdříve přesně naváží podle stanoveného předpisu a
následně se dokonale promísí. Pro tavení skloviny ve vanových tavících agregátech se
ke kmeni přiloží stanovené množství střepů (sklářská vsázka). Tím je sklářský kmen, či
sklářská vsázka připravena k založení do tavících agregátů k tavícímu procesu.
Vzhledem k tomu, že ve sklářském kmeni jsou smíchány suroviny s rozdílnou hustotou
a granulometrií má sklářský kmen tendenci k odmísení. Z tohoto důvodu je nutné
nastrojený sklářský kmen nutno přiměřeně vlhčit (cca 3% H2O) a co nejdříve založit
k tavícímu procesu. Ze stejného důvodu není rovněž vhodné sklářský kmen převážet
na delší vzdálenosti. Proto se kmenárny nacházejí v blízkosti tavících agregátů.
20
Obr. 1 Pohled do malé kmenárny
Shrnutí
Sklářský kmen - směs sypkých látek, ze kterých je tavena sklovina - se skládá ze čtyř
typů surovin. Sklotvorných surovin, taviv, stabilizátorů a pomocných surovin. Pomocné
suroviny dále členíme na barviva, odbarviva, čeřiva, kaliva a urychlovače tavení.
Přidáme-li ke sklářskému kmeni skleněné střepy vznikne sklářská vsázka.
Sklotvorné suroviny jsou základem sklářského kmene, jsou to látky, které vytváří sklo.
Taviva snižují teplotu tavení oxidu křemičitého (sklářského písku). Stabilizátory
ovlivňují fyzikální, mechanické, optické, tepelné, chemické a elektrické vlastnosti
skloviny, případně skla. Pomocné suroviny - barviva slouží k barvení čiré skloviny
v celé její hmotě, pomocí odbarviv eliminujeme zelený odstín vzniklý ve skle
přítomností oxidů železa. Čeřiva slouží k odstranění jemných bublin ze skloviny, které
zde vzniknou při reakci mezi surovinami sklářského kmene v rámci tavícího procesu.
Kaliva jsou suroviny, které tvoří ve skle krystalické nebo emulzní zákaly a tím zvyšují
neprůhlednost až neprůsvitnost skel. Pomocí urychlovačů tavení urychlujeme
dokončení procesu tavení.
Sklářský kmen (případně sklářská vsázka) se připravuje v objektech, kterým říkáme
kmenárna. Základní vybavení kmenárny jsou boxy se surovinami, váhy, mísičky a
drtiče střepů. Sklářský kmen je po nastrojení nutno co nejdříve založit do tavícího
agregátu k tavícímu procesu – jinak hrozí jeho odmísení.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
sklářský kmen
sklářská vsázka
sklotvorné suroviny
taviva
stabilizátory
pomocné suroviny
barviva
odbarviva
čeřiva
kaliva
urychlovače tavení
skleněné střepy
kmenárna
21
Kontrolní otázky
1. z jakých surovinových okruhů se skládá sklářský kmen?
2. vysvětlete funkci sklotvorných surovin, taviv a stabilizátorů ve sklářském kmeni.
3. vysvětlete funkci jednotlivých pomocných surovin ve sklářském kmeni.
4. jaké jsou kvalitativní požadavky na skleněné střepy?
5. jaké je základní vybavení kmenáren?
1.4 Kovové, nekovové a jiné materiály používané ve sklářství
Studijní cíle: po prostudování kapitoly student pochopí možnosti využití kovových,
nekovových a jiných materiálů využívaných ve sklářských provozech.
Klíčová slova: kovy, slitiny, antikorozní oceli, žárovzdorné oceli, neželezné kovy,
nekovové materiály, nerostné materiály, směskové materiály.
Průvodce studiem
V této stati se seznámíte s materiály, které se ve sklárnách používají k výrobě forem,
sklářského nářadí, součástí i celých strojních zařízení pro automatické tvarování
skloviny a s materiály pro specifická zařízení, jako jsou např. topné tyče a topná tělesa
pro elektrické tavení skloviny.
1.4.1 Kovové materiály
Ve sklářských provozech jsou kovové materiály poměrně významně zastoupeny.
Z kovových materiálů se vyrábějí sklářské formy pro ruční, poloautomatickou i
automatickou výrobu, strojní součásti sklářských tvarovacích automatů, nářadí a
pomůcky atd.
Kovy se podle použití v běžné praxi dělí do tří skupin
•
železné kovy (železo, mangan a chróm)
•
neželezné kovy těžké (měď, nikl, olovo, zinek a cín) a lehké (hliník, hořčík,
vápník, sodík, draslík, baryum, berylium a lithium)
•
drahé kovy (zlato, stříbro, platina a případně také ruthenium, osmium, rhodium,
iridium a paladium).
Pro sklářské účely mají rovněž význam slitiny, které se skládají ze dvou nebo více
kovů, anebo z kovů a nekovů.
22
Na zpracování kovových materiálů a slitin mají vliv jejich technologické vlastnosti, mezi
které patří zejména tvárnost, obrobitelnost, slévatelnost a svařitelnost.
Tvárnost kovů a slitin je schopnost měnit tvar mechanickým zpracováním tj. kováním,
válcováním, lisováním nebo tažením. Tvárnost kovů závisí nejen na uvedeném
mechanickém zpracování materiálů, ale i na teplotě, při které tváření probíhá. Podle
teploty rozlišujeme tváření za studena a tváření za tepla.
Obrobitelnost je schopnost kovů nebo slitin získat požadovaný tvar oddělováním
horních vrstev mechanickým (tzv. třískovým) opracováním jako je soustružení,
frézování, hoblování, broušení a pilování. Obrobitelnost závisí především na tvrdosti a
houževnatosti materiálu.
Slévatelnost je schopnost kovů a slitin získávat tvar pomocí odlévání do forem. Tekutý
kov nebo slitina ve formě postupně tuhne a přijímá její tvar.
Svařitelnost je vlastnost kovů a slitin, která umožňuje spojování dvou nebo více kovů
svařováním.
Železné kovy
Ve sklářských provozech se z železných materiálů nejvíce uplatňují oceli a litiny.
Z ocelí jsou to pak mimo běžných také antikorozní a žárovzdorné oceli. Litiny se
používají nejvíce při výrobě sklářských forem, v provedení s lamelárním uhlíkem a
povrchově tvrzené chladítkem.
Antikorozní a žárovzdorné oceli
Ve sklárnách jsou materiály velmi často vystavovány chemicky agresívnímu prostředí a
vysokým teplotám. Běžné kovové materiály v takovém prostředí velmi rychle oxidují a
ztrácejí své původní vlastnosti.
Z uvedených důvodů se ve sklářských provozech uplatňují stále více antikorozní a
žárovzdorné oceli chrómové a chrómniklové. Zvýšená odolnost obou typů ocelí je buď
aktivní nebo pasivní. Aktivní odolnost je odolnost ocelí s vyleštěným povrchem
v přímém styku s agresivní látkou. Pasivní odolnost je odolnost proti agresivním látkám
přes vrstvičku oxidů vzniklých korozí a odolnosti proti jejich dalšímu narůstání.
Tepelné zpracování oceli
K tomuto procesu řadíme především žíhání, kalení, cementování a nitridování.
Tepelným zpracováním lze částečně měnit vlastnosti výrobků z oceli a litiny a to
zejména tvrdost, pevnost a houževnatost, ale také odstraňovat hrubou vnitřní strukturu
a vnitřní napětí, které vzniklo v materiálech při předchozím zpracování.
Žíhání je proces postupného zahřívání výroku na stanovenou teplotu a jeho následné
pozvolné ochlazování. Podle způsobu provedení ohřevu i ochlazování rozeznáváme tři
druhy žíhání - normalizační, měkké a žíhání k odstranění vnitřního pnutí.
Kalení je postupné zahřívání na stanovenou teplotu a následné prudké ochlazení.
Kalením lze zejména u ocelí dosáhnout velké tvrdosti. Výše teploty, na kterou se
výrobek zahřívá je různá a závisí především na obsahu uhlíku. Výrobek se ochlazuje
nejčastěji ponořením do vody, oleje a některé speciální oceli se ochlazují proudem
vzduchu.
Cementování je nasycování povrchových vrstev nízkouhlíkových ocelí uhlíkem.
Následným zakalením získáme u výrobku tvrdý povrch s měkkým a houževnatým
jádrem. Při cementování se výrobky vkládají do nádob a v nich se zasypou cementační
23
látkou (směs dřevného uhlí, mletého koksu, uhličitanu barnatého a jiných surovin). Při
teplotě okolo 1000 ˚C uhlík difunduje do povrchu výrobku.
Nitridování je nasycování povrchu výrobku dusíkem. Nitridování se provádí v pecích ve
čpavkové atmosféře. Takto upravené výrobky mají velmi tvrdý povrch. Nitridováním se
rovněž zvyšuje jejich chemická a tepelná odolnost.
Neželezné kovy a jejich slitiny
Nejběžnějšími neželeznými kovy používanými ve sklářství jsou nikl, platina, molybden
a jejich slitiny. Uplatňují se zejména tam, kde je vyžadována vysoká tepelná a korozní
odolnost.
Nikl se uplatňuje především při výrobě menších forem pro poloautomatickou a
automatickou výrobu.
Platina, většinou ve slitině s rhodiem, se využívá při výrobě laboratorních kelímků na
chemický rozbor skla, termočlánků a topných těles k vytápění elektrických odporových
pecí.
Z molybdenu se vyrábějí topné tyče pro elektrické tavení skloviny.
1.4.2 Nekovové materiály
Nekovové materiály mají ve sklářské výrobě význam zejména v ruční a malosériové
výrobě užitkového i technického skla. Mezi nejpoužívanější nekovové materiály naleží
dřevo, nerostné a směskové materiály.
Dřevo
Uplatnění mají především dřeva tvrdá. Mimo dřevo bukové, které se používá nejčastěji
se ve sklářských provozech, využívá také dřevo hruškové a olšové. Dubové dřevo
nemá ve sklářství uplatnění, neboť hmota mezi letorosty je měkčí a vypaluje se rychleji
něž letorosty samotné.
Dřevo pro sklářskou výrobu má být nasákavé, má mít stejnoměrnou strukturu a má se
co nejméně tvarově deformovat. Zuhelnatělý povrch vzniklý kontaktem se žhavou
sklovinou nesmí praskat.
Ve sklářství se dřevo používá zejména k výrobě forem pro ruční výrobu, ale také
k výrobě nářadí a pomůcek jako jsou podvaláky, svaláky, hladítka, lopatky a další.
Nářadí a pomůcky z hruškového dřeva mají větší trvanlivost než ze dřeva bukového.
Nerostné materiály
Využití má zejména mastek, ze kterého se pro ruční výrobu zhotovují formy k tvarování
malých foukaných a lisovaných výrobků. Mastek má vyšší životnost než dřevo, dobře a
přesněji se opracovává. Před použitím při tvarování, je vhodné mastkové formy ponořit
na několik hodin do oleje, čímž se zlepší jeho kluzné vlastnosti.
1.4.3 Směskové materiály
Mezi nejznámější směskové materiály patří grafitocementová směs, známá pod
názvem pěnoform. Je to levná, snadno obrobitelná hmota s dobrou nasákavostí. Má
lepší vlastnosti než dřevo. Tvarovací formy z pěnoformu jsou trvanlivější a rozměrově
24
stálejší. Pěnoform se zpracovává na formy buď odlévání nebo soustružením. Širšímu
využití pěnoformu brání značná prašnost, zejména při jeho soustružení.
Shrnutí
Ve sklářských provozech využíváme kovové, nerostné a směskové materiály a dřevo.
Z kovových materiálů se nejvíce uplatňuje ocel a litina. Pro zlepšení vlastností je
vhodné ocel tepelně upravovat žíháním, kalením, cementováním nebo nitridováním.
Vzhledem k agresivitě prostředí a vysoké teplotě se často používají antikorozní a
žárovzdorné oceli jako součásti strojních zařízení. Litina nachází uplatnění především
při výrobě forem. Neželezné kovy pak ve specifických částech měřících a topných
prvků. Dřevo, nerostné materiály a směskové materiály se využívají především
k výrobě forem pro ruční výrobu, zejména ze dřeva se pak vyrábí jednoduché sklářské
nářadí.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
želené kovy
neželezné kovy
drahé kovy
antikorozní oceli
žáropevné oceli
žíhání
kalení
cementování
nitridování
pěnoform
Kontrolní otázky
1. jak rozdělujeme kovové materiály?
2. specifikujte technologické vlastnosti kovových materiálů
3. které materiály odolávají vysokým teplotám a chemické agresi?
4. z jakých materiálů se vyrábějí formy a nářadí pro tvarování skloviny?
1.5 Způsoby tvarování skloviny
Studijní cíle: student se po prostudování kapitoly seznámí se základy ručního
tvarování skloviny a získá všeobecný přehled o nejběžnějších technologiích strojního
tvarování.
Klíčová slova: sklářská píšťala, pomůcky a nástroje k tvarování, hutní zdobení,
foukané sklo, hutní sklo, lisování, lisofouk, sacofouk, foukací stroj, lisostřik,
25
Průvodce studiem
Tato kapitola je do studia zařazena proto, aby posluchač získal alespoň elementární
představu o základních technologických možnostech tvarování skloviny. Tyto znalosti
může následně uplatnit při praktických cvičeních, případně při navrhování skleněných
objektů.
Podle toho, zda se na tvarování skloviny podílí sklář nebo strojní zařízení dělíme
tvarování na:
•
ruční - veškeré tvarovací operace provádějí skláři
•
poloautomatické - dávkování a přesun skloviny se provádí ručně, vlastní
tvarování zajišťují jednoduchá strojní zařízení.
•
automatické, často označované jako strojní – dávkování, tvarování skloviny a
doprava skla k chlazení je zcela automatizována. Člověk zde pouze dozoruje
nastavené výrobní parametry.
1.5.1 Ruční tvarování skloviny
Jako ruční výrobu označujeme tvarování skloviny u sklářské pece jen pomocí nástrojů
a forem. Rozhodující je zručnost a dovednost sklářů. Ruční výroba se uplatňuje všude
tam, kde lidskou práci nelze nahradit strojem nebo se jedná o malosériovou výrobu a
samozřejmě v ateliérových hutích.
Obr. 2 Ruční tvarování skloviny
26
Základní postup při ručním tvarování skloviny spočívá v nabrání skloviny, úpravě její
viskozity a vytvoření základního tvaru. Pak následuje další tvarování a zdobení.
Většinou se nenabírá celé množství najednou, nýbrž postupně. Nabírají se i různé
druhy skloviny přes sebe (barevné, opálové aj.).
Na nabírání skloviny na duté výrobky se obvykle používá sklářská píšťala. Je to
ocelová bezešvá trubka s nabíracím koncem z žáropevné oceli, upevněná do
dřevěného držadla, na kterém je nasazen mosazný náustek.
Na náběry hutního skla se používá naběrák. Je to ocelová tyč ukončená někdy
kuličkou z žáropevné oceli nebo šamotu, která může být vyměnitelná.
K úpravě nabrané skloviny a k vytvoření tvaru jsou určeny různé dřevěné a ocelové
nástroje. Ze dřeva jsou svaláky, podvaláky, lopatky, klapačky, dýnkovače, hladítka a
další. Z oceli jsou pinzety, různé typy nůžek, zářezky, sekáčky. K uchycení výrobků
odklepnutých od píšťaly slouží při dalším tvarování různé druhy přílepníků, zapalovací
kleště a koše. K přenášení hotových výrobků slouží odnášecí kleště, vidličky, lopatky a
koše.
27
Obr. 3 Dřevěné a ocelové nástroje pro ruční tvarování skloviny
Formy pro ruční tvarování
Na formy pro ruční tvarování jsou kladeny určité požadavky. Materiál forem musí být
nasákavý vodou, musí být tvarově stálý a jeho struktura musí zajišťovat dobrou kvalitu
povrchu vytvarovaného výrobku. V ručních sklářských provozech a ateliérech se
setkáváme s formami dřevěnými, pěnoformovými, kovovými a sádrovými.
28
Dřevěné formy
Se zhotovují z tvrdého dřeva nejčastěji bukového, méně často z hruškového. Hruškové
dřevo se používá především k výrobě sklářských nástrojů - klapaček. Bukové a
hruškové dřevo je poměrně dobře obrobitelné - vnitřní tvar se u rotačních výrobků
soustruží, nedeformuje se, „drží tvar“a je dobře nasákavé vodou. Dřevěnou formu je
nutné před prvním použitím připravit. Pomocí skloviny se vypálí povrch dutiny a tím se
vytvoří tenká grafitová vrstva, po které sklovina lépe klouže. Při tvarování je zapotřebí
před každý novým kusem formu namočit do vody nebo alespoň skropit sprchou. Při
dobrém zacházení vydrží dřevěné formy stovky kusů.
Pěnoformové formy
Pěnoform je grafitocementová směs. Formy se z pěnoformu vyrábějí buď odléváním
nebo soustružením. Jsou dobře nasákavé vodou a díky grafitu je zajišťována i dobrá
kvalita povrchu skleněného výrobku. Pěnoformové formy mají delší životnost než
dřevěné. Do jedné formy lze vytvarovat až tisíce kusů. Nevýhodou pěnoformu je jeho
značná prášivost při soustružení vnitřního tvaru. Musí se obrábět zásadně mokrý a
vysoustružený materiál je nutno okamžitě (ještě v mokrém stavu) zamést.
Kovové formy
Nejčastěji se kovové formy vyrábějí za speciální šedé litiny. Při odlévání polotovaru se
do licích forem vkládají chladítka za účelem vytvoření tzv. lamelárního grafitu.
(globulární grafit, který vzniká při pomalém chladnutí litiny se z formy rychle vypaluje).
Vnitřní tvar se většinou vysoustruží. Litinové formy jsou tvarově velmi stabilní a při
dobrém zacházení jsou prakticky nezničitelné. Jejich nevýhodou je nulová nasákavost
vodou. Proto se před započetím tvarování musí na povrchu kovových forem vytvořit
tenká vrstva nasákavého grafitu, spálením organické látky. Toho se dosáhne tak, že se
do formy vloží mokré noviny, stébla lýka nebo se vysypou hladkou moukou a sklovinou
se za špatného přístupu vzduchu „spálí“. Často se kovové formy upravují tzv.
výmazkou – vnitřní část formy se vytře zahuštěným lněným olejem a následně vysype
jemnými bukovými pilinami nebo drceným korkem. Před započetím tvarování se
sklovinou vrstva pilin nebo korku „spálí“.
Sádrové formy
jsou vhodné pouze pro ateliérovou tvorbu, protože vydrží tvarování jen několika kusů.
Formy ze sádry dobře nasávají vodu, ale již při prvních kusech mohou praskat. Tekutá
sádrová hmota se nejčastěji nalévá na předem zhotovená kopyta opatřená vložkami
pro vytvoření dělící roviny.
Možnosti hutního zdobení skla
Vytvarované výrobky lze zdobit přímo na pracovišti sklářů. Mezi nejčastěji používané
techniky hutního zdobení skla patří krakle, bubli, optické dekory, ovíjení skleněnou nití,
obalování skleněnou drtí a jiné.
Krakle
Je technika, při které se předtvarovaná sklovina ponoří na velmi krátkou dobu do vody.
Výsledkem je intenzivní rozpraskání povrchové vrstvy. Pro následné tvarování ve
formě, případně „z volné ruky“ a zatavení ostrého rozpraskaného povrchu je nutno
29
sklovinu znovu prohřát v naběracím otvoru tavícího agregátu nebo v roztáčecí peci.
Nahradíme-li vodu mokrými pilinami dosáhneme jemnějšího rozpraskání – vytvoříme
tzv. krakle glazé.
Obr. 4 Krakle
Bubli
Při tomto způsobu hutního zdobení vzniká ve sklovině velké množství bublin. Toho
dosáhneme tak, že předtvarovanou sklovinu obalíme sodou (uhličitan sodný) –
získáme velmi intenzivní „nabublání“ skloviny spíše malými a středně velkými bulinami
nebo polotovar na velmi krátkou dobu ponoříme do roztoku vody a sody – vytvoří se
bubliny spíše větší a řidší. Zachlazená přetvarovaná sklovina se před konečným
tvarování musí většinou znovu prohřát. Tato technika musí být dobře zvládnuta, aby na
výrobku nevznikly ostré, otevřené bubliny, které zvyšují riziko pořezání při další
manipulaci s výrobkem.
Obr. 5 Bubli
30
Optické dekory
K této hutní dekoraci jsou nutné kovové předformy, které jsou vytvořeny z drátů,
plechů nebo jsou celokovové. Nabraná sklovina se do takové formy „narazí“ a mírně
„pofoukne“. Při styku s kovem se místně ochladí, zvýší se viskozita skloviny v místě
ochlazení a vytvoří se nestejná tloušťka stěny. Po vyfouknutí konečného tvaru tak
zůstane optický dekor viditelný.
Obr. 6 Optický dekor
Obr. 7 Přední forma pro optický dekor
31
Ovíjení skleněnou nití – tzv. špínování
Užívá se zejména při zdobení stonků kalíškoviny, váz a mís. Většinou barevné sklo,
tzv. rubín, se nalepí na ocelovou tyč, druhý konec rubínu se nahřeje do tekutého stavu,
přilepí se na dekorované sklo, které se na píšťale roztočí a osovým posunem rubínu se
na skle vytvoří spirála. Při této dekoraci je důležité, aby teplotní roztažnost – dilatace,
dekorovaného skla a rubínu byla co nejméně rozdílná, nejlépe pak stejná. Při větších
rozdílech dilatace je nebezpečí praskání navinuté skleněné nitě.
Obr. 8 Ovíjení skleněnou nití (špínování)
Obalování skleněnou drtí
Tato dekorace využívá nabalování skleněné barevné drtě na základní sklovinu.
Skleněná drť může být různé zrnitosti od velmi jemné, prachové, velikosti a po
několikamilimetrová zrna. Základní sklovinu lze obalovat celoplošně nebo částečně.
Obalování skleněnou drtí se někdy využívá k zabarvení čiré skloviny v případě, že
nejsou k dispozici tavené barevné skloviny. Stejně jako u ovíjení skleněnou nití platí i
při obalování skleněnou drtí požadavek na minimální rozdíl v dilataci používaných skel.
32
Obr. 9 Obalování skleněnou drtí
1.5.2 Poloautomatické tvarování skloviny
Průvodce studiem
V části poloautomatické a automatické tvarování skloviny budou uvedeny pouze
základní informace o těchto typech tvarování, které budou sloužit k ucelené informaci o
možnostech tvarování skloviny bez podrobnějšího vysvětlení vlastních technologií .
Mezi nejběžnější způsoby poloautomatického tvarování skla náleží technologie lisování
skla, lisofoukací a sacofoukací technologie a odstředivé lití skla.
Lisování skla
Je to poměrně jednoduchý způsob vytváření skleněného výrobku. Lisovací zařízení se
skládá ze tří základních součástí – formy (utváří vnější tvar výrobku), razníku (tvoří
vnitřní tvar) a kroužku, který uzavírá mezeru mezi formou a razníkem (tvaruje horní
okraj výrobku). Princip lisování spočívá v tom, že sklovina umístěná do formy,
působením tlaku vyvozeného razníkem získá vnější tvar podle formy a vnitřní podle
razníku. Problémem lisovaného skla je zejména horší kvalita povrchu vylisovaného
výrobku. Proto se zejména výrobky zařazené do vyšší cenové hladiny nejčastěji leští
plamenem.
Lisofoukací a sacofoukací technologie
U poloautomatického tvarování se uplatňují tyto technologie například při tvarování
závitového osvětlovacího skla, skleněných izolačních lahví (termosek) a u menších
sérií obalového skla. Obě technologie pracují ve dvou krocích. V první kroku se
33
vylisováním nebo nasátím skloviny do přední formy vytvoří tvarově vhodný polotovar –
předtvar, který se v druhém kroku vyfoukne do konečné formy.
Odstředivé lití skla
Je technologie, při které se sklovina tvaruje pomocí odstředivé síly. Forma, ve které je
umístěna sklovina se roztočí na vysoké otáčky (až 1400 ot/min.). Ta se díky
odstředivým silám rozprostře po celé ploše formy. Nevýhodou této technologie je, že
lze tvarovat jen rotační výrobky, které jsou navíc tvarově omezené tím, že se směrem
nahoru musí rozšiřovat.
1.5.3 Automatické tvarování skloviny
Mezi automatické tvarování skloviny řadíme lisování, lisofoukací a sacofoukací
technologie, foukání tenkostěnných výrobků, lisostřik, výrobu trubic
a výrobu
plaveného plochého skla. Jak již bylo v úvodu této kapitoly řečeno, automatické
tvarování skloviny probíhá prakticky bez zásahu obsluhy. Je tedy nutné takto před
vlastním tvarováním i nadávkovat sklovinu do tvarovacího stroje. Automatické
dávkování je řešeno v podstatě dvěma způsoby - palicovým naběračem nebo
plunžrovým dávkovačem.
Lisování skla
Tato technologie je popsaná u poloautomatického tvarování. Jediný rozdíl je v tom, že
celý proces je aromatizovaný. Lisováním se vyrábí užitkové sklo, skla pro reflektory do
automobilů a v minulosti i televizní obrazovky. Stroje pro automatické lisování jsou
většinou karuselovitého (kruhového) typu.
Lisofoukací a sacofoukací technologie
Rovněž tato technologie je popsaná u poloautomatického tvarování - jen celý proces je
automatizovaný. Uvedené technologie jsou nejvíce využívány při tvarování obalového
skla. Lisofoukací technologie se uplatňuje u lahví, kde průměr hrdla je prakticky stejný
jako průměr těla výrobku. Jako typický příklad mohou sloužit zavařovací sklenice.
Sacofoukací technologie se používá při tvarování lahví, kde průměr hrdla je podstatně
menší než průměr těla výrobku. Příkladem jsou lahve na pivo, víno, minerálku a další.
Lisofoukací a sacofoukací stroje jsou řadového typu - předtvarovací a tvarovací stanice
jsou umístěny v řadě vedle sebe.
Tvarování tenkostěnných výrobků
Technologie automatického tvarování vychází z ruční výroby. Při tvarování
tenkostěnného skla (malá masa skloviny se rychle ochlazuje) je nutno zkrátit styk
skloviny s formou na minimum tzn., že část procesu tvarování je nutno, stejně jako u
ruční výroby, provést ve volném prostoru a vlastní tvarování do formy provést až na
konci procesu. Typickým tenkostěnným výrobkem jsou klasické žárovkové baňky,
petrolejové sklo (známější jako cylindry), kalichy u kalíškoviny, odlivky atd. Stroje jsou
většinou karuselové.
34
Lisostřik
Princip tohoto tvarování je následující. Do lisovací komory, která je umístěna pod
formou, se nadávkuje sklovina. Pohybem pístu se sklovina prudce vytlačí do tvarovací
formy, kde po zchladnutí přijme její tvar. Takto se např. tvarují stonky a dýnka při
automatické výrobě kalíškoviny. Lisostřikové stroje bývají jak řadové, tak i karuselovité.
Průvodce studiem
Automatická výroba trubic a plochého skla je natolik specifická, že se jí v této kapitole
nebudeme zabývat.
Shrnutí
Podle zapojení člověka do tvarovacího procesu skloviny rozdělujeme tvarování na
ruční, poloautomatické a automatické. Při ručním tvarování jednoznačně záleží na
dovednosti sklářů, kteří pomocí jednoduchých nástrojů a pomůcek zajišťují tvarovací
proces. U poloautomatické výroby se prolíná ruční práce s prací strojních zařízení.
Automatická výroba od dávkování skloviny, přes vlastní tvarování výrobku až po jeho
dopravu k chlazení pak lidský faktor vylučuje úplně - pracovník, zde vykonává
dozorovou činnost, případně nastavuje parametry při zahájení nové výroby.
Důležitou součástí ručního tvarování skloviny jsou formy. Ty se zhotovují především ze
dřeva, pěnoformu nebo jsou kovové. V ateliérových hutích se využívají také formy
sádrové.
Ručně tvarované výrobky lze hutně zdobit. Nejvíce se využívají dekory krakle, bubli,
optické dekory, ovíjení skleněnou nití a obalování skleněnou drtí.
U poloautomatického tvarování skloviny se nejčastěji setkáme s technologiemi lisování,
lisofouk a sacofouk a odstředivým litím skloviny. Automatické tvarování využívá
technologie lisování, lisofouk a sacofouk, foukání tenkostěnných výrobků a lisostřik.
Automaticky se rovněž vyrábějí skleněné trubice a ploché (tabulové) sklo.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
ruční tvarování
poloautomatické tvarování
automatické tvarování
formy pro ruční tvarování
hutní zdobení
krakle
bubli
optický dekor
ovíjení skleněnou nití
obalování skleněnou drtí
lisování skloviny
lisofouk a sacofouk
lisostřik
odstředivé lití skloviny
35
Kontrolní otázky
1. jaké znáte možnosti tvarování skloviny?
2. jaké jsou nejběžnější nástroje a pomůcky při ručním tvarování skloviny?
3. z jakých materiálů se zhotovují formy pro ruční tvarování skloviny?
4. vyjmenujte možnosti hutního zdobení skla, jednotlivé techniky popište.
5. jaké znáte technologie tvarování skloviny pomocí poloautomatických a
automatických zařízení?
1.6 Žárovzdorné materiály ve sklářství
Studijní cíle: po prostudování této kapitoly bude posluchač schopen vysvětlit důvody
používání žárovzdorných materiálů se sklářské výrobě, vyjmenovat a specifikovat
nejběžněji používané druhy.
Klíčová slova: žárovzdornost, objemová hmotnost, nasákavost, odolnost proti
změnám teploty, žárovzdorné materiály běžné, speciální a tavené lité.
Průvodce studiem
V této kapitole se seznámíte s materiály, ze kterých se ve sklářských provozech staví
nebo zhotovují zařízení namáhaná jednak vysokými teplotami, ale také chemickým a
abrazivním prostředím.
Zařízení ve sklářských provozech bývá často vystaveno vysokým teplotám, především
pak tavící agregáty, sintrovací, chladící a vypalovací
pece, pánve, kroužky,
příslušenství pracovních otvorů aj. Nelze je proto stavět nebo vytvářet z běžných
stavebních materiálů.. K jejich výrobě se používají tzv. žárovzdorné materiály.
Žárovzdorný materiál musí odolávat vysokým teplotám – min. 1580 ºC a působení
roztavené skloviny. Materiály používané ve sklářství se posuzují zejména z pohledu
žárovzdornosti, objemové hmotnosti, nasákavosti a odolnosti proti náhlým změnám
teploty.
1.6.1 Vlastnosti žárovzdorných materiálů
Žárovzdornost
Je schopnost žárovzdorné hmoty odolávat vysokým teplotám - min. 1580 ºC. Za
vysokých teplot dochází k určitému porušení tvaru hmoty (deformaci), která je
měřítkem pro klasifikaci žárovzdorných hmot. Určuje se pomocí tzv. Segerových
žároměrek. Jsou to trojboké jehlany s jednou kolmou hranou k základně. Působením
zvyšující se teploty měrka měkne, ohýbá se a nakonec taje. Deformace probíhá velmi
zvolna a při určité teplotě nastává okamžik, kdy se vrchol ohnuté žároměrky dotkne
základny - to je tzv. deformační teplota, která se udává ve stupních Celsia. Žároměrky
mají různé poměry sloučenin křemíku, hliníku, sodíku a draslíku. Do zkušební pece se
36
naskládá sada žároměrek společně se stejně vytvarovaným jehlanem ze zkoušeného
materiálu. V peci se postupně se zvedá teplota a v okamžiku, kdy se jehlan zkoušené
hmoty dotkne špičkou základny společně s některým jehlanem ze sady žároměrek,
odečte se teplota.
Objemová hmotnost
Spíše bychom měli hovořit o hustotě materiálu. Objemová hmotnost je však termín ve
sklářství běžně užívaný. Je to poměr hmotnosti zkoumaného vzorku k jeho objemu.
Jednotkou je kg/m³ , bývá zvykem využívat i jednotku g/cm³. Objemová hmotnost je
především závislá na způsobu výroby žárovzdorného materiálu. Ten lze zpracovávat
několika způsoby - dusáním, lisováním nebo odléváním roztaveného žárovzdorného
materiálu. Objemovou hmotnost snižují póry vyplněné vzduchem. Nejvíce pórů
zůstává v materiálu při ručním dusání, méně pak při lisování prakticky bez pórů je
materiál litý. Lze konstatovat, že čím je vyšší objemová hmotnost, tím je materiál
odolnější po mechanické a chemické stránce, ale hůře snáší náhlé změny teploty.
Nasákavost
Velmi úzce souvisí s objemovou hmotností. Nasákavost je schopnost žárovzdorného
materiálu vsáknout do sebe určité množství kapaliny. Kapalina difunduje do hmoty
otevřenými póry a kanálky, které v žárovzdorném materiálu vznikají způsobem
zpracování (viz. objemová hmotnost). Velká nasákavost do hloubky materiálu dává
podnět k jeho korozi. Současně se vytěsňovaný vzduch dostává do skloviny a zejména
v prvních týdnech provozu může způsobovat vady skloviny - bubliny. Vlastní
nasákavost je procentní vyjádření poměru mezi hmotností nasáklé vody a hmotností
suchého vzorku.
Odolnost proti náhlým změnám teploty.
Je vlastnost žárovzdorných materiálů odolávat po zahřátí následnému náhlému
ochlazení. Odolnost se určuje zkušební cihlou vyhřátou na teplotu 950 ºC a prudce
ochlazenou vodou o teplotě 20 ºC. Zjišťuje se počet ochlazení, které cihla vydrží, než
ztratí 50% svého objemu.
1.6.2 Druhy žárovzdorných materiálů
Žárovzdorné materiály lze podle jejich složení a způsobu zpracování rozdělit do
následujících skupin:
•
běžné
•
speciální
•
tavené lité
Průvodce studiem
Následující část kapitoly se věnuje orientačnímu rozdělení žárovzdorných materiálů.
Ve větším rozsahu jsou popsány pouze materiály běžné (šamot a dinas), které se
využívají při stavbě pánvových tavících agregátů, chladících, vypalovacích a
roztáčecích pecí. Dále ke zhotovování pánví, kroužků a dalších zařízení. Pro ucelený
přehled jsou orientačně uvedeny i žárovzdorné materiály speciální a tavené lité.
37
Běžné žárovzdorné materiály
Mezi běžné žárovzdorné materiály, které jsou ve sklářských provozech nejvíce
rozšířeny řadíme zejména šamot a dinas.
Šamot
Jeho podstatou jsou vypálené jílovité zeminy s přísadou ostřiva, které zabraňuje
smršťování při sušení. Jako ostřiva se používají vypálené mleté lupky, jíly a také
šamotový odpad vzniklý např. ze zbouraných tavících agregátů. Vlastní šamotový
materiál se vyrábí z mletých surovin, tj. jílu a ostřiva. Vzniklá směs se mísí,
propracovává a provlhčuje. Získaná těstovitá hmota se nechá nejméně 24 hodin
odležet. Z takto odležené hmoty se pak do dřevěných forem ručně nebo do kovových
forem strojně tvaruje požadovaný šamotový polotovar. Polotovar se nejdříve suší a
následně vypaluje v tunelových nebo komorových pecích 18 - 26 hodin. Dobře
vypálený výrobek se již dále nesmršťuje a jeho barva je světle hnědá nebo žlutohnědá.
Velmi jakostní výrobky namáhané tepelně případně i tlakově jako jsou pánve,
míchadla, kroužky aj. se vyrábějí litím šamotové hmoty. K základní hmotě se přidávají
přísady , například uhličitan sodný, který vytváří šamotovou břečku s nízkým obsahem
vody. Břečka obsahuje velmi málo vzduchu a tím vytváří stejnorodější hmotu s menším
množství pórů. Nevýhodou šamotu je nižší odolnost vůči vlivu skloviny i sklářského
kmene (zejména prachových podílů). Výhodou proti jiným materiálům je jeho vysoká
odolnost proti náhlým změnám teploty.
Dinas
Patří po šamotu k nejrozšířenějším žárovzdorným materiálům ve sklářství. Je to
v podstatě kyselý žárovzdorný materiál s vysokým obsahem oxidu křemičitého, jehož
množství neklesá pod 95%. Vyrábí se z křemene nebo jeho odrůd a dinasového
odpadu. Pojivem u dinasu je vápenaté mléko nebo jiné vápenaté sloučeniny. Ke
zvýšení soudržnosti se k dinasu přidává melasa (odpadní produkt při výrobě cukru).
Vlastní těsto se zpracovává jako u šamotu. Výrobky z dinasu se nesmršťují, proto je
možné proces sušení urychlit. Dinas se vypaluje podobně jako šamot jen doba je
podstatně delší – až 18 dnů. Výrobky z dinasu jsou žárovzdornější a od teploty 1000
ºC snášejí i náhlé změny teplot.
Speciální žárovzdorné materiály
Speciální žárovzdorné materiály nahrazují ve sklářství šamot a dinas všude tam, kde je
teplotní namáhání žárovzdorného materiálu vyšší než 1500 ºC. Nejrozšířenějšími jsou
silimanit a mullit.
Silimanit
Je žárovzdorný materiál, který obsahuje oxid hlinitý a oxid křemičitý. Výrobky se
vytvářejí z těsta, které se získá z rozemletého a vyžíhaného silimanitu smíchaného
s malým množstvím vazného jílu. Těsto se dále zpracovává stejným způsobem jako
šamot a dinas.
38
Mullit
Se liší od silimanitu větším obsahem oxidu hlinitého a menším obsahem oxidu
křemičitého. K význačnými vlastnostem mullitu patří jeho velká odolnost vůči vlivům
roztavené skloviny a proti náhlým změnám teploty a vysoká žárovzdornost.
Tavené lité žárovzdorné materiály
Výborných vlastností těchto žárovzdorných materiálů se využívá na nejnamáhavějších
místech vanových tavících agregátů. Jsou to materiály s vysokým obsahem oxidu
hlinitého. Dále obsahují oxid křemičitý a zirkoničitý. Taví se v elektrické obloukové peci
při teplotách nad 2000 ºC. Tavenina se následně odlévá do hutnických forem. Mezi tyto
materiály patří corhart standard a corhart ZAC.
1.6.3 Temperování žárovzdorných materiálů
Aby žárovzdorný materiál plnil svou funkci musí se připravit pro další použití. Vlivem
krystalické struktury a ztráty vlhkosti prodělává každý žárovzdorný materiál větší nebo
menší objemové změny, které by při nevhodném náběhu na provozní teploty mohly
způsobit trhliny, případně i jeho zborcení.Z těchto důvodů je nutno žárovzdorný
materiál před použitím pozvolna vyhřát podle stanovené temperovací křivky.
Shrnutí
Ve sklářských provozech bývá zařízení často zatěžováno vysokými teplotami,
chemickým a abrazivním působením skloviny. Proto stavby tepelných zařízení (tavící
agregáty, chladící, vypalovací a sintrovací pece aj.) a příslušenství tepelných zařízení
(pánve, míchadla, kroužky atd.) Musí být vystavěny nebo zhotoveny ze žárovzdorných
materiálů. Vlastnosti těchto materiálů jsou testovány na žáruvzdornost, objemovou
hmotnost, nasákavost a odolnost proti náhlým změnám teploty.
Žárovzdorné materiály dělíme do tří kategorií - na běžné, speciální a tavené lité. Před
prvním tepelným zatížením žárovzdorného materiálu je jej nutno postupně zahřívat
podle stanovené temperovací křivky, aby vlivem objemových změn nedošlo
ke zhoršení požadované kvality.
•
•
•
•
•
•
•
žárovzdornost
objemová hmotnost
nasákavost
odolnost proti náhlým změnám teploty
šamot
dinas
temperovací křivka
Kontrolní otázky
1. jaké vlastnosti se posuzují u žárovzdorných materiálů?
2. jaké znáte druhy žárovzdorných materiálů?
3. jaký význam má temperování žárovzdorných materiálů?,
39
1.7 Energetické zdroje ve sklářství
Studijní cíle: po prostudování této kapitoly bude posluchač schopen vyjmenovat
možná energetická média využívaná ve sklářství a určit vhodnost či nevhodnost jejich
použití.
Klíčová slova: tuhá paliva, kapalná paliva, plynná paliva, elektrická energie
První sklářské pece byly otápěny dřevem. Teplota získaná tímto palivem však byla
příliš nízká a nestačila k utavení kvalitního skla. Koncem 18. století se začalo
k vytápění využívat uhlí. Tavící teplota se sice zvýšila, ale sklo bylo znečišťováno
přímým otopem. Přesto se tento způsob otopu udržel velmi dlouho, prakticky po celé
19. století. Koncem 19. století se začal jako palivo používat plyn vyrobený z uhlí, dřeva
nebo rašeliny. Ve druhé polovině 20. století se pak téměř výlučně využívají jako topná
média zemní plyn nebo elektrická energie. Paliva využívaná ve sklářských provozech
rozdělujeme podle skupenství na tuhá, kapalná a plynná. Samostatně bude uvedena
elektrická energie.
1.7.1 Tuhá paliva
Mezi tuhá paliva patří rašelina, dřevo, hnědé a černé uhlí a koks. Přímý otop
sklářských agregátů tuhými palivy byl ukončen v 19. století. Následně se tuhá paliva
uplatňovala pro výrobu plynných topných médií. Nejčastěji byl z hnědého uhlí jeho
nedokonalým spalováním vyráběn generátorový plyn. Velký význam mělo rovněž
kvalitní skladování uhlí, které se vnějšími vlivy znehodnocovalo a mohlo se i samo
vznítit.
1.7.2 Kapalná paliva
Ve sklářských provozech se uplatňují zejména topné oleje a mazut. V České republice
se kapalná paliva nevyužívají k přímému otápění tavících agregátů, chladících pecí,
případně jiných zařízení, která slouží k přímé výrobě skleněných produktů. Je nutno se
však o nich zmínit z toho důvodu, že se používají k otopu kotelen, tedy pro dodávku
tepla a teplé užitkové a technologické vody a technologické páry. Technologická teplá
voda a pára slouží ve sklárnách zejména k ohřevu lázní např. pro leptárenské a
matovací provozy, chemické leštírny atd.
1.7.3 Plynná paliva
Patří v současné době, společně s elektrickou energií, mezi nejrozšířenější topná
média ve sklářství. Využívají se především u tavících, chladících a temperovacích
procesů. Jejich výhodou je snadná doprava i na velké vzdálenosti, široká možnost
regulace tavících, chladících a jiných tepelných procesů a možnost zvyšovat jejich
tepelný obsah předehříváním. K nevýhodám plynných paliv naleží jejich toxicita,
případně nedýchatelnost a výbušnost ve směsi se vzduchem. Další nevýhodou je
zvyšování ekologické zátěže okolí skláren vypouštěním oxidu uhličitého a oxidů
dusíku, které vznikají při spalovacím procesu. Z plynných paliv se ještě ve druhé
polovině minulého století nejčastěji používal generátorový plyn, který se vyráběl
v místních generátorových stanicích nízkotepelným zplyňováním hnědého uhlí za
přítomnosti vzduchu a vodní páry. Hořením vzniklý oxid uhličitý se redukoval na oxid
40
uhelnatý (je mimořádně toxický), který tvořil základ generátorového plynu. Při výrobě
tohoto plynu vznikaly odpadní dehtové vody, které se poměrně komplikovaně
likvidovaly. V současné době se na území České republiky, prakticky bez výjimek,
používá z plynných paliv jen zemní plyn, jehož hlavní výhřevnou složkou je netoxický
metan.
1.7.4 Elektrická energie
Její uplatnění ve sklářských provozech se přes poměrně vysokou cenu a tedy další
zvýšení energetické náročnosti, rozšiřuje. Využívá se především u tavících, chladících,
vypalovacích a sintrovacích pecí Elektrická energie se snadno přepravuje, tepelné
procesy se jednoduše regulují a řídí. Okolí skláren není ekologicky zatěžováno na
rozdíl od spalných procesů. Elektrické tavící pece jsou jednodušší konstrukce než
plamenné a mají i díky rovnoměrnější plošné tepelné zátěži delší životnost..
Sklo má své elektrické vlastnosti, které umožňují tavit sklovinu. Při nízkých teplotách je
sklo izolant. Zvyšováním teploty jeho měrný odpor klesá a od teplot nad 1100 ºC
elektrický proud sklovinou prochází. Přenáší se pohybem iontů volně uložených ve
strukturní mřížce. Elektrická energie se používá buď na přímé tavení skloviny (tedy
průchodem sklovinou) nebo nepřímé tavení odporové či indukční. Při přímém tavení
jsou elektrody (nejčastěji molybdenové) zasunuty přímo do skloviny. Pro nepřímý ohřev
se používají spirály z kantalu nebo superkantalu.
Shrnutí
Historicky vzato se v prvopočátcích výroby skla využívala jen tuhá paliva, tedy dřevo,
které později nahradilo uhlí. Koncem 19. století se začala k tepelným procesům ve
sklářských provozech využívat plynná média zejména generátorový plyn, který byl ve
druhé polovině 20. století nahrazen dálkovým zemním plynem. V tomto období roste ve
sklářství rovněž význam elektrické energie. Kapalná paliva se využívají jen nepřímo,
zejména pro výrobu tepla, teplé užitkové vody a teplé technologické vody a páry. I
v této oblasti podíl využití kapalných paliv nadále klesá.
•
•
•
•
•
•
paliva tuhá, kapalná, plynná
elektrická energie
dřevo, uhlí
topný olej, mazut
generátorový plyn, zemní plyn
přímé a nepřímé elektrické tavení
Kontrolní otázky
1. jaká znáte paliva vyžívaná pro tepelné procesy ve sklářských provozech?
2. která paliva se ve sklárnách nejvíce využívají v současné době?
3. zhodnoťte výhody a nevýhody použití plynných paliv a elektrické energie.
41
1.8 Materiály k prvotnímu a druhotnému opracování skla
Studijní cíle: po prostudování této kapitoly bude student umět vyjmenovat nejběžnější
materiály pro prvotní a druhotné opracování skla a přiřadit tyto materiály k jednotlivým
opracovatelským technologiím.
Klíčová slova: brousící materiály, leštící materiály, materiály pro chemické
leštění, leptání a matování, materiály pro malbu skla, materiály pro irizování a
lazurování skla.
Potřebný čas: 6 hodin
Průvodce studiem
Na úvod této kapitoly je nutno vysvětlit pojmy “prvotní a druhotné opracování skla“
Prvotní opracování bezprostředně navazuje na proces chlazení skleněného polotovaru.
K prvotnímu opracování (ve sklárnách se spíše vžil pojem „rafinerie“) náleží pukání,
zapalování, odtavování, řezání na diapile, broušení, zabrušování, leštění atd. Mezi
druhotné opracování (často se užívá pojem „zušlechťování“) řadíme vybrušování, rytí,
leptání, matování, pískování, malování aj.
1.8.1
Brousící materiály
Sklo dosahuje tvrdosti v rozmezí 5. až 7. stupně Mohsovy stupnice tvrdosti minerálů.
Pro brousící materiály platí, že musí být vždy tvrdší než broušený skleněný materiál.
Brusiva pro sklářské provozy rozdělujeme ze dvou pohledů:
•
•
podle výskytu v přírodě na přírodní a syntetická
podle způsobu použití na volná a vázaná
Rozdělení podle výskytu v přírodě
Brusiva přírodní
K nim řadíme brousící křemenný písek (tvrdost 7. stupeň stupnice minerálů), přírodní
korund (tvrdost dle čistoty mezi 8. až 9. stupněm) a přírodní diamant (tvrdost 10.
stupeň). V současné době se prakticky výlučně , z cenových důvodů, používají brusiva
syntetická
Brusiva syntetická
Mezi syntetická brusiva patří především syntetický korund, syntetický diamant a karbid
křemíku.
Syntetický korund
Pro technické účely se umělý korund vyrábí tavením oxidu hlinitého v elektrických
obloukových pecích. Získaný krystal korundu se drtí a mele, zbavuje železa a třídí
podle zrnitosti. Výhodné vlastnosti korundu, zejména trvanlivost ostří zrn se podpoří
přidáním oxidu chromitého při tavícím procesu. Syntetický korund dosahuje tvrdosti až
9. stupně stupnice minerálů.
42
Syntetický diamant
Vyrábí se z nejkvalitnějšího, tedy nejčistšího grafitu (100% uhlíku). Práškový grafit se
v určitém poměru smíchá s práškovým niklem. Směs se za zvýšeného tlaku roztaví při
teplotách až 3000 ˚C. Tavenina se následně pomalu ochlazuje za vzniku velmi malých
krystalků diamantu na roztaveném niklu. Blok ztuhlého niklu se odstraní působením
kyseliny sírové, takže zůstanou samostatné krystalky diamantu. Syntetický diamant
dosahuje tvrdosti 10. stupně stupnice minerálů.
Karbid křemíku
Vyrábí se tavením křemenného písku s koksem v elektrické odporové peci, následně
se drtí, mele a stejně jako korund zbavuje železa. Patří k nejtvrdším syntetickým
materiálům – dosahuje až 9,7 stupňů tvrdosti stupnice minerálů.
Rozdělení podle způsobu použití
Brusiva volná
Volná brusiva se používají především při hladinářském broušení, kde je brusivo
umístěno nad vodorovným litinovým kotoučem a pomocí slabého proudu vody stéká na
brousící kotouč. Volná brusiva se využívají rovněž při rytí skla. Syntetický korund a
především karbid křemíku se jako abraziva používají při pískování skla.
Vázaná brusiva
Používají se nejčastěji ve tvaru kotoučů, kde vlastní brusivo je vázáno určitým
pojivem. Podle typu pojiva se brusné kotouče rozdělují na:
•
kotouče s keramickou vazbou
•
kotouče s organickou vazbou
•
kotouče s metalickou vazbou
Kotouče s keramickou vazbou
Se k broušení skla používají nejčastěji. Jsou vyrobeny se syntetického brusiva a
keramického pojiva. Keramické pojivo je složeno s podílů živce, křemene, kaolínu a
jílu. Poměr mezi brusivem a pojivem se stanovuje podle požadovaných vlastností
brousícího kotouče. Při výrobě kotouče se stanovené podíly brusiva a pojiva nejdříve
pořádně promíchají a následně se provlhčují vodou až vznikne těstovitá hmota, které
se lisuje do forem. Po vysušení se výlisky vypalují při teplotě 1200 – 1400 ºC a
povrchově se upravují. Tvrdost kotouče (pozor – nikoliv brusiva) se značí písmeny E –
Z, přičemž „E“ značí nejměkčí a „Z“ nejtvrdší kotouč. Ve sklářských provozech se
nejčastěji používají středně tvrdé kotouče označené L, M, a N.
Kotouče s organickou vazbou
U těchto kotoučů se jako pojivo používají umělé hmoty na bázi fenoplastů. Umělá
hmota se smíchá s příslušným brusivem. Vytvořená kaše se odlévá do ocelových
forem, ve kterých se při teplotě okolo 180 ºC vytvrdí. Tento druh vazby se používá
zejména u diamantových nástrojů.
43
Kotouče s metalickou vazbou
Touto technologií se vyrábějí diamantové kotouče. Nosným podkladem diamantové
vrstvy je ocelový kotouč, na který se po celém obvodu nanese galvanickou metodou
vrstva mědi. Ta vytvoří vhodný podklad pro spojení diamantové vrstvy obsahující
bronzové pojivo a zrna diamantu, o tloušťce 2 - 4 mm s tělem kotouče. Před použitím
kotouče se musí pracovní povrch diamantové vrstvy otevřít, aby se obnažila
diamantová zrna. Otevření se provádí brusnými kameny, což je vázaný syntetický
korund nebo karbid křemíku.
1.8.2 Leštící materiály
Na rozdíl od brusiv nemusí být leštící materiály tvrdší než skleněný materiál, naopak
bývají většinou měkčí. Stejně jako brousící materiály je rozdělujeme ze dvou pohledů
•
•
podle výskytu v přírodě na přírodní a syntetické
podle způsobu použití na volné a vázané
Rozdělení podle výskytu v přírodě
Leštící materiály přírodní
Mezi přírodní leštící materiály řadíme pískové šlemy, pemzu a tripl.
Pískové šlemy
Jsou nejjemnější podíly vyžitého křemenného brousícího písku, které se nechají
sedimentovat v kádích. Po sedimentaci se odeberou horní nejjemnější podíly, které se
usazují jako poslední.
Pemza
Je hmota vulkanického původu, která obsahuje především oxid křemičitý a oxid hlinitý,
zbytek tvoří různé příměsi. Pemza je pórovitá hmota houbovité struktury jejíž tvrdost se
pohybuje mezi 5. a 6. stupněm tvrdosti minerálů.
Tripl
Vznikl usazováním skořápek jednobuněčných živočichů. Složením je tripl směsí
především oxidu křemičitého, oxidu hlinitého a přimísenin, zejména oxidů železitého,
vápenatého a hořečnatého. Tripl je poměrně měkká látka, jeho tvrdost se pohybuje
mezi 1. až 3. stupněm stupnice minerálů.
Leštící materiály syntetické
Mezi tyto materiály řadíme mimo jiné leštící červeň, leštící čerň – obě leštiva jsou
v podstatě sloučeniny železa. K leštění náročných skleněných výrobků se používá
speciálních leštících hmot jako je oxid ceričitý s přimíseninami malého množství oxidů
kovů vzácných zemin, např. oxidů lanthanitého, neodymitého a praseodymitého. Ke
speciálním syntetickým leštícím materiálům patří také oxid thoričitý a oxid zirkoničitý.
44
Rozdělení podle způsobu použití
Leštící materiály volné
Se v současné době používají nejčastěji ve spojitosti s plstěnými nebo umělohmotnými
kotouči. Úkolem kotouče je vytvořit nosný podklad pro nanášení leštící suspenze. Ta
se po obvodu kotouče zadrží a co nejrovnoměrněji rozdělí. Povrch kotouče se musí
leštícím materiálem co nejvíce nasytit, pak teprve leští maximálně. Nanesená vrstva
leštiva se postupně stírá, proto se musí neustále obnovovat.
Leštící materiály vázané
Jsou obdobou vázaných brousících materiálů. Jako pojivo, které váže leštící materiál
se uplatňují především plastické hmoty. Směs leštiva a pojiva se lisuje nebo odlévá do
forem a následně se nechá vytvrdit. V současné době se stále více uplatňují
diamantové leštící kotouče s metalickou vazbou.
1.8.3 Materiály pro chemické leštění, leptání a matování
Jedinou látkou, která intenzivně narušuje povrch skla je kyselina fluorovodíková HF.
Účinků této kyseliny se využívá k chemickému leštění, leptání a matování skla.
Chemické leštění
Se využívá především ve spojitosti se strojním broušením, při kterém vzniká značné
množství vybroušených polotovarů. Taková množství nelze efektivně vyleštit klasickým
mechanickým způsobem. Chemické leštění probíhá v leštících lázních celoplošně (tedy
bez použití ochranných krytů). Působením leštící lázně - tedy vhodně koncentrovanou
kyselinou fluorovodíkovou - se rozpouštějí výčnělky broušeného povrchu, zatím co
v prohlubeninách se usazuje kal, který proces rozpouštění zpomaluje. Tím se
stejnoměrně odstraní nerovnosti po broušení a povrch skla se leští.
Leptání skla
Na rozdíl od chemického leštění působí kyselina fluorovodíková při leptání pouze
místně, tedy jen tam, kde má být vyleptán dekor. Povrch leptaného skla v místě, kde
kyselina nemá působit musí být překryt kyselinovzdornou vrstvou (kyselinovzdorné
kryty - viz. dále). Při leptání skla se využívá různé koncentrace kyseliny fluorovodíkové.
Při vyšší koncentraci je povrch skla leptán rychleji a hlouběji, má však nerovnou a
matnou strukturu. Vyšší koncentrace kyseliny se uplatňuje u leptaných dekorů, které se
následně „zatírají“ drahými kovy (zlatem, platinou, příp. paládiem). Nižší koncentrace
kyseliny narušuje sklo pomaleji, méně do hloubky s lesklým povrchem. Takto vyleptaný
dekor lze považovat za finální.
Materiály pro kyselinovzdorné kryty
Na tyto kryty jsou kladeny následující požadavky. Musí odolávat kyselinám, musí se
dobře nanášet na povrch skla, musí mít ke sklu dobrou přilnavost, musí být vláčné
(nikoliv křehké), musí se ze skla dobře odstraňovat. Těmto požadavkům nejlépe
vyhovují vosky (směs včelího vosku, stearinu a parafínu) - používají se k leptání
prostorových výrobků (odlivky, kalíšky, vázy, mísy atd.) a asfalt - používá se často při
leptání plošných dekorů na tabulovém skle. Ke krytí skla při leptání se někdy také
používá kaučuk, suřík a vazelína.
45
Matování skla
Je proces plošného narušení povrchu skla pomocí kyseliny fluorovodíkové - matování
se provádí v matovací lázni o vhodné koncentraci HF nebo jen místního narušení
povrchu skla - provádí se pomocí matovací pasty, jejichž hlavní složkou jsou soli
kyseliny fluorovodíkové (hydrogenfluorid amonný).
Jak již bylo výše uvedeno (kapitola 1.2.8
Riziko poleptání) jsou kyselina
fluorovodíková a její soli velmi agresivní látky, se kterými je zapotřebí pracovat velmi
obezřetně a používat předepsané ochranné pomůcky.
1.8.4 Materiály pro malbu skla
Vytvářejí vrstvy na základním skle. Mezi tyto materiály řadíme klasické sklářské barvy,
preparáty drahých kovů, hydroglazury a listry.
Klasické sklářské barvy
Jsou nízkotavitelná olovnatoboritá skla rozemletá na mikroskopické částice. Základem
klasických sklářských barev je tavidlo, což je nízkotavitelné olovnatoborité sklo
s určitým množstvím barvící složky - barvítkem. Podle druhu barvy může ještě
obsahovat kalivo, které způsobuje neprůhlednost barvy. Na všechny suroviny určené
k výrobě klasických sklářských barev jsou kladeny velmi přísné požadavky z hlediska
chemické čistoty.
Základními surovinami pro výrobu tavidla jsou mletý křemen (SiO2), suřík - oxid
olovnato-olovičtý (Pb3O4), kyselina boritá (H3BO3), borax - tetraboritan sodný
(Na2B4O7) a v malém množství uhličitan sodný (Na2CO3) a uhličitan draselný (K2CO3)
působící jako taviva.
Barvítka musí mít intenzivní barvící schopnosti, aby po přidání k tavidlu získala barva
potřebný barevný odstín.
Kaliva jsou látky, které způsobují neprůhlednost barev. Příčinou neprůhlednosti jsou
mikroskopické částečky obsažené v barvě. Světlo těmito částicemi neprochází, odráží
se nebo se absorbuje.
Výroba klasických sklářských barev
Proces výroby klasické sklářské barvy na sebe navazuje v tomto pořadí: tavení kmene
a jeho fritování, mletí, sušení a prosévání hotové barvy. Tavení se provádí v malých
pecích vytápěných plynem. Dokonale promísený kmen se nakládá do šamotových
kelímků, které se vloží do vychladlé pece. Pec se pozvolna zahřívá na teplotu 1000 1200 ˚C, při které se kmen utaví. Po ukončení tavení se kelímky vyjmou z pece a jejich
obsah se vylévá do studené vody, kde popraská - fritování. Následně se skleněná drť
mele v kulových mlýnech na jemný prášek. Umletá barva s obsahem vody se
přepravuje do sušárny, kde se suší proudem vzduchu o teplotě 60 - 80 ˚C. Nakonec se
vysušená barva prosévá na vibračních sítech. Hrubší podíly se vracejí a znovu melou,
případně se mohou používat jako malířské ledy.
Organické složky klasických sklářských barev
Organické složky (pojiva a ředila) umožňují nanášení barvy na povrch skla pomocí
štětce, stříkáním, sítotiskem a jinými technikami . Pojivy a ředidly jsou přísady
organického původu – silice, balzámy a pryskyřice. V průběhu vypalování se tyto látky
spálí nebo vytěkají bez jakýchkoliv negativních účinků na kvalitu vypálené barvy.
46
Silice jsou lehké, těkavé kapaliny, příjemně vonící. K přípravě barev se používají
zřídka, mají význam při přípravě tekutých drahých kovů. Balzámy tvoří přechod mezi
silicemi a pryskyřicemi. Většinou jsou to poměrně husté kapaliny. Z balzámů má
největší význam při přípravě barev terpentýn používaný jako ředidlo. Pryskyřice jsou
posledním stupněm polymerace silic. Jsou to tuhé látky, které se uplatňují u barev jako
pojiva a zahušťovadla. Pro klasické sklářské barvy má největší význam damarová
pryskyřice, která se dobře rozpouští v terpentýnu, chloroformu i lihu za vzniku
damarového laku – důležitého pojiva sklářských barev.
Vlastnosti klasických sklářských barev
Nejsledovanějšími vlastnostmi barev jsou tavitelnost, chemická odolnost a lesk.
Tavitelnost (cílem je co nejnižší teplota, při které se barva taví) je ovlivňována
především obsahem oxidu křemičitého. Čím je jeho obsah vyšší, tím se zvyšuje teplota
tavení barvy. Vyšší obsah oxidu křemičitého naopak zlepšuje chemickou stabilitu
barvy. Chemickou odolnost barvy však snižuje přítomnost alkalických oxidů. Snížení
chemické odolnosti ovlivňuje možnost zvýšeného výluhu oxidů z barvy a tím i snížení
lesku barvy.
Drahé kovy
Pro dekorační zdobení skla se nejvíce využívá zlato, částečně i platina, která se
v poslední době nahrazuje z důvodu lepší přídržnosti ke sklu a lepších krycích
vlastností paladiem. Stříbro se používá zejména k dekoraci větších ploch. Jelikož
v běžném prostředí černá, překrývá se z nepohledové strany fixačním nátěrem.
Zlato lze k dekoraci používat v několika formách - jako fóliové (lístkové) zlato, které se
nabaluje na žhavou sklovinu ještě před vlastním tvarování do formy, jako lesklé zlato
ve formě organického koloidu, které po vypálení vytvoří lesklé zrcátko a jako leštěné
zlato, které je po vypálení matné a k dosažení potřebného lesku je nutno jeho povrch
vyleštit. Podobný způsob užití jako zlato má i platina, případně paladium - tedy ve
formě fólií nebo jako lesklá platina (paladium). Ke stříbření skla se používá amoniakální
roztok dusičnanu stříbrného (AgNO3). V současné době jsou výrobci dodávány ke
stříbření skla dva roztoky, které se před vlastním stříbřením ve stanoveném poměru
smísí. K rychlejšímu vyredukování stříbra na skleněnou plochu je vhodné sklo vyhřívat
ve vodní lázni na teplotu 40 - 50 ˚C.
Hydroglazury
Přibližně od roku 2000 je snaha nahradit tavená barevná skla nanášením barevných
povlaků organického původu na skla čirá. Z tohoto důvodu se podařilo vyvinout
organické hmoty nejdříve rozpouštěné a ředěné alkoholy, později pak vodou (odtud
hydroglazury), které jsou velmi dobře přilnavé k povrchu skla. Přilnavost lze vysvětlit
pevnou chemickou vazbou sloučenin křemíku, obsažených v hydrogalzurách,
s povrchem skla.
Hydroglazury je možno nanášet na povrch skla stříkáním pomocí stříkací pistole,
štetcem nebo ponorem do hydroglazury. Při každém způsobu nanášení je nutno dbát
na to, aby tloušťka povlaků nebyla příliš velká (optimálně 1 až 2 mikromentry) neboť by
při vypalování (spíše bychom měli hovořit o urychlování procesu polymerace) mohla
vrstva praskat.
Hydroglazury mají své výhody i nevýhody. K výhodám patří snadná vzájemná
mísitelnost, takže lze vytvořit nekonečnou škálu barev a odstínů a nízká vypalovací
47
teplota - asi 170 ˚C. Další výhodou je, že při jakékoliv vadě vzniklé nanášením, lze
hydroglazuru odstranit velmi jednoduše s povrchu skla vodou. Hydroglazury jsou
nezávadné po hygienické stránce, lze je tedy nanášet i na ústní okraje kalíškoviny a
odlivek. Mají rovněž potřebnou chemickou odolnost vůči vlivům okolí. Nevýhodou je
značná citlivost na čistotu prostředí, zejména na množství polétavých částic prachu ve
vzduchu. Omezena je z důvodu polymerace, která probíhá i za běžných teplot,
skladovatelnost hydroglazur. Doporučuje se spotřebovat je do šesti měsíců od data
výroby.
Listry
Jsou malířské dekorativní preparáty, které na povrchu skla vytvářejí bezbarvý nebo
barevný film. Index lomu světla je u listrovaného povlaku vyšší, takže povrch skla získá
vysoký lesk. Průhlednost skla se podle intenzity zabarvení listru snižuje o 20 - 30%,
proto mohou být listry zakryty menší vady skla. Po chemické stránce jsou listry rezináty
kovů. Listry lze nanášet více způsoby. Nejčastěji se stříkají pomocí stříkací pistole, lze
je nanášet i štětcem nebo tupovací houbou.
Listry lze podle technologického zařazení výpalu rozdělit na tzv. studené listry a
termolistry. Studené listry se nanášejí na již vychlazený a prvotně opracovaný výrobek.
Po zaschnutí listru se provede výpal ve vypalovací peci. Termolisty se nanášejí
výhradně stříkáním na horký vytvarovaný výrobek ještě před jeho chlazením. Tím se
chlazení výrobku a výpal termolistru spojí v jeden technologický celek.
1.8.5 Materiály pro irizování skla
Irizování je proces zušlechťování skla, jimž se na povrchu skla vytváří irizující vrstvy.
Irizující vrstva nejčastěji vytváří duhové zabarvení, jehož intenzita je závislá na její
tloušťce a rovnoměrnosti rozložení po celém irizovaném povrchu.
Irizování skla se nejčastěji uskutečňuje přímo na huti na horký vytvarovaný výrobek.
Irizace se provádí ve většině případů chloridem cínatým (SnCl2), případně i jinými
surovinami, které jsou schopny sublimovat při teplotě do 500 ˚C. K irizaci skla slouží
irizační pícka opatřená ve spodní části elektrickým zdrojem tepla, na který se sype
irizační látka. Teplota povrchu skla musí být nejméně 400 ˚C, aby došlo ke spojení par
kovů se sklem. Doba působení irizující látky je asi 10 sekund. Následně se výrobek
odnese ke chlazení.
1.8.6 Materiály pro lazurování skla
Lazury tvoří zvláštní skupinu technik druhotného opracování skla. Na rozdíl od
malířských dekorů, při kterých se na povrch skla nanáší nová vrstva hmoty a po
vypálení se s ním spojí bez viditelných zněm základního skla, u lazur nanesená
suspenze solí stříbra nebo mědi povrch skla zásadně barevně změní. Stříbrná lazura
dosahuje celé škály barevných odstínů od světle žluté přes žlutou, žlutohnědou,
hnědou, hnědočervenou až po červenou, případně i fialovou. Rozhodujícím činitel,
který ovlivňuje toto zabarvení je chemické složení skla. Měděná lazura finálně barví
povrch skla na vínově červenou barvu. Zatímco stříbrná lazura se dosahuje jedním
výpalem, měděná lazura vzniká třemi výpaly.
K lazurování povrchu skla se požívají lazurovací pasty, což je směs příslušné
chemické sloučeniny, nosné látky a kapaliny. Lazurovací pasta pro stříbrnou lazuru je
tvořena směsí chloridu stříbrného (AgCl), francouzského přepáleného okru a
48
terpentýnu, případně malého množství damarového laku. Lazurovací pasta pro
měděnou lazura se skládá ze síranu měďnatého (CuSO4), nepáleného českého okru a
vody. Vypalovací teploty při lazurování skla se pohybují od 600 do 640 ˚C, při kterých
je sklo již značně plastické. Lazurovací pasta vytvoří na povrchu skla krustu, která
brání v jeho deformaci.
Shrnutí
Pro prvotní a druhotné opracování skla existuje celá řada materiálů. K broušení
zabrušování a vybrušování používáme brousící materiály, které rozdělujeme z pohledu
výskytu v přírodě na přírodní a syntetické, z pohledu použití na volné a vázané.
V současné době se nejvíce využívá syntetický korund a karbid křemíku a to jak ve
formě volné, tak i vázané. Stále častěji se uplatňuje i syntetický diamant vázaný do
tvaru kotoučů, případně i jiných speciálních nástrojů. Brousící materiál musí být vždy
tvrdší než broušené sklo, které dosahuje tvrdosti v rozpětí 5. až 7. stupně tvrdosti
minerálů.
Stejně jako brousící rozdělujeme i leštící materiály. Nejčastěji požívané přírodní leštící
materiály jsou pemza a tripl, ze syntetických má široké uplatnění zejména oxid ceričitý.
Leštící materiály nemusí být tvrdší než sklo, naopak bývají většinou měkčí.
Z materiálů pro chemické opracování skla, tedy chemické leštění, leptání a matování
má největší význam kyselina fluorovodíková, která jako jediná kyselina narušuje povrch
skla. K chemickému matování matovacími pastami se využívají soli kyseliny
fluorovodíkové, které jsou rovněž schopny narušit povrch skla. Na rozdíl od
chemického leštění, kde kyselina fluorovodíková působí po celé ploše výrobku, u
leptání vytváří pouze dekor, tedy narušuje povrch skla jen místně. Z tohoto důvodu je
nutno neleptané části skla chránit kyselinovzdornými kryty.
Materiály pro malbu skla vytvářejí vrstvy na základním skle. Mezi tyto materiály řadíme
klasické sklářské barvy, preparáty drahých kovů, hydroglazury a listry. Klasické
sklářské barvy jsou nízkotavitelná olovnatoboritá skla rozemletá na mikroskopické
částice. Aby je bylo možno nanášet štětci, stříkáním, sítotiskem, případně jinými
technikami musí se smíchat s pojivy a ředidly. Dekoraci skla malbou je možno provádět
rovněž tekutými preparáty drahých kovů. Nejširší uplatnění má zlato a částečně i
platina, případně paladium. Stříbro se využívá většinou k dekoraci větších ploch.
V posledním desetiletí se poměrně ve velké míře rozšířilo využití hydroglazur, které
umožňují celoplošné barvení povrchu výrobku. Tím bylo možno částečně nahradit
výrobu tavených barevných skel. Hydroglazury jsou syntetické organické látky, které
obsahují sloučeniny křemíku, jenž tvoří pevnou chemickou vazbu s povrchem skla.
Listry jsou rezináty kovů, které na povrchu skla vytvářejí bezbarvou nebo barevnou
mikrovrstvu s vyšším indexem lomu světla než má sklo. Listry lze podle
technologického zařazení výpalu rozdělit na tzv. studené listry a termolistry.
K irizování skla se používají materiály schopné sublimovat při teplotě do 500 ˚C.
Nejčastěji používanou surovinou pro tuto technologii je chlorid cínatý. Irizující vrstva
vytváří duhové zabarvení, jehož intenzita je závislá na její tloušťce a rovnoměrnosti
rozložení po celém irizovaném povrchu.
Lazury zabarvují povrch původně čirého skla. Barva skla je dána složením lazurovací
pasty a v ní obsažené chemické látky. Podle toho rozeznáváme lazuru stříbrnou,
kterou se dosahuje barevných odstínů od světle žluté přes žlutou, žlutohnědou,
hnědou, hnědočervenou až po červenou, případně i fialovou a lazuru měděnou, která
vytváří finálně vínově červenou barvu. Lazurovací pasty se skládají z příslušné
chemické sloučeniny, nosné látky a kapaliny.
49
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
korund
diamant
karbid křemíku
vazba keramická, organická, metalická
pískové šlemy
pemza
tripl
oxid ceričitý
kyselina fluovodíková
kyselinovzdorné kryty
klasické sklářské barvy
organické složky klasických sklářských barev
drahé kovy
hydroglazury
listry
irizování skla
lazurování skla
Kontrolní otázky
1. jak rozdělujeme brousící a leštící materiály?
2. jaké znáte brousící a leštící materiály?
3. jaké znáte vazby vázaných brousících a leštících materiálů?
4. které materiály se uplatňují při chemickém leštění, leptání a matování skla?
5. z jakých složek se skládají klasické sklářské barvy?
6. k čemu slouží organické složky klasických sklářských barev?
7. jak se v malbě skla uplatňují drahé kovy?
8. co jsou a k čemu slouží hydroglazury?
9. jak mění povrch skla listry?
10. jakou podmínku musí splňovat materiály pro irizování skla?
11. jaké materiály se používají pro lazurovaní pasty?
50
2 Technická dokumentace materiálů
2.1 Technické výkresy
Studijní cíle: posluchač pochopí význam technických výkresů, formátů výkresů,
skládání výkresů a měřítek, které se na technických výkresech používají a funkci
rohového razítka.
Klíčová slova: technický výkres, formát výkresu, měřítko výkresu, rohové razítko
2.1.1 Význam technických výkresů
Technické výkresy se používají ve strojírenství, stavebnictví, elektrotechnice a jiných
odvětvích, tedy samozřejmě také ve sklářství. Účelem technického výkresu je
znázornění výrobku v příslušném měřítku tak, aby bylo možno výrobky vyrobit
opakovaně, vždy naprosto identicky, v jakémkoliv časovém horizontu.Technický výkres
musí respektovat snadnou čitelnost, jednoznačné pochopení a u některých technických
výkresů (zejména strojnických) také technologii výroby znázorněné součásti.
2.1.2 Formáty technických výkresů
Formáty výkresů jsou označovány písmenem A a příslušným číslem, které udává
velikost výkresu. Základním formátem je A0, který má plochu 1 m² a strany v poměru 1
: √2. V praxi se běžně využívají formáty A0, A1, A2, A3 a A4, formát A5 je povoleno
využívat jen v opodstatněných případech. Rozměry uvedených formátů (tzv. oříznutý
formát) v mm jsou:
•
A0
841 x 1189
•
A1
594 x 841
•
A2
420 x 594
•
A3
297 x 420
•
A4
210 x 297
•
(A5
148 x 210)
Formáty výkresů jsou běžně ležaté, pouze formát A4 je situován stojatě.
Skládání technických výkresů
Finálně se technické výkresy skládají na formát A4 a to nejdříve podél přehybů
kolmých ke spodnímu okraji výkresu a potom podél přehybů rovnoběžných se spodním
okrajem výkresu.
51
Obr. 10 Skládání výkresů
52
2.1.3
Měřítka technických výkresů
Měřítka, jejich velikost a zapisování na všech druzích technických výkresů se volí
podle:
•
účelu a obsahu výkresu
•
složitosti a hustoty kresby zobrazeného předmětu
•
požadavku na čitelnost a přesnost kresby
•
potřeby stanovení technologického postupu výroby
Měřítko se u technických výkresů značí písmenem M s číselným připojením poměru
pro stejnou velikost, zmenšení nebo zvětšení (např. M 1:1, M 1:2 nebo M 2:1). Měřítko
se nejčastěji zapisuje do rohového razítka. V případě použití dvou měřítek se vedlejší
měřítko uvede v závorce - např. M 1:1 (M 5:1). Není-li zobrazovaný předmět
nakreslen v žádném měřítku uvede se místo měřítka N, jako zkratka NENÍ.
Používaná měřítka výkresů
Skutečná velikost
1:1
Měřítka zvětšení
Měřítka zmenšení
2:1
1:2
5:1
1:5
10 : 1
1 : 10
20 : 1
1 : 20
50 : 1
1 : 50
100 : 1
1 : 100
Tab. č. 1 Měřítka výkresů
2.1.4 Rohové razítko
Slouží k identifikaci technického výkresu. Mimo již uvedeného měřítka obsahuje
zejména název firmy nebo instituce, kde výkres vznikl, kdo a kdy jej zhotovil a hlavní
rozměry výrobku nebo polotovaru. Rohové razítko se umísťuje u formátu A4 ve spodní
části, u formátů A3 a větších v pravém dolním rohu. Ve sklářských provozech bývá
často zvykem umísťovat rohové razítko v pravém horním rohu.
Shrnutí
Účelem technického výkresu je znázornění výrobku v příslušném měřítku tak, aby bylo
možno výrobky vyrobit opakovaně, vždy naprosto identicky, v jakémkoliv časovém
horizontu. Technické výkresy mají své normalizované rozměry a značí A0 – A4,
přičemž formát A5 se používá jen výjimečně. Technické výkresy se skládají na formát
A4 podle stanoveného postupu. Měřítka technických výkresů se volí dle specifických
53
požadavků. Nejčastěji se volí měřítko 1:1. Rohové razítko slouží k identifikaci
technického výkresu.
•
•
•
•
technický výkres
formát technického výkresu
měřítko
rohové razítko
Kontrolní otázky
1. Jaký význam mají technické výkresy?
2. Jaké jsou formáty běžně užívaných technických výkresů?
3. Podle jakých požadavků volíme měřítko?
4. K čemu slouží rohové razítko?
2.2
Popisování technických výkresů a čáry na výkresech
Studijní cíle: v následující kapitole se posluchač seznámí se zásadami popisování
technických výkresů a technické dokumentace a dále s typy čar a jejich použití při
tvorbě technických výkresů.
Klíčová slova: technické písmo, čára plná, čára přerušovaná, čára čárkovaná,
čára čerchovná.
2.2.1 Popisování technických výkresů
Průvodce studiem
V kapitole jsou orientačně uvedeny zásady popisování pomocí technického písma a
typy a použití čar při tvorbě technických výkresů a technické dokumentace s plným
vědomím, že v současné době existují počítačové programy umožňující zhotovení
technických výkresů a technické dokumentace.
Technické výkresy, tabulky a ostatní technická dokumentace se popisují technickým
písmem. Technické výkresy se popisují zásadně písmeny velké abecedy a arabskými
číslicemi. Výjimkou je psaní fyzikálních jednotek (např. kg, mm, atd.), kde se používají
písmena malé abecedy. Při popisování výkresů a technické dokumentace se používá
písmo kolmé střední, popřípadě úzké.
Šířka písmen abecedy a číslic (b) není jednotná, závisí na výšce písmen a číslic (h).
Výšku písma (h) volíme nejčastěji 2,5 - 3,5 - 5 - 7 - 10 mm. Šířka písma je pak daná
následující tabulkou.
54
Písmo - šířka b
Široké
Střední
Úzké
Písmena velké abecedy
5/7 h
7/10 h
6/14 h
Písmena malé abecedy
4/7 h
6/10 h
6/14 h
Arabské číslice
5/7 h
7/10 h
6/14 h
Římské číslice
1/7 h
1/10 h
1/14 h
Tab. č.2 Šířka písma
Obr. 11 Ukázka písma střední šířky
2.2.2 Čáry na technických výkresech
Pro zobrazování tvarů na technických výkresech se využívají různé druhy čar. Podle
grafického provedení se čáry rozdělují na:
•
•
plné
přerušované
Podle tloušťky dělíme čáry na:
•
tenké
•
tlusté
•
velmi tlusté
55
Velmi tlusté čáry se používají výjimečně (většinou jen ve stavební dokumentaci).
Tloušťka čar musí být po celé délce neměnná. Z přerušovaných čar se užívají čáry
čárkované a čerchované.
Obr.12 Druhy čar
Příklady použití čar na technických výkresech
•
Tenká plná čára - vynášecí čáry, kótovací čáry, šrafování řezů, značení závitů
•
Tlustá plná čára - viditelné hrany výrobku, kótovací šipky, pozice
•
Čárkovaná čára - neviditelné hrany výrobku
•
Čerchovaná čára - osy rotační výrobků, osy děr, poloměrů, průměrů a úhlů.
56
Obr. 13 Příklady užití čar
Shrnutí
Technická dokumentace se popisuje, až na výjimky, zásadně písmeny velké abecedy a
arabskými číslicemi. Šířka písma je stanovena poměrem k jeho zvolené výšce.
Nejčastěji se používá písmo kolmé, střední nebo úzké šířky. Čáry na technických
výkresech, které rozdělujeme podle tloušťky nebo podle grafického provedení, mají
dané zásady použití.
•
•
•
•
•
technické písmo
tenká plná čára
tlustá plná čára
čárkovaná čára
čerchovaná čára
Kontrolní otázky
1. Jaké výšky písma jsou při popisování technických výkresů voleny nejčastěji?
2. Jak rozdělujeme čáry?
3. V jakých případech je na technických výkresech volena plná tenká čára?
57
2.3 Zobrazování na technických výkresech
Studijní cíle: v následující kapitole
student porozumí umístění průměten na
technickém výkrese, bude schopen rozhodnout o optimálním počtu průměten, pochopit
princip řezů a průřezů, přerušování obrazů součástí a kreslení přetvořených součástí.
Klíčová slova: průmětna, řez, průřez, přerušení obrazu, přetvořená součást
2.3.1 Pravoúhlé promítání
Obraz se při tomto způsobu promítání promítá nejčastěji do tří průměten:
•
první průmětna je vodorovná a je určena souřadnicovými osami
průmětnu nazýváme půdorysna.
•
druhá průmětna
nárysna.
•
třetí průmětna je určena souřadnicovými osami y, z a nazýváme ji bokorysna.
je určena souřadnicovými osami
Obr. 14 Pravoúhlé promítání
58
x, y. Tuto
x, z. Tato průmětna je
Obr. 15 Umístění průměten na ploše
Na technických výkresech se nekreslí souřadnicové osy x,y,z. Jednotlivé průměty
zobrazovaného tělesa není možné na technickém výkresu umisťovat libovolně.
Půdorys musí být umístěn přesně pod nárysem, bokorys musí být umístěn ve stejné
výši s nárysem. Na technických výkresech se upřednostňuje zobrazení pomocí levého
bokorysu, který je umístěn vpravo od nárysu. Jen v případě složitého tvaru je možno
využít i jiné průměty jako např. pohled zprava (pravý bokorys), spodní pohled a zadní
pohled.
Obr. 16 Průměty tělesa (jejich umístění)
59
Obr. 17 Technické zobrazení tělesa (osy se nekreslí)
Při zobrazování těles na technických výkresech je nutno se řídit zásadou
snadného pochopení a čitelnosti výkresu při zachování podmínky vyrobitelnosti
zobrazeného předmětu. Z tohoto důvodu, pokud to tvarová náročnost zobrazovaného
předmětu dovolí, je možno tělesa zobrazovat i v méně než třech průmětech. Např. u
jednoduchých rotačních těles mnohdy postačí pouze jedna průmětna. Pro
zpřehlednění technického výkresu je možno také vypustit prokreslení některých
neviditelných hran, které jsou viditelné v jiných pohledech. Další možná zjednodušení
technických výkresů jsou uvedena v následujících podkapitolách.
Obr. 18 Příklad zobrazení tělesa v jedné průmětně
60
2.3.2
Kreslení řezů a průřezů
Abychom mohli u složitějších součástí zobrazit neviditelné hrany a obrysy (a tím
technický výkres zjednodušit) kreslíme je jako řezy nebo průřezy. Řez, případně průřez
jsou pouze představy pro zakótování.
Řez je zobrazení předmětu myšleně rozříznutého v jedné nebo více rovinách. Část
ležící před myšlenou rovinou řezu se nezobrazuje. Zobrazí se pouze ty části, které leží
v rovině řezu a za rovinou řezu. Řezy lze rozdělit na podélné, příčné a lomené.
Profilové polotovary čepy, kolíky, klíny, šrouby, nýty, hřídele, žebra apod. se znázorňují
jen v příčném řezu.
Průřez je zobrazení předmětu rozříznutého jedinou myšlenou rovinou, kde se části
před i za rovinou nezobrazují.
Obr. 19 Kreslení řezů a průřezů (průřez zcela vpravo)
Označování řezů a průřezů
Průběh řezu nebo průřezu na se technických výkresech označujeme tlustou čarou
vyznačující začátek a konec řezu či průřezu. K počáteční a koncové tlusté čáře se
připojí stejné písmeno velké abecedy s výjimkou I,O,R a Q, které se k označení nesmí
používat. K označení může být připojena i úsečka se šipkou, které lépe naznačuje
směr pohledu na pomyslně řezanou rovinu. Plochy řezu se graficky označují šikmými
rovnoběžnými čarami – tzv. šrafováním Šrafy se kreslí tenkou plnou čarou pod úhlem
45º vzhledem k obrysové čáře tělesa nebo jeho ose.
61
Obr. 20 Příklady značení řezů
2.3.3 Přerušování obrazů
Z důvodu úspory místa na technickém výkrese, zejména při kreslení dlouhých částí,
můžeme znázorněná tělesa zkrátit přerušením. Přerušování provádíme tenkou plnou
čarou. Kótovací čáru však nikdy nepřerušujeme. U součástí s proměnným průřezem
tedy u klínů, kuželů, jehlanů atd. musíme po přerušení zachovat původní sklon čar.
Obr. 21 Přerušování obrazů
62
2.3.4 Kreslení přetvořených součástí
Na technické výkresy se součásti kreslí vždy v konečném stavu, tedy po všech
výrobních operacích. Některé součásti se však finálně dotvářejí až při montáži. Podle
složitosti tvaru přetvořené součásti můžeme určit výchozí polotovar udáním např.
rozvinuté délky nebo u málo přetvořených součástí se tenkou čerchovanou čarou
nakreslí původní tvar.
Obr. 22 Příklad přetvořené součásti
Shrnutí
K znázorňování těles na technických výkresech využíváme pravoúhlé promítání,
nejčastěji do tří průměten – nárysna, půdorysna a bokorysna. Umístění těchto
průměten je na technických výkresech přesně určeno. Při zobrazování těles na
technických výkresech je nutno se řídit zásadou snadného pochopení a čitelnosti
výkresu při zachování podmínky vyrobitelnosti zobrazeného předmětu. Z tohoto
důvodu je vhodné, pokud to je možné, technický výkres co nejvíce zjednodušit.
•
•
•
•
•
•
•
•
průmětna
nárysna
půdorysna
bokorysna
řez
průřez
přerušování obrazů
přetvořená součást
Kontrolní otázky
1. Jaké je umístění jednotlivých průměten na technickém výkresu?
2. Vysvětlete rozdíl mezi řezem a průřezem.
3. Jakým způsobem může být pomyslný řez veden tělesem?
4. Uveďte příklady přerušování těles na technickém výkresu.
63
Cvičení
1. Procvičte si svou představivost. Na následujícím výkresu doplňte chybějící
průmět.
64
Řešení
2.4 Kótování technických výkresů
Studijní cíle: posluchač po prostudování kapitoly pochopí základní principy kótování
technického výkresu, způsoby kótování běžných i specifických tvarů a součástí,
tolerování rozměrů a úchylek tvaru a polohy.
Klíčová slova: kóta, kótovací čára, kótovací šipka, vynášecí čára, tolerance
rozměrů.
Potřebný čas: 12 hodin.
Průvodce studiem
Následující kapitole věnujte maximální pozornost. Kótování patří k nejzodpovědnější
práci při tvorbě technických výkresů.
2.4.1 Základní pojmy a pravidla kótování
Správné a účelné kótování usnadňuje čtení technických výkresů a výrobu, zaručuje
vyměnitelnost součásti a snižuje zmetkovitost výrobků. Při výrobě se nesmí žádný
rozměr z technického výkresu odměřovat ani počítat, neboť tak vznikají často chyby.
65
Základní pojmy
•
kóta je číselný údaj určující požadovanou velikost rozměrů. Na technických
výkresech se kóty zapisují v milimetrech bez označení mm. Úhly se kótují ve
stupních, minutách a vteřinách např. 10˚15' 30". Pokud je úhel menší než 1˚,
kóta začíná 0 (např. 0˚22').
•
kótovací čára je ohraničena šipkami (výjimečně tečkami). Znázorňuje se plnou
tenkou čarou.
•
vynášecí čára je pokračování viditelné hrany tělesa, osy děr, osy průměrů nebo
poloměrů. Znázorňuje se plnou tenkou čarou.
•
kótovací šipka je ohraničení kótovací čáry. Znázorňuje se plnou tlustou čarou.
Obr. 23 Základní pojmy kótování
Pravidla kótování
•
kóta se u vodorovných kótovacích čar umísťuje vždy nad kótovací čáru. U
svislých kótovacích čar vždy vlevo od kótovací čáry (obr. 24)
•
u šikmých kótovacích čar nebo při kótování úhlů se řídíme pravidlem, aby kóta
„co nejméně padala“ (obr. 25 a 26)
•
kóta nesmí být žádnou čarou přeťata nebo půlena
•
kótovací šipka nesmí být žádnou čarou přeťata
•
kótovací čáru nesmí protínat žádná jiná čára
•
kótovací čára se nesmí shodovat s obrysovou čarou nebo osou
•
kótovat lze jen viditelné hrany
•
u malých rozměrů lze šipky nahradit tečkami. Kóty však musí být ukončeny
šipkami (obr. 27)
•
u souměrných těles můžeme kótovat neúplnou kótovací čarou s jednou kótovací
šipkou, přičemž kótovací čáru prodloužíme za osu (obr. 28)
•
každý rozměr se kótuje pouze jednou
66
Obr. 24 Umístění kót u vodorovných a svislých kótovacích čar
Obr. 25 Umístění kót u šikmých kótovacích čar
67
Obr. 26 Umístění kót při kótování úhlů
Obr. 27 Kótování pomocí teček
68
Obr. 28 Kótování pomocí neúplné kótovací čáry
2.4.2 Kótování průměrů, poloměrů, oblouků, kulových ploch a úhlů
Při kótování průměrů se před rozměrem napíše značka Ø (např. Ø 65). Malé průměry –
na technickém výkrese menší než 12 mm – lze kótovat na prodlouženou nebo
odkazovou čáru. Průměry, které jsou na technickém výkresu menší než 7 mm, lze
kótovat pomocí zkrácené kótovací čáry. Příklady kótování průměrů jsou na obr. 30
Při kótování poloměrů se před rozměrem napíše značka R (např. R 85). Kótovací čára
se ohraničuje pouze jednou šipkou u oblouku. Způsoby kótování poloměrů jsou
ukázány na obr. 29
Obr. 29 Příklady kótování poloměrů
69
Obr. 30 Příklady kótování průměrů
Při kótování poloměru nebo průměru kulové plochy se před označením Ø nebo R
napíše slovo KOULE
Obr. 31 Příklady kótování kulových ploch
70
Při kótování úhlů se kótovací čára kreslí jako kruhový oblouk se středem ve vrcholu
úhlu (obr. 32). Kótování oblouků se kromě zakótování poloměru provádí třemi způsoby
a to buď kótou středového úhlu (obr. 33a) nebo délkou tětivy (obr. 33b) nebo délkovou
kótou oblouku na daném poloměru (obr. 33c). Nad kótu se zakreslí oblouček.
Obr. 32 Příklady kótování úhlů
Obr. 33 Příklady kótování oblouků
71
2.4.3 Kótování čtyřhranů a šestihranů
Čtyřhrany nebo čtyřhranné otvory nakreslené v průčelné poloze se zjednodušeně kótují
tak, že se před kótu napíše značka čtverce □. Jsou-li hrany zobrazeny v nárožní
poloze, kótují se pomocí odkazové čáry (obr. 34). Šestihran v průčelné poloze se
okótuje vzdáleností rovnoběžných bočních ploch (tzv. otvor klíče) na odkazovací čáře a
před kótu se nakreslí značka šestihranu. Je-li znázorněn v nárožní poloze kótuje se
obvyklým způsobem (obr. 35).
Obr. 34 Příklady kótování čtyřhranů
Obr. 35 Příklady kótování šestihranů
2.4.4 Kótování úkosů
U klínů, skloněných ploch apod. kótujeme tzv. sklon, čili úkos. Značka úkosu se kreslí
na obrysovou čáru šikmé plochy tak, že spodní rameno značky je rovnoběžné se
skloněnou plochou a hrot značky směřuje k menší výšce součásti. Při kótování úkosu
72
se kótuje pouze jedna výška, aby obraz nebyl tak zvaně překótován. Úkos se nejčastěji
kótuje poměrem např. 1 : 10, 1 : 20 atd. (obr. 36)
Obr. 36 Příklady kótování úkosů
2.4.5 Kótování kuželovitosti a jehlanovitosti
Jedním z několika možností, jak okótovat kužel nebo jehlan, je okótovat jeho
kuželovitost případně jehlanovitost. Kuželovitost (jehlanovitost) se kótuje poměrem
např. 1 : 5, 1 : 10 apod. Před poměr se umístí příslušná značka (obr. 37).
Obr. 37 Příklady kótování kuželovitosti a jehlanovitosti
73
Vrchol značky musí směřovat k vrcholu kužele nebo jehlanu.
2.4.6 Kótování zkosených hran
Zde platí zásada, že v případě kótování pomocí úhlu je kótovací čára vždy rovnoběžná
s osou rotace zobrazeného tělesa (obr. 38). Jiná možnost kótování zkosených hran viz.
obr. 39
Obr. 38 Příklady kótování zkosených hran
Obr. 39 Jiná možnost kótování zkosených hran
2.4.7 Kótování závitů
Závity na technických výkresech značíme tenkou plnou čarou. Tímto typem čáry
označíme v případě potřeby i délkové zakončení závitu. Značení závitů zobrazených
v řezu kolmém na osu závitu se označí ¾-ní kružnicí plnou tenkou čarou. Závity
74
kótujeme kótou značící maximální průměr závitu a to jak v případě vnějších, tak i
vnitřních závitů. Před kótu napíšeme označení typu závitu. M - metrický závit, Tr lichoběžníkový závit, W - Whitvortův závit, G - trubkový závit. Prakticky výhradně se
v zemích s metrickou soustavou setkáme s metrickým závitem. Výjimečně s trubkovým
závitem, který využívá při spojování potrubních systémů. Příklady kótování závitů jsou
na obr. 40.
Obr. 40 Kótování závitů
2.4.8 Tolerování rozměrů
Průvodce studiem
Tolerování rozměrů je poněkud složitější problém, který zde nebude popsán podrobně.
Účelem této kapitoly je pouze seznámit studenty s možností existence předepsat na
výkresové dokumentaci zúžení běžně využívaného rozměrového pole.
Je-li nutno vzhledem k funkčnosti zařízení nebo jeho části omezit běžné rozměrové
pole kóty – např. ø 30 je běžně možno vyrobit v rozmezí 29,8 – 30,2mm – je nutno
využít tolerování kót, tedy toto rozměrové pásmo zúžit.
75
Rozměry na technickém výkrese lze tolerovat v podstatě dvěma způsoby:
•
mimo lícovací soustavu
•
pomocí lícovací soustavy
Mezi tolerování je pak nutno ještě přiřadit tolerance tvaru a polohy, kde netolerujeme
rozměry, ale vzájemnou polohu tvarů jednotlivých částí výrobku vůči sobě, případně
polohu jednotlivých os, stěn, geometrických tvarů apod.
Tolerování mimo lícovací soustavu
Je tolerování rozměru, při kterém zúžíme běžně vyrobitelné rozměrové pole na jeho
dolním nebo horním konci, případně na obou těchto koncích současně. Příklady jsou
uvedeny na obr. 41 a, b, c.
Obr. 41 Příklady tolerování mimo lícovací soustavu
76
Tolerování pomocí lícovací soustavy
Lícování je tolerování rozměrů umožňující definovat vzájemné a velmi přesné uložení
dvou součástí vůči sobě. Na výkresové dokumentaci je značeno např. ø 50 h7, kde
•
ø 50 je jmenovitý průměr hřídele
•
h je označení polohy tolerančního pole
•
7 je stupeň přesnosti tolerančního pole
Vysvětleme si nyní pojmy „poloha tolerančního pole“ a „stupeň přesnosti tolerančního
pole“.
Poloha tolerančního pole je umístění tohoto pole jedné součásti vůči pomyslné nulové
čáře protisoučásti (například umístění hřídele v díře). Poloha tolerančního pole pro
hřídel se v soustavě jednotné díry značí malými písmeny od a do z. Poloha
tolerančního pole pro díru se v soustavě jednotné díry značí pouze H (soustava
jednotné díry má pro díru pouze jedno umístění tolerančního pole)
Stupeň přesnosti tolerančního pole udává velikost tolerančního pole. Značí se číslem
od 4 do 11, přičemž čím je číslo nižší, tím je užší toleranční pole, to znamená, že
výrobek musí být vyroben přesněji. Příklady tolerování pomocí lícovací soustavy
jednotné díry jsou uvedeny na obr. 42
Obr. 42 Příklady tolerování pomocí lícovací soustavy
77
Tolerování tvaru a polohy
Jak již bylo výše uvedeno při tolerování tvaru a polohy tolerujeme vzájemnou polohu
tvarů jednotlivých částí výrobku vůči sobě, případně polohu jednotlivých os, stěn,
geometrických tvarů apod., přičemž tolerance polohy je vždy vztažena k určité,
označené základně. Příklady jsou uvedeny na obr. 43 a 44. Číselné hodnoty uvádějí
maximálně možnou přípustnou hodnotu úchylky v mm.
Obr. 43 Značky tolerance tvaru a příklad tolerování
78
Obr. 44 Značky tolerance polohy a příklad tolerování
Shrnutí
Kótování usnadňuje čtení technických výkresů a výrobu, zaručuje vyměnitelnost
součásti a snižuje zmetkovitost výrobků. Kótování provádíme pomocí kót, kótovacích
šipek, kótovací a vynášecích čar. Aby nedošlo k chaotickému kótování, existuje několik
pravidel, které umožňují sjednocení systému kótování. Kapitola kótování technických
výkresů popisuje a na příkladech názorně ukazuje specifika kótování poloměrů,
průměrů, kulových ploch, úhlů a oblouků, čtyřhranů a šestihranů, úkosů, kuželovitosti a
jehlanovitosti, zkosených hran a závitů. Stručně je rozvedena problematika tolerování
rozměrů mimo a pomocí toleranční soustavy a tolerování úchylek tvaru a polohy.
•
•
kóta
kótovací čára
79
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
kótovací šipka
vynášecí čára
kótování poloměrů, průměrů a koulí
kótování úhlů a oblouků
kótování čtyřhranů a šestihranů
kótování úkosů, kuželovitosti a jehlanovitosti
kótování zkosených hran
kótování závitů
tolerování rozměrů
tolerování tvaru a polohy
Kontrolní otázky
1. K čemu slouží kótování technických výkresů?
2. Jaká jsou zásadní pravidla kótování technických výkresů?
3. Jak značíme na technických výkresech
o
poloměr, průměr a kulovou plochu?
o
úhel a oblouk?
o
čtyřhran a šestihran?
o
úkos, kuželovitost, jehlanovitost?
4. Jak kótujeme na technických výkresech zkosené hrany a závity?
5. Jaké znáte způsoby tolerování rozměrů?
6. K čemu slouží tolerování tvaru a polohy?
80
Cvičení
1. Zakótujte následující výrobek
81
Řešení
82
2.5 Konstrukce sklářských forem – střih forem
Studijní cíle: po prostudování této kapitoly student pochopí základní problematiku
konstrukce nedělených a dělených sklářských forem a význam a zhotovení střihu
forem.
Klíčová slova: formy sádrové, dřevěné, pěnoformové, kovové, dělící rovina, střih
formy, nadměrek
Potřebný čas: 4 hodiny.
2.5.1 Materiály sklářských forem
V kapitole 1.5. jsou stručně uvedeny nejběžnější materiály, ze kterých se vyrábějí
formy pro sklářské provozy. Důležitou vlastností materiálů pro výrobu sklářských forem
je jejich nasákavost vodou. Voda při styku se žhavou sklovinou vytváří parní film, který
při tvarování zajišťuje požadovanou kvalitu povrchu výrobku. Nejčastěji se uplatňují
sádra, dřevo, pěnoform a kov - litina.
•
sádrové formy – životnost těchto forem je jen několik kusů vytvarovaných
výrobků. Jejich využití je proto zejména v ateliérových hutích. Sádrové formy
poměrně dobře nasákavají vodu. Vyrábějí se naléváním tekuté sádrové hmoty
na kopyta. V případě dělených forem se opatřují vložkami pro vytvoření dělící
roviny.
•
dřevěné formy – jejich životnost se počítá na stovky kusů. Nejčastěji se využívá
dřevo bukové a hruškové – obě dřeva jsou dobře nasákavá vodou. Dřevěné
formy se využívají zejména pro ruční tvarování a malosériovou výrobu.
•
pěnoformové formy – jejich životnost bývá až několik tisíc vytvarovaných kusů.
Pěnoform je cementografitová směs, a jak již její název napovídá, je porézní a
tedy dobře nasákavá vodou. Využívá se při ručním tvarování pro středněsériové
výroby.
•
kovové formy – životnost je až statisíce kusů. Vyrábějí se nejčastěji odléváním
ze speciální sklářské litiny. Žádoucí je litina s tzv. lamelárním grafitem, který
vzniká při odlévání „na chladítko“ rychlým ochlazením. Kovové – litinové –
formy se využívají při ručním, poloautomatickém i automatickém tvarování a
jsou určeny pro velkosériovou výrobu. Povrch kovových forem nesaje vodu,
proto je nutno před započetím tvarování spálením organické hmoty na vnitřním
povrchu formy tuto vrstvu vytvořit.
2.5.2 Konstrukční zásady sklářských forem
Při konstrukci sklářských forem je nutno vycházet zejména z možnosti snadného
vyjmutí vytvarovaného výrobku z formy a to tak, aby nedošlo k deformaci nebo
prasknutí právě vytvarované skloviny. Tento požadavek je umocněn při tvarování
výrobků s bohatým dezénem nebo výrobků tvarově značně členitých. Konstruktér
forem tedy musí velmi pečlivě zvážit počet dělících rovin formy. Mimo již uvedené
hlavní hledisko je nutno si uvědomit, že každá další dělící rovina prodražuje výrobu
formy a komplikuje její údržbu – tedy z ekonomického hlediska finálně zdražuje
výrobek Tyto skutečnosti by měl mít na zřeteli každý výtvarník již při tvorbě návrhu.
•
formy nedělené – lze využít u jednoduchých, menších výrobků kónických (s
pozitivním úhlem) nebo válcovitých tvarů. U válcovitých výrobků nad cca 100mm
výšky je doporučeno, aby se výrobek směrem k hornímu okraji rozšiřoval pod
úhlem 2º. Formy se vyrábějí ze všech výše uvedených materiálů.
83
•
formy s jednou dělící rovinou – používají se nejčastěji. Do těchto forem se tvarují
větší hladké – tedy nedezénované – výrobky s kulovitou nebo kuželovitou
plochou v horní polovině výrobku s negativním úhlem. Formy se vyrábějí ze
všech výše uvedených materiálů.
•
formy se dvěmi dělícími rovinami – využívají se zejména u výrobků s velmi
bohatým dezénem. Dělící roviny jsou vůči sobě posunuty o 90º. Tyto formy se
vyrábějí zejména kovové.
•
formy se třemi dělícími rovinami – se používají u výrobků složitých tvarů,
případně i s velmi bohatým dezénem. Dělící roviny jsou vůči sobě posunuty o
120º. Tyto formy se vyrábějí zejména kovové.
Formy s více než třemi dělícími rovinami se vzhledem ke komplikované výrobě a
údržbě prakticky nepoužívají. Dělené formy jsou schématicky znázorněny na obr. 45,
46 a 47.
Obr. 45 Forma s jednou dělící rovinou
84
Obr. 46 Forma se dvěmi dělícími rovinami
Obr. 47 Forma se třemi dělícími rovinami
85
2.5.3 Střih forem
Vyrobit funkční sklářskou formu je mnohdy poměrně složitá záležitost, uvědomíme-li
si, že je třeba s poměrně vysokou přesností, a to jak rozměrovou, tak i tvarovou,
zhotovit vnitřní dutinu, do které se tvaruje sklovina. Z tohoto důvodu se přesně podle
výkresové dokumentace výrobku vytvoří tzv. střih formy. Střihy se vyrábějí většinou
z tvrdšího kreslícího papíru. V případě, že se bude výroba formy často opakovat, je
účelné vyrobit střih z tenkého plechu. Podle střihu je vyráběna a zejména kontrolována
rozměrová a tvarová přesnost dutiny sklářské formy. Střih formy tedy slouží jako kalibr
přesnosti výroby.
Postup výroby papírového střihu
Tvrdší kreslící papír se nejdříve podélně přepůlí přehnutím. Z výkresové dokumentace
výrobku (bývá většinou na pauzovacím papíře) se průsvitem přenese polovina tvaru
výroku přesně na kreslící papír. Nůžkami se tvar co nejpřesněji vystřihne a na závěr
se hrany v místě střihání dočistí jemným smirkovým papírem. Po rozložení přepůlení
tak máme jistotu, že obě poloviny střihu jsou identické. V případě, že je výkresová
dokumentace digitalizována, je nejjednodušší vyřezat střih formy po menších
konstrukčních úpravách na řezacím plotteru.
Nadměrek střihu formy
Při ručním tvarování výrobku se občas stává, že se horní část technologického
přídavku – kopny zatlačí natolik, že brání následnému opracování opuknutím,
odtavením nebo odřezáním na diapile (viz. obr. 48). Z tohoto důvodu se na střihu formy
a následně i ve formě vytváří tzv. nadměrek, který umožní bezproblémové opracování
vytvarovaného výrobku (viz obr. 49).
Obr. 48 Zatlačená kopna – výrobek bez nadměrku
86
Obr. 49 Výrobek s nadměrkem
Velikost nadměrku není jednoznačně stanovena. Vychází většinou ze zkušeností
jednotlivých sklářských provozů. Následující přehled rozměrů nadměrku tedy berte jako
orientační informaci.
Rozměry nadměrku
Výrobky, kde výška výrobku je větší než jeho průměr (vázy, džbány, kalíškovina,
odlivky …)
výška výrobku do
150mm
výška nadměrku 10 – 15mm
výška výrobku nad
150mm
Výrobky, kde výška výrobku je menší než jeho průměr (mísy, misky, popelníky …)
průměr výrobku do 150mm
průměr výrobku nad 150mm
Shrnutí
Formy pro tvarování skloviny lze vyrábět z různých materiálů. Nejčastěji se používá
sádra, dřevo – zejména bukové, méně často hruškové, pěnoform – grafitocementová
87
směs a litina. Materiál forem se volí podle složitosti tvaru a zejména podle potřebné
životnosti formy.
Aby byla forma funkční je nutno při návrhu konstrukce formy zvolit optimální počet
dělících rovin. Formy mohou být nedělené, s jednou, dvěmi nebo třemi dělícími
rovinami. Vetší počet dělících rovin by formu značně prodražil a podstatně ztížil údržbu
formy.
K výrobě dřevěných, pěnoformových a někdy i kovových forem se používá tzv. střih
formy. Střih se vyrábí nejčastěji z tvrdého kreslícího papíru, méně často pak z tenkého
plechu. Pro snadné prvotní opracování (rafinaci) – oddělení technologického přídavku
(kopny) – se vyústění formy směrem ke sklářské píšťale prodlouží válcovitou částí.
•
•
•
•
formy sádrové, dřevěné, pěnoformové, kovové
dělící rovina
střih formy
nadměrek
Kontrolní otázky
1. z jakých materiálů se nejčastěji vyrábějí formy pro ruční tvarování skloviny?
2. mohou být sklářské formy i nedělené? Pokud ano, jaké tvary výrobků to
umožňují?
3. jak se vyrábí papírový střih formy?
4. k čemu slouží nadměrek?
88
3 Závěr
V této publikaci jsme se pokusili přiblížit studujícím problematiku materiálů technologie
skla a technickou dokumentaci materiálů. Získání znalostí a pochopení problematiky
z obou částí tohoto studijního materiálu umožní studentům zvládnutí studia dalších
zejména technologických a technických předmětů ve vyšších ročnících.
89
4 Seznam literatury
BLUMENTRITT J.,
Sklářské materiály
CABEJŠEK M., Zušlechťování skla
DVOŘÁK S. a kol., Foukač dutého skla
FANDERLIK I., Barvení skla
HOLOUBEK Z., LEINVEBER J., ŠVERCL J. Technické kreslení
KIRSCH R. a kol., Kovy ve sklářství
PETRÁŠOVÁ H. a kol., Technologie skla
90
5 Seznam obrázků
Obr. 1 Pohled do malé kmenárny
...……………………………….21
Obr. 2 Ruční tvarování skloviny
...……………………………….26
Obr. 3 Dřevěné a ocelové nástroje pro ruční tvarování skloviny ……………………28
Obr. 4 Krakle
...……………………………….30
Obr. 5 Bubli
...……………………………….30
Obr. 6 Optický dekor
...……………………………….31
Obr. 7 Přední forma pro optický dekor
...………………………………31
Obr. 8 Ovíjení skleněnou nití (špínování)
...……………………………….32
Obr. 9 Obalování skleněnou drtí
...……………………………….33
Obr. 10 Skládání výkresů
...……………………………….52
Obr. 11 Ukázka písma střední šířky
...……………………………….55
Obr.12 Druhy čar
...……………………………….56
Obr. 13 Příklady užití čar
...……………………………….57
Obr. 14 Pravoúhlé promítání
...……………………………….58
Obr. 15 Umístění průměten na ploše
...……………………………….59
Obr. 16 Průměty tělesa (jejich umístění)
...……………………………….59
Obr. 17 Technické zobrazení tělesa (osy se nekreslí)
Obr. 18 Příklad zobrazení tělesa v jedné průmětně
....... . ……………60
...……………………………….60
Obr. 19 Kreslení řezů a průřezů (průřez zcela vpravo)
....... . ……………61
Obr. 20 Příklady značení řezů
...……………………………….62
Obr. 21 Přerušování obrazů
...……………………………….62
Obr. 22 Příklad přetvořené součásti
...……………………………….63
Obr. 23 Základní pojmy kótování
...……………………………….66
Obr. 24 Umístění kót u vodorovných a svislých kótovacích čar
....... . …………...67
Obr. 25 Umístění kót u šikmých kótovacích čar
...……………………………….67
Obr. 26 Umístění kót při kótování úhlů
...……………………………….68
Obr. 27 Kótování pomocí teček
...……………………………….68
Obr. 28 Kótování pomocí neúplné kótovací čáry
...……………………………….69
Obr. 29 Příklady kótování poloměrů
...……………………………….69
Obr. 30 Příklady kótování průměrů
...……………………………….70
Obr. 31 Příklady kótování kulových ploch
...……………………………….70
Obr. 32 Příklady kótování úhlů
...……………………………….71
91
Obr. 33 Příklady kótování oblouků
...……………………………….71
Obr. 34 Příklady kótování čtyřhranů
...……………………………….72
Obr. 35 Příklady kótování šestihranů
...……………………………….72
Obr. 36 Příklady kótování úkosů
...……………………………….73
Obr. 37 Příklady kótování kuželovitosti a jehlanovitosti
....... . ……………73
Obr. 38 Příklady kótování zkosených hran
...……………………………….74
Obr. 39 Jiná možnost kótování zkosených hran
...……………………………….74
Obr. 40 Kótování závitů
...……………………………….75
Obr. 41 Příklady tolerování mimo lícovací soustavu
....... . ……………76
Obr. 42 Příklady tolerování pomocí lícovací soustavy
....... . ……………77
Obr. 43 Značky tolerance tvaru a příklad tolerování
....... . ……………78
Obr. 44 Značky tolerance polohy a příklad tolerování
....... . ……………79
Obr. 45 Forma s jednou dělící rovinou
...……………………………….84
Obr. 46 Forma se dvěmi dělícími rovinami
...……………………………….85
Obr. 47 Forma se třemi dělícími rovinami
...……………………………….85
Obr. 48 Zatlačená kopna – výrobek bez nadměrku
Obr. 49 Výrobek s nadměrkem
....... . ……………86
...……………………………….87
92
6 Rejstřík
a
b
balzámy,
barviva,
47
17
bokorysna,
58, 59
brusiva přírodní,
42
syntetická,
vázaná,
42
43
volná,
43
c
cementování,
corhart,
23
39
č
čára čárkovaná,
55, 56
čerchovaná,
kótovací,
plná,
55, 56
66
55, 56
přerušovaná,
55, 56
tenká,
55, 56
tlustá,
55, 56
velmi tlustá,
vynášecí,
čeřiva,
55, 56
66
19
d
diamant přírodní,
42
syntetický,
dinas,
43
38
dřevo bukové,
24
hruškové,
olšové,
24
24
93
e
energie elektrická,
exploze,
41
11
f
formát výkresu,
51
formy dřevěné,
29, 83
kovové,
29, 83
nedělené,
83
pěnoformové,
sádrové,
29, 83
29, 83
g
glazura,
7
h
hmotnost objemová,
37
hutní zdobení bubli,
30
kraule, 29
obalování skleněnou drtí,
optické dekory,
31
ovíjení skleněnou nití,
hydroglazury,
32
32
47
ch
chlorid cinatý,
stříbrný,
48
48
i
j
k
kalení,
23
kaliva,
19
karbid křemíku,
43
94
kmen sklářský,
kmenárna,
13
20
kovy drahé,
22
neželezné,
železné,
22, 24
22, 23
korund přírodní,
42
syntetický,
kóta,
42
66
kótování čtyřhranů,
72
jehlanovitosti,
73
kulových ploch,
kuželovitosti,
poloměrů,
73
69
průměrů,
69, 70
šestihranů,
úhlů,
69, 70
72
69, 71
úkosů,
72, 73
závitů,
74, 75
zkosených hran,
křišťál anglický,
74
8
český, 8
křivka temperovací,
39
kyselina fluorovodíková,
45
l
lak damarový,
lazura červená,
leptání,
47
8, 48
45
leštění chemické,
litina,
listr,
45
23
48
m
mastek,
24
materiál lazurovaní,
48
leštící přírodní,
44
95
syntetický,
vázaný,
45
žárovzdorný,
36
měřítko,
mullit,
45
volný,
matování chemické,
44
46
53
39
n
nadměrek,
nárysna,
86, 87
58, 59
nasákavost,
37
nitridování,
24
o
ocel antikorozní,
23
žáropevná,
23
odbarviva,
18
okr nepálený český,
49
pálený francouzský,
otrava,
48
11
oxid barnatý,
16
berylnatý,
boritý,
17
14
ceričitý,
44
draselný,
15
germaničitý,
fosforečný,
hlinitý,
14
17
hořečnatý,
16
křemičitý,
lithný,
14
15
olovnatý,
sodný,
14
16
15
vápenatý,
15
zinečnatý,
16
96
p
paladium,
47
paliva kapalná,
40
plynná,
tuhá,
40
40
pasta lazurovaní,
platina,
47
pemza,
44
pěnoform,
48, 49
24
písek brousící,
písmo široké,
42
55
střední,
55
technické,
úzké,
54
55
píšťala sklářská,
7
pravidla kótování,
průmětna,
58
půdorysna,
průřez,
66
58, 59
61
pryskyřice damarová,
47
q
r
razítko rohové,
53
riziko bezpečnostní,
ekologické,
10
12
poleptání,
11
popálení,
11
pořezání,
10
ř
řez,
61
s
salajka,
8
97
silice,
47
silimanit,
38
síran měďnatý,
49
skládání výkresu,
sklo benátské,
lesní,
51, 52
8
8
sloučeniny chrómu, 18
kadmia,
18
kobaltu,
18
manganu,
niklu,
18
18
selenu,
18
železa,
17
součást přetvořená,
63
stabilizátory,
15
střepy skleněné,
stříbro,
20
47
střih formy papírový,
86
plechový,
86
suroviny
pomocné,
17
sklotvorné,
14
š
šamot,
38
šlemy pískové,
44
šipka kótovací,
66
t
taviva,
15
technologie lisofouk,
33, 34
lisostřik,
35
lisování,
33, 34
sacofouk,
33, 34
tvarování tenkostěnných výrobků,
termolistr,
48
terpentýn,
47
tolerování polohy,
78, 79
98
34
rozměrů,
tvaru,
tripl,
75, 76, 77
78
44
tvarování skloviny automatické,
26, 34
poloautomatické,
ruční,
26, 33
26
u
urychlovače tavení, 20
v
vazba kotoučů keramická,
43
metalická,
44
organická,
43
vsázka sklářská,
13
výkres technický,
51
w
x
y
z
zásah elektrickým proudem,
zlato lesklé,
11
47
leštěné,
47
žárovzdornost,
36
ž
žíhání,
23
99
100

Materiály technologie skla a technická dokumentace materiálů

Transkript

Podobné dokumenty

Sušení plynu pomocí nadzvukových trysek

Studentská vědecká a odborná činnost 2016

8 Zušlechťování skla I - Modernizace nově zřízeného ateliéru

Adobe PDF

Zde - PHARMA NEWS

V ý ro č n í zpr á va 2004 - České vysoké učení technické v Praze

2012 Odborný přírodovědný kemp (B, CH)

Vysokohodnotný beton HPC - K123

Vedení elektrického proudu v kapalinách