Sklo se řadí mezi nejuniverzálnější a nejstarší materiály ve stavebnictví. V současné době najde stavební sklo široké uplatnění od oken přes interiéry až po fasády domů. Stavebníci i architekti čím dál častěji využívají neopakovatelného vzhledu skla pro fasády nejčastěji kancelářských budov, výjimkou ale nejsou ani rezidenční domy. Výjimečný vzhled však není to jediné, co sklo budově dodává. Moderní skleněné fasády totiž splňují náročné podmínky na energetickou bilanci a navíc mají výborné tepelně-izolační a protisluneční vlastnosti. Sklo má spoustu často opomíjených a různorodých vlastností, které jiné stavební materiály zcela postrádají. Dokáže oddělovat i spojovat prostory, umí propustit světlo, ale zadržet UV záření i hluk. Nepřekvapí, že tento obdivuhodný materiál dnes hraje klíčovou roli ve stavebnictví, architektuře i designu.
Izolační skla a jejich vlastnosti
Kvalitní tepelná izolace je nedílnou součástí jakékoliv stavby. Slouží nejen k minimalizování úniku tepla z objektu jako takového, ale i k izolaci konkrétních stavebních částí. Nabídka ve stavebnictví se dělí do dvou hlavních kategorií: izolační skla a dekorační skla. Moderní skla toho zkrátka dokážou mnohem více, než je všeobecně známé.
Protisluneční skla
Pro regulaci slunečního svitu se používá sklo s protisluneční pokovenou vrstvou, která současně zabraňuje únikům tepla z místnosti ven. Protisluneční sklo dokáže při vysoké míře prostupu světla zajistit ochranu proti slunci, aniž by bylo potřeba dodatečného vnějšího stínění. Podle všeobecně rozšířeného názoru se lidé domnívají, že protisluneční skla jsou zabarvená, ale dnešní generace protislunečních skel může mít velmi neutrální barvu. Jednotlivá protisluneční skla se liší zejména selektivitou. Selektivitou skla rozumíme poměr propustnosti světla k celkové úrovni prostupu energie. Čím je hodnota vyšší, tím má sklo lepší výkon. Jinak řečeno, extrémně nízký prostup tepla je doprovázen nejlepší světelnou propustností. S použitím nejmodernějších technologií nanášení selektivních vrstev jsou v současné době vyráběna skla s koeficientem selektivity > 2. Moderní skla rovněž umožňují, aby vnitřní reflexe byla o mnoho nižší, a nerušila tak při pohledu zevnitř. Současné skleněné fasády už mohou být řešením i pro rezidenční stavby. Lidé mají dnes často různé požadavky na okna a někdy už prostě nepotřebují rolety nebo žaluzie. Řešením tak může být právě protisluneční sklo, které dokáže regulovat průchod slunečních paprsků.
Izolační dvojskla a trojskla
V českém trhu s bydlením, zejména u rodinných domů, se stává běžným standardem izolační trojsklo, výjimečně už můžete narazit i na čtyřsklo. Také dvojskla jsou však dnes navržena tak, aby efektivně splnila požadavky na tepelnou izolaci. Izolační dvojskla nebo trojskla jsou vyráběna s meziskelní dutinou, která je plněná vysušeným vzduchem nebo inertním plynem (Ar, Kr, Xe). Izolační skla mají vícenásobně vylepšené tepelněizolační vlastnosti než jednoduchá skla.
- Trojsklo: Skládá se ze tří vrstev skla, z nichž každá má svou specifickou funkci. Důležitým faktorem je jejich tloušťka a typ pokovení, který ovlivňuje, zda sklo tepelnou energii odráží, nebo naopak propouští. To umožňuje optimalizaci vnitřní teploty a efektivní hospodaření s energiemi.
- Dvojsklo: Sklo je možné použít v izolačním dvojskle jako vnější tabuli s pokovenou vrstvou na pozici 1 nebo 2. Pokovení na pozici 1 má větší reflexi, na pozici 2 způsobuje větší tepelné namáhání skla a doporučuje se sklo tepelně upravit.
Kvalitní a vhodně zvolené izolační trojsklo v letních měsících účinně brání přehřívání interiéru (a tím šetří za klimatizaci), zatímco v zimním období vám ušetří nemalé peníze za vytápění. Skla mohou mít další přidané hodnoty díky akustické nebo bezpečnostní fólii. Takto vylepšená skla zajišťují nejen tepelnou pohodu, ale také zvukovou izolaci a zvýšenou bezpečnost.
Čtěte také: Vylepšení betonu pomocí vodního skla
Nízkoemisivní skla
Nízkoemisivní vlastnosti sklo získává metodou katodového rozprašování ve vakuu (tzv. měkké pokovení). Pokovení se nanáší jak na sklo v základním formátu, tak na kompletně obrobenou tabuli (naformátovaná, obroušená, tepelně zpracovaná). Tento kovový povlak není obecně odolný vůči technologickým a klimatickým vlivům, protože je náchylný k oxidaci. Proto se sklo používá výhradně do izolačních skel (dvojskel a trojskel) pokovenou vrstvou do meziskelní dutiny.
Typy skel a jejich výroba
Sklo, resp. sklovina, je amorfní materiál, který navenek jeví jako pevná látka. Základní sklářský kmen obsahuje oxid železitý, který způsobuje zelené zabarvení skleněné hmoty a projevuje se zejména u silnějších tabulí. Výrobní proces skla je složitý a vyžaduje specifické technologie. Roztavením směsi základních surovin a recyklovaného skla při teplotě kolem 1550 °C se vyrábí tabulové sklo plavené (float). Tavenina se při teplotě okolo 1000 °C plaví po hladině roztaveného cínu, čímž se dosáhne dokonalé rovinnosti. Kontinuální pás plastické skloviny je oddělován od hladiny cínu a prochází chladicí pecí, kde se teplota sníží z teploty 620 °C na teplotu 250 °C a dále se kontrolovaně ochlazuje, aby se sklo zbavilo vnitřního pnutí. Vychlazený pás skla se řeže na základní formát 6000 mm x 3210 mm (tzv. Jumbo).
Tepelně upravená skla
- Tepelně tvrzené bezpečnostní sklo (ESG): Vyrábí se z jakéhokoliv monolitického skla bez drátěné vložky řízeným zahřátím na teplotu přibližně 620 °C a následným ochlazením, čímž se vyvolá trvalé povrchové tlakové napětí a zvýší se odolnost skla proti mechanickému a tepelnému namáhání. Po tepelném zpevnění lze na sklo nanést povlak metodou katodového rozprašování ve vakuu. Je považováno za bezpečné, protože v případě rozbití se láme na množství drobných úlomků, jejichž hrany jsou obecně tupé.
- Tepelně zpevněné sklo (TVG): Vyrábí se z jakéhokoliv monolitického skla bez drátěné vložky řízeným zahřátím na teplotu přibližně 620 °C s postupným ochlazením, čímž se vyvolá trvalé povrchové tlakové napětí a zvýší se odolnost skla proti mechanickému a tepelnému namáhání.
Vrstvená bezpečnostní skla
Jedná se o kompozici dvou a více tabulí spojených v celé ploše mezivrstvou, která je z polyvinylbutyralové (PVB) nebo etylenvinylacetátové (EVA) fólie, nebo z pryskyřice. Takto slepené mohou být nejen tabule skleněné, ale mohou být pro určité specifické aplikace použity i tabule akrylátové, nebo polykarbonátové. Pro omezení radiace (EW) nebo zajištění izolace (EI) se používají skla vrstvená s jednou nebo více speciálními mezivrstvami, které jsou tvořeny roztoky solí, nebo polymery, a jsou čiré. U běžných stavebních konstrukcí představuje nejodolnější variantu plochého skla laminované kalené sklo (nese označení VSG/ESG). Dvě nebo tři tabule kaleného skla se spojí k sobě a vytvoří mimořádně pevný blok. Ten lze použít nejen na celoskleněné dveře, příčky nebo stěny v interiéru, ale také na balustrády, skleněná zábradlí, pochozí desky či nášlapy schodiště. Laminované kalené sklo je v normálním provozu takřka nerozbitné.
Dekorační skla
V bytovém, ale i kancelářském interiéru se dnes hojně uplatňují opracovaná čili dekorační skla. Zahrnují různé typy opracování - rozlišujeme skla ornamentní, pískovaná, smaltovaná a mnoho dalších. Ornamentní sklo je ploché sklo s jednostranným vzorem, které se používá k rozčlenění prostoru dekorativním způsobem, ke snížení průhlednosti nebo dokonce k tvorbě vitrážového efektu. Smaltovaná skla jsou vyráběna nanesením barvy na jednu stranu tabule běžného nebo čirého skla (stříkáním, barvícím válcem nebo přes síto), a následným vypálením. Tím se sklo tepelně vytvrdí. Technologie digitálního potisku umožňuje dnes na sklo nanést obrázky či grafiky ve vysokém rozlišení, což otvírá dveře kreativitě ve vašich interiérech (např. skla IZOS Design). Tato skla se hodí do interiérových příček, sprchových koutů, kuchyní, skleněných schodišť nebo zimních zahrad. Ornament lze aplikovat i do izolačních skel. Výborně se uplatní tam, kde je v interiéru žádoucí poskytnout mírně zastřené světlo a zároveň zajistit nezbytné soukromí.
Sklosilikáty a pěnové sklo
Sklosilikátové materiály
Se sklosilikátovými materiály se lze běžně v praxi setkat také pod názvem sintrované sklo. Běžně se lze v praxi setkat také s označením sklokrystalické desky či sklokeramika. Z hlediska výroby sklosilikátů by bylo vhodnější použít spíše označení spékané sklo, které uvádějí některé literární zdroje. Vzhledem k tomu, že při výrobě těchto materiálů nedochází ke krystalizaci, není ani použití termínu sklokeramika pro tyto materiály zcela korektní a na místě. Pro výrobu sklosilikátů se v dominantní míře používá drcené sklo. Dominantní část vsázky tvoří sklo, proto i vlastnosti sklosilikátů dosahují obdobných parametrů jako sklo použité ve vsázce. V ČR se na produkci sklosilikátů orientují dvě tuzemské společnosti. Výrobní proces je odlišný od výroby klasického skla. Podobnost lze shledat spíše ve výrobní technologii pěnového skla. Sklosilikátové desky se pro své parametry uplatňují především jako obklady a dlažby - jak v exteriéru, tak i uvnitř budov. S ohledem na jejich parametry se jedná o obklady většího formátu i tloušťky - na rozdíl od klasických známých keramických prvků.
Čtěte také: Aplikace vodního skla
Pěnové sklo
Pěnové sklo je velmi zajímavým materiálem pro izolaci spodní stavby. Vyrábí se rozemletím aluminio-silikátového skla s příměsí uhlíkového prachu a po výpalu několikanásobně zvětší objem. Pěnové sklo je vyráběné z recyklovaného skla. Jedná se o termoizolační materiál výborných vlastností s využitím v mnoha oblastech stavebnictví. Pěnové sklo je schopné v plném rozsahu nahradit klasické kombinace zažitých materiálů (polystyren, skelná a minerální vata, keramzit atd.) používaných ve stavebním průmyslu. Dodává se buď ve formě desek, nebo granulátu a využívá se pro izolování základových desek. Díky uzavřené struktuře totiž zabraňuje pronikání vlhkosti, přitom má dostatečnou pevnost a tepelněizolační schopnost (u granulátu se uvádějí hodnoty λ kolem 0,07 W/mK). Založení na desce z pěnového skla eliminuje vznik tepelných mostů, které u klasického zakládání mohou vzniknout především v oblasti návaznosti desky, podlahy a soklu. Historie výroby pěnového skla se datuje od 40. let 20. století, kdy se začalo používat jako náhrada korku při stavbě lodí. U nás se začalo pěnové sklo vyrábět v 50. letech minulého století pod názvem Spumavit. Bylo např. použito při výstavbě československého pavilonu na výstavě EXPO 1958 v Bruselu. V současné době se u nás nevyrábí.
Sklená vata a minerální izolace
Jednou z možností, jak dobře zaizolovat dům, je použití některého z vláknitých materiálů, jako je sklená vata, kamenná neboli čedičová vlna a také celulózových vláken. Mezi vlákny se uzavírá vzduch, který izoluje stejně dobře, jako vzduch uzavřený v bublinkách pěnových izolačních materiálů. Ten zásadní rozdíl mezi pěnovými a vláknitými izolačními materiály je ten, že vláknité materiály mnohem lépe propouští vzduch a vodní páru. To je v některých případech nesmírně výhodné. Vlákna sice umožňují vodní páře unikat z budovy, která díky tomu může lépe „dýchat“, ale zároveň v případě přímého kontaktu vláken s vodou dochází ke ztrátě veškerých izolačních vlastností. Dále jsou vláknité materiály nehořlavé a odolné vůči škůdcům. Při nákupu je třeba dávat dobrý pozor, co kupujeme. Všechny tepelné izolace ve formě vláken jsou souhrnně označovány jako minerální vaty. Jde o tepelně akustické izolace, které vynikají protipožární odolností. Je možné je rozdělit do několika druhů podle použitých surovin.
Skelná vata
Sklená vata je izolací vyrobenou z minerálních vláken na bázi horniny (křemičitý písek, soda, dolomit, borax, živec a vápenec). Jde vlastně o přírodní produkt, jehož součástí jsou roztavená skleněná vlákna, která jsou dále zplstěna a spojena pojivem na bázi polymerních pryskyřic. Skelná vata je nejen tepelně, ale také zvukově izolační materiál, který zároveň vyniká vysokou propustností vodních par a trvalou odolností proti vzdušné a kapilární vlhkosti. Oproti minerálním vláknům má skelná vata lepší pružnost, je chemicky i teplotně odolná. Neobsahuje žádný formaldehyd, fenoly, akrylové živice, bělidla, ani barviva. Je bezpečná. Mnohého dokonce překvapí, že se na ni dá sáhnout i rukou bez rizika pořezání. Na dotyk je příjemná a pokožka po práci s ní nijak nesvědí, což oceňují především montážní technici. Materiál je také chemicky neutrální a nevyvolává korozi. Zabraňuje množení bakterií a hub a svou výrobou je šetrný k přírodě. Skelná vata je dodávána ve formě rolí nebo desek, po rozvinutí se roztáhne do větší tloušťky. Jelikož je skvěle stlačitelná a ohebná, umožňuje dokonalé provádění izolace tepelných mostů. Za nevýhodu je považován fakt, že se při manipulaci ze skelné vaty odlamuje malé procento vláken, částečky pak působí dráždivě na pokožku, oči i dýchací cesty.
Kamenná (čedičová) vlna
Tepelná izolace označovaná jako kamenná nebo čedičová vlna se vyrábí z roztaveného čediče, který je sopečnou vyvřelinou. Kamenná vlna je tedy přírodním materiálem. Čedič se roztaví, každá kapka se natáhne do vláken a přidáním pojiva vznikne kamenná vlna. Na rozdíl od skelné vaty má kamenná vlna lepší akumulaci tepla, při porovnání hmotností je však skelná vata efektivnější. Tento izolační materiál je rovněž nehořlavý a zamezuje pronikání vnějšího hluku do interiéru. Kamenná vlna je difúzně otevřená a má schopnost odpuzovat vodu. Je zdravotně nezávadná a její výroba je šetrná k životnímu prostředí. Nejčastěji je dodávána ve formě desek.
Celulózová vlákna
Oproti skelným a kamenným vláknům jsou ta celulózová o poznání jemnější, měkčí a kratší. Díky tomu tolik nedráždí pokožku ani oči. Celulózová vlákna získáváme rozvlákněním novinového papíru. Jde tak vlastně o izolační materiál z recyklovaného materiálu, což je velmi ekologické. Aby byla co nejvíce snížena hořlavost a zabezpečena ochrana proti škůdcům, impregnuje se materiál pomocí boraxu. Ten při zahřátí uvolňuje krystalovou vodu, která materiál ochlazuje a následně při vyšší teplotě vytváří sklovitou vrstvu. Tato vrstva zabraňuje ohni v postupu a také zpomaluje prohoření. Celulózová vlákna se nejčastěji zafoukávají do dutin nebo na povrch vodorovných konstrukcí. Přitažlivá je snadná aplikace a také nízká cena tohoto materiálu. Za nevýhodu je považována větší nasákavost.
Čtěte také: Postup hydroizolace pomocí vodního skla
Recyklace skla pro izolační materiály
Sklo je obecně poměrně dobře recyklovatelný materiál, který lze znovu zužitkovat při opětovné výrobě skla, případně i jiných materiálů (pěnové sklo, izolace na bázi minerálních, respektive skleněných vláken, pórovité kamenivo atd.). Přestože existují poměrně rozvinuté recyklační systémy a důmyslné technologie na zpracování nejrůznějších typů odpadního skla, nejsou všechna tato produkovaná odpadní skla dále zužitkována. Mezi současné nejznámější typy odpadního skla, které nenalézá širší uplatnění, patří obrazovkové sklo a sklo ze zářivek, dále lze zmínit i některé druhy recyklovaného obalového skla. Jednou z potenciálních možností, jak opětovně uplatnit některé druhy „problematického“ odpadního skla a zcela je zužitkovat, je výroba sklosilikátů.
V případě skláren jsou obavy z možných komplikací (například znehodnocení produkované skloviny) při přídavku těchto střepů opodstatněné, protože sklo se vyrábí za poměrně vysokých teplot, takže nastávají strukturální změny (v chemických vazbách a podobně). Obrazovkové sklo obsahuje mimo jiné olovo, jehož obsah závisí na funkci dané partie obrazovky. Dále může být v obrazovkách obsaženo například barium a stroncium. Tyto chemické prvky jsou ve skle vázány chemickou vazbou přímo v amorfní struktuře skla. Naproti tomu zářivkové sklo může obsahovat stopové množství rtuti, která je však součástí speciální povrchové úpravy, a není tedy vázána přímo v matrici skla. Obsah rtuti je však minimální - do 5 ppm. Obalové sklo je zcela odlišného charakteru.
V Ústavu technologie stavebních hmot a dílců Fakulty stavební VUT v Brně probíhá již několik let výzkum v této oblasti. V první fázi byly analyzovány tyto odpadní střepy především z hlediska chemického a granulometrického složení. Cílem chemické analýzy bylo především stanovení základních oxidů, čímž lze částečně usuzovat na parametry konkrétního skla, a tím i na průběh výrobního procesu a finální parametry sklosilikátů. S tím také souvisí stanovení obsahu cizorodých příměsí, které jsou do těchto „cizích“ střepů vnášeny buď v rámci nedokonalého třídicího systému, anebo jsou obsaženy přímo v daném výrobku a nelze je při recyklaci zcela eliminovat. Na základě chemické analýzy lze usuzovat na výraznou odlišnost střepů pocházejících z recyklace kónusů obrazovek, kdy byl stanoven snížený obsah dominantního „síťotvorného“ oxidu křemičitého a naopak značně zvýšený obsah oxidu olovnatého, který za synergického působení s alkáliemi snižuje teplotu tavení. Ostatní střepy vykazovaly z hlediska chemické kompozice obdobné parametry jako referenční sklo s výjimkou obsahu oxidu boritého, který u skla výrazně snižuje délkovou teplotní roztažnost.
Granulometrické složení vstupních surovin (neupravovaných, dodaných přímo z recyklační linky) je podstatné především z hlediska návrhu vhodného teplotního režimu a dosažení požadované struktury sklosilikátů. Zastoupení jednotlivých, zejména pak jemných frakcí výrazně ovlivňuje také homogenizaci vsázky s pigmentovými barvivy, konkrétně rovnoměrnost a sytost výsledného barevného odstínu. Výsledky sítového rozboru poukazují na jistou odlišnost odpadních střepů od referenční suroviny, přičemž nejvýraznější diference byly zaznamenány v případě zářivkového skla.
Chemie skleněných střepů
Pro porovnání chemického složení zkoumaných skleněných střepů s referenční surovinou slouží následující tabulka:
| Oxid | Referenční sklo (sodnoborosilikátové) | Obrazovkové sklo (kónus) | Zářivkové sklo | Obalové sklo |
|---|---|---|---|---|
| SiO2 | Vysoký | Snížený | Vysoký | Vysoký |
| PbO | Nulový | Značně zvýšený | Nulový | Nulový |
| B2O3 | Přítomen | Nulový/stopový | Nulový/stopový | Nulový/stopový |
| Alkalické oxidy | Přítomny | Přítomny | Přítomny | Přítomny |
| Ba, Sr | Nulový | Přítomny | Nulový | Nulový |
| Hg (stopové množství) | Nulový | Nulový | Přítomno (<5 ppm) | Nulový |
S uvážením zjištěných skutečností v rámci analyzování odpadních střepů byly navrženy teplotní režimy pro sintraci vsázky modifikovaného složení. Náhrada byla provedena zcela, tj. vsázku tvořily pouze recyklované střepy. Pigmentová barviva v práškové formě jsou do vsázky přidávána v řádech procent. I takto malá množství mají výrazný vliv na finální odstín výsledných produktů. Zpravidla se jedná o oxidy vybraných kovů. Zrnitost se pohybuje v řádech desítek mikrometrů, jedná se tedy o velmi jemné zrnité materiály. Pro správný účinek - dosažení požadovaného barevného odstínu - je potřeba navodit dostatečné teploty, aby došlo k chemické reakci, v jejímž důsledku dochází k probarvení struktury. Tato charakteristická teplota se však pro každý oxid (pigment) liší. Rovněž je třeba brát v úvahu chemické složení a granulometrii střepů. Podstatná je také dávka pigmentu. Záměrem provedených analýz a experimentů bylo ověření vlivu přídavku pigmentů do vsázky sklosilikátů modifikovaného složení. Výsledky a zjištění poukazují na možnost náhrady primární suroviny pro výrobu sklosilikátů, tj. sodnoborosilikátového skla vybranými druhy střepů, z nichž některé nenalézají dalšího uplatnění, ať už při opětovné výrobě skla či jiných materiálů. Rovněž bylo zjištěno, že lze dosáhnout požadované struktury, tj. typické textury pro sklosilikáty v barevném provedení srovnatelném s primární surovinou. Pouze v případě zářivkového skla nebylo dosaženo kompaktního a rovnoměrného rozložení barevného odstínu, což se negativně projevilo na celistvosti vzhledu struktury vyrobených vzorků. Důvodem bylo především granulometrické složení a s tím související potřebná nízká teplota, kterou pak bylo třeba dodržet s ohledem na zachování charakteristické textury sklosilikátů. Vhodným řešením je zdrobnění části vsázky z těchto střepů na menší frakce, díky čemuž by se mohla lépe homogenizovat vsázka, a tím rovnoměrně distribuovat barevný odstín v matrici vyrobených sklosilikátů.
tags: #sklo #jako #izolacni #material #informace