Sklo a smalt vyrábíme vlastníma rukama. Jak vyrobit sklo doma: Domácí experimenty
Odznaky, brože, různé dekorace a mnoho domácích potřeb pokrývají smalt – sklo nanesené na kov. Zkusíme tedy vyrobit sklo. Pro tyto experimenty je zapotřebí speciální pec. Už jen z tohoto důvodu nelze výrobu skla provádět doma. Kromě toho jsou však zapotřebí také dovednosti při práci s tavnými materiály, takže experimenty musí být samozřejmě prováděny za přítomnosti starších.
V továrnách a chemických laboratořích se sklo získává z šarží — důkladně promíchaná suchá směs práškových solí, oxidů a jiných sloučenin. Při zahřátí v pecích na velmi vysoké teploty, často nad 1500 °C, se soli rozkládají na oxidy, které vzájemnou interakcí vytvářejí silikáty, boritany, fosforečnany a další sloučeniny, které jsou stabilní při vysokých teplotách. Společně tvoří sklo.
Připravíme tzv. nízkotavná skla, ke kterým stačí laboratorní elektrická pec s teplotou ohřevu do 1000°C. Dále budete potřebovat kelímky, kleště na kelímky (aby nedošlo k popálení) a malý plochý plech, ocel nebo litina. Nejprve sklo svaříme, a pak pro něj najdeme využití.
Na listu papíru stěrkou smíchejte 10 g tetraboritanu sodného (borax), 20 g oxidu olovnatého a 1,5 g oxidu kobaltnatého, prosátého přes síto. Toto je naše várka. Nalijte ho do malého kelímku a zhutněte ho špachtlí tak, aby se vytvořil kužel s vrcholem ve středu kelímku. Zhutněná dávka by neměla zabírat více než tři čtvrtiny objemu v kelímku, pak se sklo nevysype. Pomocí kleští vložte kelímek do elektrické pece (kelímku nebo mufle) vyhřáté na 800–900 °C a počkejte, až se vsázka roztaví. To se posuzuje podle uvolňování bublin: jakmile se zastaví, sklenice je připravena. Vyjměte kelímek z pece pomocí kleští a roztavené sklo ihned nalijte na ocelovou nebo litinovou desku s čistým povrchem. Po vychladnutí na kamnech sklo vytvoří modrofialový slitek.
Chcete-li získat skla jiných barev, nahraďte oxid kobaltu jinými barvivy. Oxid železitý (1-1,5 g) zbarví sklo do hněda, oxid měďnatý (0,5-1 g) jej zbarví zeleně a směs 0,3 g oxidu měďnatého s 1 g oxidu kobaltnatého a 1 g oxidu železitého jej zbarví černě. Pokud vezmete pouze kyselinu boritou a oxid olovnatý, sklo zůstane bezbarvé a průhledné. Experimentujte s jinými oxidy, jako je chrom, mangan, nikl, cín.
Sklenici rozdrťte paličkou v porcelánovém hmoždíři. Abyste se nezranili střepy, nezapomeňte si zabalit ruku do ručníku a hmoždíř s tloučkem zakrýt čistým hadříkem.
Jemný skleněný prášek nasypte na tlustou sklenici, přidejte trochu vody a rozdrťte do krémové konzistence pomocí kurantu – skleněného nebo porcelánového disku s rukojetí. Místo zvonkohry můžete použít malý hmoždíř s plochým dnem nebo leštěný kousek žuly – to dělali staří mistři při broušení barev. Výsledná hmota se nazývá uklouznout. Na povrch hliníku jej naneseme zhruba stejně jako při výrobě šperků.
Hliníkový povrch očistěte brusným papírem a odmastěte varem v roztoku sody. Na čistý povrch nakreslete obrys vzoru skalpelem nebo jehlou. Pomocí běžného štětce zakryjte povrch skluzem, vysušte nad plamenem a poté na stejném plameni zahřívejte, dokud se sklo nespojí s kovem. Získáte smalt. Pokud je ikona malá, lze ji zakrýt vrstvou skla a zahřát v plameni jako celek. Pokud je výrobek větší (řekněme cedulka s nápisem), je nutné jej rozdělit na části a na ně nanést sklo jednu po druhé. Aby byla barva smaltu intenzivnější, přiložte sklo znovu. Touto metodou lze získat nejen šperky, ale také spolehlivé smaltované povlaky pro ochranu hliníkových dílů ve všech druzích zařízení a modelů. Protože v tomto případě smalt nese dodatečné zatížení, je vhodné po odmaštění a umytí pokrýt kovový povrch hustým oxidovým filmem; K tomu stačí podržet díl 5-10 minut v troubě s teplotou těsně pod 600°C.
Samozřejmě je pohodlnější nanášet slip na velkou část ne štětcem, ale rozprašovačem nebo jednoduše poléváním (vrstva by ale měla být tenká). Díl vysušte v sušicí skříni při 50-60 °C a poté přeneste do elektrické pece vyhřáté na 700-800 °C.
Z nízkotavitelného skla je možné vyrobit i barevné desky pro mozaiková díla. Kousky rozbitého porcelánového nádobí (v porcelánce vám vždy nějaké dají) zakryjte tenkou vrstvou břečky, vysušte při pokojové teplotě nebo v sušárně a na talíře natavte sklo, udržujte je v elektrické peci při teplotě alespoň 700 °C.
Jakmile zvládnete práci se sklem, můžete pomoci kolegům z kroužku biologie: často tam vyrábějí plyšáky a plyšáci potřebují různobarevné oči.
Do ocelového plechu o tloušťce asi 1,5 cm vyvrtejte několik vybrání různých velikostí s kónickým nebo kulovým dnem. Stejným způsobem jako předtím zatavte barevná skla. Rozsah je pravděpodobně dostatečný a pro změnu intenzity mírně zvyšte nebo snižte obsah barvicí přísady.
Umístěte malou kapku pestrobarevného roztaveného skla do dutiny ocelové desky a poté nalijte duhové sklo. Kapka vstoupí do hlavní hmoty, ale nemísí se s ní – tím dojde k reprodukci zornice i duhovky. Položky ochlazujte pomalu, vyhněte se náhlým změnám teploty. Za tímto účelem vyjměte zatvrdlá, ale ještě horká „očka“ z formy nahřátou pinzetou, vložte je do sypkého azbestu a ochlaďte je v něm na pokojovou teplotu.
Pro sklo s nízkou teplotou tavení jsou samozřejmě i další využití. Nebylo by ale lepší, kdybyste je hledali sami?
A na závěr našich experimentů se sklem se pomocí stejné elektrické pece pokusíme přeměnit obyčejné sklo na barevné sklo. Přirozená otázka zní: je možné takto vyrobit sluneční brýle? Je to možné, ale je nepravděpodobné, že uspějete poprvé, protože proces je rozmarný a vyžaduje určité dovednosti. Brýle si proto nabírejte až poté, co si na kouscích skla zacvičíte a ujistíte se, že výsledek splní vaše očekávání.
Základem barvy na sklo bude kalafuna. Dříve jste připravovali sikativy pro olejové barvy z rezinátů, kyselých solí, které jsou součástí kalafuny. Vraťme se opět k rezinátům, protože jsou schopny vytvořit na skle tenký, rovnoměrný film a sloužit jako nosiče barviv,
V roztoku louhu o koncentraci asi 20% rozpusťte kousky kalafuny za stálého míchání a pamatujte samozřejmě na opatrnost, dokud tekutina neztmavne. Po filtraci přidejte trochu roztoku chloridu železitého FeCl3 nebo jiná sůl trojmocného železa. Mějte na paměti, že koncentrace roztoku by měla být nízká, sůl by se neměla brát nadbytek – sraženina hydroxidu železa, která se v tomto případě vytvoří, nám bude překážet. Pokud je koncentrace soli nízká, vytvoří se červená sraženina rezinátu železa – to je tam potřeba.
Odfiltrujte červenou sraženinu a vysušte ji na vzduchu, poté ji rozpusťte do nasycení v čistém benzínu (ne automobilovém benzínu, ale rozpouštědlovém benzínu); ještě lepší by bylo vzít hexan nebo petrolether. Štětcem nebo sprejem natřeme povrch skla tenkou vrstvou, necháme zaschnout a vložíme na 5-10 minut do trouby vyhřáté na cca 600°C. Ale kalafuna je organická látka a takové teploty nevydrží! To je pravda, ale to je přesně to, co je potřeba – nechat organický základ vyhořet. Potom na skle zůstane velmi tenký film oxidu železa, dobře přilnavý k povrchu. A přestože je oxid obecně neprůhledný, v tak tenké vrstvě propouští nějaké světelné paprsky, tedy může sloužit jako světelný filtr.
Možná se vám vrstva opalovacího krému bude zdát příliš tmavá nebo naopak příliš světlá. V tomto případě změňte experimentální podmínky – mírně zvyšte nebo snižte koncentraci roztoku kalafuny, změňte dobu a teplotu vypalování. Pokud nejste spokojeni s barvou skla, vyměňte chlorid železa za chlorid jiného kovu, ale určitě použijte takový, jehož oxid je jasně zbarvený, jako je měď nebo chlorid kobaltu.
A když je technologie pečlivě propracována na kusy skla, je možné bez většího rizika přeměnit obyčejné brýle na sluneční brýle. Jen nezapomeňte vyjmout čočky z rámečku – plastový rámeček nevydrží zahřívání v troubě stejně jako kalafunový podstavec.
O. Holguin. „Experimenty bez výbuchů“
M., „Chemie“, 1986