Ohlédnutí za Mezinárodním hrnkovým sympóziem 2001  
 
Sintrovaný materiál ze skla

Technický a technologický rozvoj je hnací silou hospodářského růstu. Jedním z jeho aspektů bývá i to, že je doprovázen nárůstem nespotřebovaných či nepoužitelných surovin a zásob anebo zastaralých produktů výroby. V neposlední řadě dochází i k hromadění různých druhů odpadů. Proto se v posledních desetiletích stále více pozornosti a úsilí věnuje výzkumu a vývoji nových technologií, jejichž cílem je odpady zpracovávat a recyklací z nich vyrábět nově použitelné materiály a výrobky.


 
 

Sklo mezi recyklovatelnými odpady má významné zastoupení. Tradičně největší podíl skleněného odpadu směřuje po přepracování zpět jako surovina do procesu sklářské produkce.

 

Existují však i další způsoby využití recyklovaného skla. Jedním z nich je i postup, při kterém je sklo z výchozí formy drti přetvořeno řízenou tepelnou expozicí, v procesu tzv. slinování (sintrace), na zhutněný kompaktní pevný materiál se speciálními vlastnostmi. Tento postup je v článku ukázán na vzniku konkrétního inovativního produktu, kterým je slinovaný materiál ve tvaru velkoplošných sklokrystalických desek. Produkt je prezentován pod značkou GLASILEX a je určen pro stavební využití jako konstrukční prvek pro architektonické kompozice v interiérech a exteriérech.

 

Charakteristika produktu

 

GLASILEX vzniká sintrováním silikátové vsázky, neobsahuje žádné organické složky. Svojí podstatou to není čisté sklo, keramika ani kámen. Svými vlastnostmi zasahuje do celého spektra srovnatelných stavebních materiálů jako jsou kámen, keramika nebo syntetické kompozice. V porovnání s nimi vystupují do popředí některé jeho významné charakteristiky jako jsou:

 

·   plošný (deskový) formát

·   minimální nasákavost (z povrchu prakticky nulová)

·   vysoká chemická odolnost vůči vodě a agresivním chemikáliím

·   snadné udržování čistoty povrchů, včetně odstranění povrchových kreseb

·   vysoká odolnost vůči opotřebení a absorpci pachů

·   nezaměnitelná struktura skla při různých barevných kompozicích i při imitacích přírodních materiálů

·   absolutní zdravotní a ekologická nezávadnost

·   odpad z desek je plně recyklovatelný do vlastní výroby a v případě uložení na skládky je zařazen do kategorie „O“

 

Porovnání některých fyzikálně–chemických vlastností a jakostních parametrů různých stavebních materiálů je uvedeno v následující tabulce

 

Tab.1: Porovnání některých fyzikálně–chemických vlastností a jakostních parametrů vybraných stavebních materiálů

 

Některé další vlastnosti sintrovaného výrobku GLASILEX (jako doplněk k předchozí tabulce) jsou uvedeny v následující tabulce (Tab.2).

 

Tab.2: Fyzikální a chemické vlastnosti výrobku GLASILEX

 

GLASILEX, který je na trhu prezentován stavebními prvky s atesty a certifikátem, je moderní inspirací náročných architektů a designérů. Díky technologii a flexibilnímu charakteru výroby jim dává téměř neomezenou možnost uplatnění svých představ při projektování a designu budov, interiérů a nábytku. Sofistikovaná automatizace výroby a certifikovaný systém řízení dle norem ISO 9001 a ISO 14000 zajišťují dodržení kritických parametrů výrobního cyklu, čímž jsou vytvořeny předpoklady pro stabilní jakost finálních výrobků obr.1.

 

Český ekologický výrobek GLASILEX je vytvořen převážně z odpadového skla. Pro dosažení garantované kvality a sériové opakovatelnosti barevnosti desek jsou pro výrobu používány základní suroviny (sklo a písek) s definovaným složením a strukturou. Volné kombinace skel a případné nečistoty v připravovaných směsích snižují kvalitu výrobků.

 

Barevnost

Barevnost výrobků spolupůsobí jako součást jeho estetického projevu a zvyšuje atraktivitu komerčního záměru. Základní možnosti zbarvení desek jsou následující:

 

·   jednotný základní odstín s probarvením ve hmotě (bílá, zelená, modrá, fialová, hnědá)

·   jednotný základní barevný odstín kombinovaný barevnými komponenty ve hmotě (imitace granitu apod.)

·   povrchový dekor, jednoduchý nebo kombinovaný z více barev na jednotném barevném podkladu

·   alternativní kombinace podle představ zákazníků

 

Rozměrové parametry vyráběných desek

 

Doporučená tloušťka desek pro vyvinuté výrobní zařízení leží mezi 11 - 17 mm. Současná výrobní technologie umožňuje vyrobit desky s maximálním užitným rozměrem 900 x 1400 mm. Jakákoliv menší deska vznikne dělením diamantovou pilou. To znamená, že čím menší rozměr, tím větší počet operací a vyšší cena za plošnou jednotku. Proto je výhodné používat větší desky.

 

maximální plošný rozměr                 1400 x  900 mm

rozměr - doporučený                       600 x 900 mm

(600 x 300mm, 600 x 1200mm, 840 x  1200mm a  900 x 1200mm)

ostatní rozměry                             dle požadavků zákazníka (do maximálního rozměru)

 

Úpravy desek a jejich povrchů

 

·        hladký povrch po tepelné expozici (bez broušení a leštění)

·        hrubá, protismyková úprava

·        začištění řezných hran

·        úkos hran do 2 - 3 mm

·        broušení hran až do „C“

·        vrtání otvorů diamantem

·        rozměrová úprava desek se provádí diamantovou pilou

·        nepravoúhlé řezy a výřezy nestandardními způsoby (pomocí laseru či vod. paprsku)

 

K ošetření a čištění povrchů desek při jakékoliv jejich aplikaci stačí voda, případně běžný saponát. Ale ani použití agresivních čistících prostředků (kyselina octová, organická ředidla apod.) povrchu desek GLASILEX neuškodí. Podle použitých typů laků lze příslušným rozpouštědlem z povrchů desek odstranit malby typu grafitti. Použití brousících čistících prášků se nedoporučuje.

 

Hlavní použití desek GLASILEX

 

Jak je dále i vizuálně předvedeno, je škála možností pro stavební i architektonické aplikace široká a to zvláště jako:

 

·        obkladové desky v exteriérech a interiérech budov různého charakteru

·        doplňky interiérové a zahradní architektury

·        umělecké velkoplošné barevné mozaiky

 

Použití pro exteriéry

 

Sklokrystalické desky typu GLASILEX jsou svými vlastnostmi zařaditelné mezi výrobky standardně používané pro obklady a opláštění budov. Zajímavé kompozice barevných desek s jinými materiály (kámen, beton, kov) vytvářejí další možnost i pro venkovní architekturu. Fyzikálně-chemické vlastnosti a charakteristická dekorace zvýrazňující strukturu skla nabízejí aplikovat desky jako:

 

·        obklady na opláštění budov velkoplošnými obklady obr. 2 pomocí provětraných (i tepelně izolovaných) závěsných systémů nebo lepením na pevný podklad

·        prosklené venkovní prostory (atria, pergoly apod.) zahradní a hřbitovní architektura (zahradní stoly, průsvitné dělící stěny, náhrobky)

·        reklamní poutače (na budovy i ve volném prostoru) obr. 3

·        barevná mozaika náhodně sestavená nebo vytvářející obrazce ploch na budovách a jiných veřejných prostranstvích

 

Způsoby instalace

 

·        montované systémy s mechanickým uchycením na nosné rošty (s neviditelným i s viditelným upevněním desek)

·        instalace do rámů

·        lepené na rovnou podložku

·        uchyceny ve vertikální i horizontální poloze

·        instalace na zateplených i odvětraných systémech

 

Použití pro interiéry

 

Sklokrystalické desky typu GLASILEX jsou svými vlastnostmi zařaditelné mezi výrobky standardně používané pro obklady interiérů společenských a technických prostor, kanceláří a bytů – pro svislou i horizontální aplikaci, na pochodní komunikace obr. 4 apod.

 

Desky a dlaždice GLASILEX se zvýrazněnou strukturou skla se nabízejí použít jako:

·        obklady interiérů obytných místností obr. 5 (kuchyně, koupelny, haly apod.)

·        vnitřní obklady průmyslových staveb (laboratoře, chemicky agresivní prostory, potravinářské a veterinární provozovny nebo nemocniční sály)

·        významné společenské prostory vyžadující nepřímé osvětlení obr. 6 (hotely, recepce, průchody)

 

 

Způsoby instalace

·        pomocí montovaných systémů (do nosných roštů s neviditelným uchycením, vsazováním do rámů a připevnění šrouby na způsob zrcadel)

·        lepené na rovný podklad (v libovolné poloze)

·        volně pokládané na pružnou nesmýkavou podložku

·        další techniky používané v interiérech

 

Použití jako architektonických doplňků

 

Zajímavým prostorem pro aplikaci tohoto materiálu jsou obytné a technické interiéry s využitím dekorativních či užitkových předmětů. Zejména spojení skla s kovem či dřevem dává vyniknout přírodní povaze materiálu GLASILEX. Aplikované desky poskytují možnost snadné údržby namáhaných povrchů. Obzvláště příjemná pro interiéry je pak velká odolnost vůči absorpci pachů, což se ocení zejména ve společenských prostorách. obr. 7 a obr. 8.

 

Technologie výroby sklokrystalických desek GLASILEX

 

Obecně je jako sintrování (slinování) označován proces, kterým se za zvýšené teploty zpevňují disperzní systémy. Proces je (obvykle) doprovázen objemovou kontrakcí a zhutňováním, tj. snížením pórovitosti. Vzniklá hutná hmota obsahuje původní částice navzájem pevně spojené. Tímto procesem, používaným obecně pro různé typy materiálů (dřevo, kov, keramika, sklo, plasty a jejich kombinace), vznikají nové kompaktní materiály, jejichž vlastnosti umožňují široký rozsah použití.

 

Jako sintrované sklo se označují výrobky, získané speciálně vyvinutým tepelným zpracováním směsí sypkého hrubšího až jemně práškovitého skla definované zrnitosti nebo jeho směsí s jinými skelnými či anorganickými složkami. Tepelným procesem vytvořená hmota obsahuje, v závislosti na zvoleném režimu, různý stupeň skelné fáze. Během procesu sintrování dochází k řadě elementárních fyzikálních dějů, které nejsou v zásadě podmíněny chemickými ději, i když i ty mohou v průběhu procesu paralelně probíhat.

Hlavní podíl vstupních surovin tvoří recyklované sklo a vlastní odpad z recyklovaných desek. Ostatní suroviny jsou silikátové anorganické látky (písek) a barviva, které se bezezbytku spotřebovávají ve vlastním technologickém procesu. Výstupem jsou velkoplošné slinuté desky. Kompaktní sintrovaný výrobek GLASILEX obsahuje vždy určité množství skelné fáze. Proto je nutné pro různé typy výrobků vyvinout definovaný postup chlazení pro odstranění vzniklých mechanických napětí.

V rámci vývojového projektu byla pro tuto technologii navržena a zkonstruována linka, kterou lze klasifikovat jako prototypové a demonstrační zařízení. Dosažená kapacita výroby při intervalovém provozu představuje cca 750 – 1000m2 za měsíc. Zakázková intervalová výroba barevných a dekorovaných sklokrystalických desek je orientována na rozměr 900 x 600mm. Maximální dosažitelný „čistý“ rozměr činí 900 x 1400mm.

 

Výrobní postup

 

Na této pilotní lince je většina operací už automatizována a průběžně je linka obsluhována dvěma pracovníky.

Pod pojmem „linka“ je myšleno komplexní zařízení, integrující technologický tok výroby, tj. od přípravy surovin až po balení výrobků, včetně doprovodných systémů. Většina jednotlivých výrobních zařízení v lince jsou unikátní, byla specificky vyvinuta a zkonstruována. Postup technologie zahrnuje čtyři na sebe navazující provozní uzly.

Recyklované sklo, které tvoří podstatnou součást vstupní vsázky materiálů, je dodáváno již nadrcené.

 

Používaná barevná skla pro dekoraci výrobků jsou rozměrově upravena a dle potřeby tříděna. Sestava automatických vah, transportérů a míchaček připraví podle receptury surovou vsázku. Ta je pokládána automatickým zakladačem na povrch žárocementových forem opatřených oddělovacím médiem. Barevnosti desek se dosahuje probarvením základní vsázky příslušnými barvítky nebo samostatnou dekorací povrchu.

 

Formy naplněné surovou vsázkou obr. 9 jsou v pravidelných intervalech vkládány do vstupní komory celoelektrické vícekomorové pece obr. 10. V devíti komorách probíhá po krocích ohřev a chlazení soustavy forma – vsázka podle režimové teplotní křivky. Podle složení vsázky a její hmotnosti projde soustava celou pecí za cca 6 až 8 hodin. Vícekomorová pec má podle technologického režimu dvě části - topnou a chladící sekci. Poslední komoru opouští surová deska vychlazená na teplotu, která umožňuje manipulaci. Sledování teplotního režimu je realizováno pomocí snímačů teploty s termočlánky a optickými IČ pyrometry. Chod pece je ovládán automaticky řídícím systémem. Průběh procesu je vizuálně sledován a archivován.

Surové neopracované desky získají požadovaný geometrický rozměr na horizontální diamantové pile. Po stržení první ostrosti hran jsou výrobky podrobeny technické kontrole a opatřeny plastovými chrániči. Hotové výrobky, zabalené a označené průvodkou, se transportují a expedují k odběrateli na upravených EURO paletách.

 

Závěr

 

V České republice probíhal v posledních dvou desetiletích vývoj průmyslové technologie slinování sklokrystalických produktů. Vývoj probíhal postupně v několika firmách (TEVA Vsetín, Sklářský ústav Hradec Králové, PMT Praha), v rozsahu od laboratorních experimentů až k pilotní lince. Úspěšně byl vývoj završen v projektu společnosti CHEMCOMEX Praha a.s., když bylo do provozu uvedeno a odzkoušeno linkové velkokapacitní výrobní zařízení s nepřetržitým provozem, na kterém je využita vyvinutá technologie slinování silikátových složek. Výsledkem vývoje je inovativní a ekologický český produkt GLASILEX, který je vytvořen převážně z odpadového skla.

 

Na automatizované provozní lince probíhá, vedle intervalové výroby, dále vývoj technologie a zkoušky tepelných a řídících systémů. Jsou také ověřovány výsledky průběžně pokračujícího laboratorního materiálového výzkumu. V provozu odzkoušená výrobní pilotní jednotka potvrdila reálnost záměru projektu, tj. využívat odpadní sklo definovaného složení pro průmyslovou výrobu velkoplošných sklokrystalických desek aplikací technologie slinování.

 

 

* Autor článku Tomáš Žižka byl dlouholetým odborným pracovníkem SVÚS Hradec Králové, v minulých letech pak byl technologem a vedoucím realizace projektu GLASILEX. V současnosti je odborným poradcem. Žije v Hradci Králové.

 

 

 

 

 
   

Copyright © 2001-2003 Polyconsult, s.r.o., Všechna práva vyhrazena.