3.2.6 ROZPTYL SVĚTLA SKLEM
Až dosud jsme uvažovali absorpci světla prostředím, které bylo opticky stejnorodé (homogenní) a neobsahovalo tedy viditelné částice. Když však prostředí obsahuje částečky, které se od svého okolí liší indexem lomu, bez ohledu na to, zda to jsou kapičky původně roztavených solí, krystalky tuhé látky nebo bublinky plynu, koloidní částice kovů, odmísené fáze apod., nastává na jejich povrchu odraz světla, a to vzhledem ke tvaru částeček všemi směry. Průchodem světla částečkami se značně mění rovněž původní směr paprsků a vzniká tzv. rozptyl neboli difúze světla. Rozptyl samozřejmě závisí na tvaru, velikosti a koncentraci částic. První zjistitelné stopy rozptylu nastávají, když velikost částeček činí asi 1/20 vlnové délky použitého světla (od velikosti asi 20 nm), a projevují se barevným efektem. Proto vidíme jako modré zabarvení např. kouř cigarety, který obsahuje částečky velikosti od 1 do 300 nm, ačkoliv lidské oko je schopno spatřit částice až od velikosti 10 000 nm. Přítomnost velkého množství částic, které řádově dosahují velikosti 100 až 1000 nm, způsobuje tak značný rozptyl světla, že se nám jeví prostředí zakalené až neprůhledné. Příkladem jsou různé typy zakalených skel. Jako další příklad jevů vznikajících ve skle na částečkách koloidní velikosti (tj. 1 až 500 nm) si uveďme typické chování zlatého rubínu. Jak bude uvedeno dále, je zlatý rubín typické koloidní zabarvení, to znamená zabarvení způsobené
částečkami velikosti koloidů. V dobrém zlatém rubínu nejsou vlastní částečky zlata viditelné, neboť jejich velikost je mezi 50 až 60 nm a zabarvení je způsobeno průchodem světla částečkami zlata této velikosti. Jestliže částice zlata dosáhnou velikosti 70 až 100 nm, počíná se projevovat zákal, který je důsledkem odrazu části světla na částečkách velmi odlišného indexu lomu, i když se při tom barva ještě podstatně nemění. Když částečky zlata dosáhnou velikosti 200 až 500 nm, převládne rozptyl zejména dlouhovlnného světla, takže přímo prochází pouze krátkovlnné záření, způsobující intenzívně modré zabarvení procházejícího světla. Při šikmém dopadu světla se objeví silný zákal a zřetelný kovový lesk částic zlata obsažených ve skle.
3.3 SHRNUTÍ
U mé práce tyto znalosti z technologie zpracování skla nejsou zase tak důležité.
Žádné složité výpočty nejsou třeba. Jsou to zmíněná fakta, která jsou v úzkém sepětí s mou bakalářskou prací. Jsou to data, o kterých je důležité vědět, kde je najdeme.
V tuto chvíli nejsem schopen spočítat, co a jak se objeví, ztratí, rozplyne, rozpustí nebo sline. Jedinou možností, jak se tedy dopátrat nějakého výsledku, je provádět zkoušky.
4 PROCES NAVRHOVÁNÍ 4.1 VOLBA TVARU
Sklo je v základu velice nevyzpytatelný materiál. Hlavně v celém tavícím a zušlechťovacím procesu. Když jsem se s ním a vůbec s celým procesem poprvé setkal, byl jsem ohromený. Co všechno musí člověk dodržovat, aby se dosáhlo předpokládaného výsledku. Celá výroba formy, její naplnění materiálem, naložení a vyložení z tavící pece, broušení, leštění a za odměnu pak vidět, co všechno se nám uvnitř vykreslilo.
Cesta, která vedla k získání konečného tvaru objektů, se řídila vnitřní strukturou skleněné tavené plastiky. Hlavním cílem bylo dosažení požadované reakce, která nám uvnitř objektu vykreslí jakési překvapení. Výsledný tvar by neměl rušit nebo odvádět pozornost. Měl by být tolerantní a v jisté rovnováze s tím, co chceme, aby s námi komunikovalo. V základu je to platforma pro růst toho podstatného. A to je reakce.
Jednoduchý geometrický tvar, skleněný válec, bude symbolizovat sondu, vrt, kterým zkoumáme nebo měříme něco, co je obtížně přístupné.
Pro zkoušky jsem použil skla, které jsem měl právě k dispozici. Borosilikátové sklo, olovnatý křišťál, tabulové sklo optiwhite a dále jsem použil irisované ověsy, křišťálové vachtle a posimilizovanou bižuterii. barva, bismuth je matný pórovitý, záprask, v průhledu je bílý
5. Olovnatý křišťál + červený posimilizovaný broušený kámen + čeřidlo - modročervené kouře, které se prolínají mezi bublinami
6. Olovnatý křišťál + mosaz (kousek plechu 0,3mm) - tyrkysový obrys kolem mosazi
7. Olovnatý křišťál + bismuth (malé kusy) - bismuth klesl na dno, žlutooranžová barva, bismuth je matný pórovitý, záprask, v průhledu je bílý
8. Optiwhite + měď (drát 1mm) - odskelnění, čtyři stejné hranoly ve styku krystalizace
9. Optiwhite + stříbro (kusy, drát 2mm) - odskelnění, záprask, stříbro se roztavilo, leskne se
10. Optiwhite + mosaz (prach) + čeřidlo - odskelnění, modré stopy po mosazy, která byla směřovaná mezi jednotlivými střepy a na dně
11. Borosilitát + bismuth (prach) + čeřidlo - krásné optické průhledy, bismuth nepatrný
12. Křišťálové vachtle + cín (prach) + čeřidlo - krásně utavené, lesklá hladina, uvnitř male bublinky, žlutý závoj po cínu mezi dvěmi vachtlemi
13. Olovnatý křišťál + mosaz (kousky 1mm drátu) - modré stopy po mosazy na dně, sytý modrý kouř
14. Olovnatý křišťál + mosaz (kousky plechu 0,3mm) - tyrkysový obrys kolem mosazi
15. Broušené similizované křišťálové kameny + čeřidlo - zelenomodré neprůhledné zabarvení, malé průhledy
16. Optiwhite bílý + cín (prach) + čeřidlo - odskelnění, začínající žlutozelené zabarvení, které skoro nepatrné
17. Irisované ověsy + bismuth (prach) + čeřidlo - veliké bubliny, patrná strukturalizace po broušených ověsech, bismut nepatrný (malé množství) 18. Olovnatý křišťál + měď (prach) - modře zoxidovaná měď na dně, patrné stopy
po čisté mědi
19. Borosilikát + cín prach + čeřidlo - krystalizace, žtuté stopy po cínu 20. Optiwhite (střepy) - krystalizace ve styku střepů
21. Křišťál + olovo (prach) + čeřidlo - žluté zabarvená mlha mezi velikými bublinami
22. Olovnatý křišťál + hliník - tmavě šedivé až černé rostoucí bubliny 23. Křišťál + Feromolibden - kov se drolí, je křehký, záprask
24. Optiwhite - malé hranoly
Je nespočetné množství kombinací, co vše lze smíchat nebo přidat. Je spoustu možností. Je třeba brát v úvahu také teplotu, na kterou sklo tavíme. Tím se nám naskytnou další možnosti.
obr. 16 - tabulové sklo (float)
materiálové experimenty (orientace po řádcích) 1-8
materiálové experimenty (orientace po řádcích) 9-16
materiálové experimenty (orientace po řádcích) 17-24
5. REALIZACE
Měl jsem představu celkem šesti válců o průměru 10 cm a délkách 30 a 40 cm.
Pro výrobu forem jsem použil odpadní trubky, které měly zhruba o centimetr větší průměr a byly ideální k vytvoření odlitku. Tři metrové trubky jsem rozřezal na délky 40 a 60 cm. Každé z nich jsem na jednom konci vytvořil pomocí hlíny násypnici a druhý konec zaslepil. Trubky jsem svisle postavil na násypnici, která je v těsném kontaktu s podložkou. Pro zpevnění jsem si připravil pletivo, které bude držet formy pohromadě.
Stočil jsem ho ve třech vrstvách kolem válců. Jako bednění kolem válců s pletivem jsem použil plastovou folii, která zamezila úniku sádry s pískem ven. Tímto byl vytvořen prostor v průměru zhruba 30 cm pro nalití směsi. Bylo třeba přibližně 30 litrů sádrové směsi na větší válec a 25 litrů na menší válec. V poměru 1:2 jsem smíchal sádru s pískem. Takto připravenou suchou směs jsem postupně vsypával do studené vody.
Důkladným promícháním vznikl tekutý materiál pro plnění forem.
obr. 4 - formy před schnutím
Po zatuhnutí jsem formy otočil, vydlabal hlínu a plastové trubky vytáhl ven.
Nyní musí odpočívat a postupně úplně vyschnout. Dalším, posledním krokem před vložením do pece, je naplnění forem čeřidlem, sklem a různými přísadami, podobně jako u mých zkoušek. Musel jsem počítat s tím, že objem je podstatně větší než u vzorků. To znamená, že i napětí uvnitř je mnohonásobně vyšší. Také proto jsem je vyztužil kovovým pletivem.
V peci je tedy šest forem naplněných vrchovatě materiálem. Po utavení skla vzniknou tři válce o rozměrech přibližně 400 x 110 mm a tři 300 x 110 mm.
obr. 5 - Naplněné formy
Ze vzorků jsem získal představu, co by bylo možné použít a s čím by bylo dobré pracovat.
První z vyšších forem jsem naplnil následovně. Zjistil jsem, že cín a olovo sklo zabarví do žluta a ve správném množství vytvoří uvnitř lehký nažloutlý opar viz. obr. 12.
Tyto kovy jsem se rozhodl použít spolu s křišťálovou tyčovinou.
obr. 6 - vzorek, křišťálové vachtle s cínem
V další formě jsem použil vzniklou reakci ve vzorku č. 15. Přetavením similizovaných kamenů vznikly, krásně syté barvy (odstíny zelené, modré a tyrkysové).
Do vzorku jsem dal jen čisté broušené similizované kameny různých velikostí. To znamená, že sklo v nich obsažené není úplně stoprocentně homogenní. U takto malých vzorků se pravděpodobný záprask neobjevuje, ale u většího objemu, můžeme
předpokládat vysoké vnitřní napětí a následné roztříštění. Zmíněné kameny jsem proto rozemlel na prach a opatrně vsypal do formy s nalámanou mačkárenskou tyčovinou.
obr. 7 - broušené similizované křišťálové kameny
Třetí z vyšších forem, je naplněná tabulovým sklem (float) 8 mm. Sklo je nařezané na 20 až 30 mm široké a cca 500 mm vysoké pruhy, které jsou vertikálně naskládané do formy.
Na řadu přichází série tří nižších objektů. První je utavený z 25 mm tlustého plochého skla (float). V dolní části formy jsou střepy, na které jsem položil pět vyříznutých kol ze shodného materiálu. Vše je zasypané střepy.
Na druhý objekt jsem použil plochá zrcadla, nařezané na různě silné pruhy, které jsou vertikálně vyskládané do formy a následně doplněné menšími kusy střepů.
Zrcadla jsem ještě tavit nezkoušel. Je to experiment, který by se mohl chovat podobně, jako tavení similizovaných kamenů. U similizace kamenů je použita stříbrná vrstva, která je opatřená lakem s různě barevným pigmentem. U výroby zrcadla je tento proces obdobný.
Poslední tavenice je z křišťálové mačkárenské tyče a pilin z hliníkové vidličky, které se vyskytují ve dvou třetinách výšky objektu.
Takto naplněné formy budou taveny v peci od Viktora Strouhala typu P 720/8.
Je to elektrická pec s příkonem 30 kw, váží asi 500 kg a teplota může vystoupat dle potřeby až na 1200 0C. Formy budou čekat přes dlouhý program na vyjmutí. Po vychladnutí jsem odstranil sádru s pletivem a opláchl surové válce. V další fázi začíná dlouhý zušlechťovací proces. Válec, na který jsem použil zrcadla byl oproti ostatním výrazně lehčí. Po odříznutí násypnice se uvnitř objevila celkem veliká dutina a určitě
nebyla jen jedna. Při dalším ráznějším opracování by jsme tvar válce pravděpodobně ztratili, proto jsme usoudili, že v dalším zušlechťovacím procesu budeme pokračovat kyselinou. U válce, kde jsem užil oxidaci křišťálu a pilin z hliníkové vidličky se hned zpočátku stala nepříjemná věc. Při zabrušování podstavy válce na hladině, se mě pod objekt dostalo větší množství brusu, což zapříčinilo podélné odštípnutí většího kusu skla. Po následném pozorování a konzultaci, jsem se rozhodl, že
“vadu” přiznám, vše kolem ní zmatním a tím zvýrazním. Celý válec se tím zahalil do jakési mlhy a oči se soustředí právě do místa odštípnutí. Následující čtyři válce jsem po hrubém opracování na hladině brousil pomocí pneumatické úhlové brusky.
Z počátku tvrdým kotoučem o hrubosti 100 a 150, kterým jsem se zbavil hlubokých škrábanců z hladiny. A potom měkkým gumovým kotoučem s brusem o hrubosti 200, 400 a 800 jsem válce připravil pro další zušlechťovací proces. Na kuličškém stroji jsem kartáčovým kotoučem a pemzou vše rozleštil ceroxem do vysokého lesku.
6. FOTODOKUMENTACE
obr. 8 - válec 260 x 105 mm, materiál: křišťál s hliníkem
obr. 9 - válec 260 x 105 mm, materiál: křišťál s hliníkem
obr. 10 - válec 360 x 105, materiál: tabulové sklo 8 mm, float
obr. 11 - válec 360 x 105, materiál: křišťál s olovem a cínem
obr. 13 - válec 260 x 105, materiál: zrcadlo 6 mm
obr. 14 - válec 230 x 105, materiál: 30% olovnatý křišťál s drcenými broušenými similizovanými kameny
obr. 15 - válec 260 x 105, materiál: tabulové sklo (float) 25 mm
7. ZHODNOCENÍ
Už když jsem otevřel pec a viděl, co se stalo, bylo pro mě zřejmé, že experiment se vydařil. Něco se stalo. S tabulovým sklem jsem nějakou zkušenost měl a k takovému překvapení jako u válce, do kterého jsem nasypal piliny z hliníkové vidličky, nedošlo.
Utavení zrcadel bylo však velké překvapení. Similizace se celá rozpadla a měnila barvu od smetanové po žluté až oranžové tóny. Výběr tvaru objektu pak podtrhl vše co se děje uvnitř. Pozornost je věnována z větší části struktuře, složení nebo průhledu do samotnému nitra objektu.
7.1 SOUTĚŽ
Možnost uplatnit změnu struktury se zabarvením uvnitř skla se naskytl v soutěži, kterou jsme měli zadanou jako jeden ze semestrálních úkolů v předmětu Koloristika. Jak jsem zmínil v technologické části mé práce, světlo procházející skleněným hranolem nám na podložce zobrazí barevné spektrum. Optického hranolu s podstavou rovnostraného trojúhelníku se pro rozklad světla užívá již staletí. Je tu otázka: Jaké barevné spekrum by se zobrazilo při průchodu světla hranolem se změněnou vnitřní strukturou?