Masarykova univerzita Pedagogická fakulta

Výroby

Amalgamace

Amalgamační způsob těžby zlata z rud byl používán v minulosti pro těžení zlata z náplavů, v nichž se zlato objevovalo ve formě větších oddělených zrnek, která se však již obtížně získávala rýžováním. Pro tento účel byla zlatonosná hornina kontaktována s kovovou elementární rtutí, která na sebe vázala zlato. Vzniklý amalgam – slitina zlata a rtuti - byl po oddělení horniny obvykle pyrolyzován a rtuť byla jednoduše odpařena do atmosféry. V současné době se tento postup téměř nepoužívá. Využívá se postup, kdy je zlato získáváno šetrnějším způsobem bez kontaminace atmosféry parami rtuti.

Fajáns

Fajáns je proslavený druh hrnčířských výrobků nažloutlé nebo načervenalé barvy, které jsou pokryty bílou neprůhlednou glazurou. Vzhledem často připomínají porcelán.

Nejstarší známé hliněné fajánsové nádobí pochází z Egypta z roku 3 300 př. n. l. V Bulharsku se objevuje importovaný fajáns z hellénistického období Egypta z roku 100 př. n. l. V 5. století n. l. se fajáns objevila v západní Asii, prostřednictvím Maurů se dostala do Španělska a odtud do Itálie. V 17. a 18. století se výroba fajáns přesunula z Itálie do Francie a Nizozemska. Od počátku 19. století byla výroba fajáns vytlačena porcelánem a anglickou kameninou.

Hrnčířství

Hrnčířství je řemeslná rukodělná výroba jemné keramiky, zejména nádob, z plastické hlíny, která po vypálení dává pevný a trvanlivý střep. Jedná se o jednu z nejstarších lidských výrobních technologií. Různě zdobené hrnčířské výrobky mají velký význam pro archeologii. Hrnčířské užitkové výrobky nahradil v bohatších společnostech nejprve porcelán a později plasty, takže hrnčířství je v dnešní době spíše uměleckým řemeslem.

Historie hrnčířství

V neolitu bylo hrnčířství důležité a velmi rozšířené řemeslo. Již kolem 6. tisíciletí př. n. l. byl v Mezopotámii objeven hrnčířský kruh, který usnadnil výrobu. Od 10. století př. n. l. vznikla v oblasti Středomoří střediska vyspělého hrnčířství, která vyráběla krásné a kvalitní nádoby, obzvlášť na export. Od pozdního středověku vyráběli hrnčíři také kachle na stavbu kamen, obvykle polévané a často bohatě zdobené. Velký rozkvět zažilo hrnčířství v 16. století v severní Itálii, kde vznikla také dokonalejší fajáns a majolika s bohatou malovanou výzdobou. S rozšířením průmyslové výroby porcelánu a s nástupem plastů ztrácelo běžné hrnčířství na významu. Od poloviny 20. století se provozovalo hlavně jako umělecké řemeslo nebo záliba.

Hrnčířská technologie

Zpracovávaným materiálem je speciální hlína - směs hlinitokřemičitého jílu, písku a vody. Může se tvarovat rukama nebo pomocí hrnčířského kruhu, výsledná nádoba se na závěr uhladí.

Vytvarovaný výrobek se nejprve na vzduchu suší a pak vypaluje. Nejstarší způsob vypalování byl v otevřeném ohni, kdy se výrobky obklopily dřevem, které se zapálilo. Brzy se však začaly užívat různé druhy pecí. Tradičně se užívaly pece horizontální a vertikální.

V horizontální peci se topí pod perforovaným roštem, na kterém je narovnána keramika. U tohoto druhu pece se využívá stoupajícího tepla a žáru spalin. Vertikální pec je protáhlá, u vstupního otvoru je zvýšená a proud spalin se vede od topeniště v čele pece přes narovnané nádoby až do komína. Horizontální pece převládají u středomořských kultur, zatímco vertikální pece jsou častější na Dálném Východě.

Vyspělejší hrnčířství užívá rozmanité techniky zdobení, jednak plastického (vtlačování, vyrývání, přilepování), jednak povrchového malování. Také zdobení se může dělat na kruhu – vznikají tak pravidelné kruhy a vlnovky na povrchu hrnců, džbánů, misek a talířů. Povrchová výzdoba se může vytvářet před vypálením, obvykle se však na vypálený střep nanášejí různé polevy (glazury) a vypalují se podruhé při nižší teplotě.

Majolika

Majolika je historický termín kdysi užívaný pro pestře dekorovanou keramiku pocházející z ostrova Mallorca. Odtud pravděpodobně vznikl samotný název.

Zdobení bylo prováděno olovnatocíničitou polevou vypalovanou při vysokých teplotách. Původ majoliky je spojován se španělsko – maurskou keramikou, která byla v polovině 15. století importována do Itálie.

Ocel

Ocel je slitina obsahující hlavně železo a dále uhlík a další prvky, přičemž obsah uhlíku je méně než 2,14 %. Při obsahu uhlíku ve slitině více než 2,14% se hovoří o litinách. Oceli jsou nejčastěji používanými kovovými materiály.

Výroba oceli

Ocel vzniká odstraňováním nadbytečného množství uhlíku ze surového železa. Mezi nejstarší a již překonané metody patří tzv. pudlování, při kterém se roztavené surové železo promíchávalo s hematitem (Fe₂O₃), jehož vlivem docházelo ke "spalování" uhlíku i dalších příměsí. Vzniklé tzv. svářkové železo se poté na ocel zpracovávalo náročnými metodami jako je cementace nebo kelímkový proces. V polovině 19. století však již tento způsob nedokázal pokrýt stále rostoucí poptávku po oceli a hledala se jiná možnost.

V současné době se nejvíce používají zásadité kyslíkové konvektory, Siemens-Martinovy pece nebo elektricky vytápěné pece. Ocel je vyráběna převážně v tzv. integrovaných hutních provozech, kde je koncentrována celá výroba od surového železa přes ocelárnu a válcovnu až k hotovému polotovaru. Rozšířeny jsou i tzv. miniocelárny, kde je ocel vyráběna z ocelového odpadu v elektrických pecích a odlévána v kontinuelním licím zařízení. Ocelové polotovary jsou dále zpracovány ve válcovnách na drát, plech, nosníky, kolejnice, profily, které jsou používány v průmyslu, ve stavebnictví jako součást železobetonu nebo ke konstrukci skeletů výškových budov a věží (Eiffelova věž v Paříži nebo Petřínská rozhledna v Praze), elektrárenských turbín, nádob jaderných reaktorů.

Výroba sody

Z celé řady postupů výroby sody, kterými se zabývali chemici už v 18. století, se prosadil Leblancův způsob a byl zaveden do velkokapacitní výroby od roku 1789.

Stále se rozvíjející průmysl barviv po roce 1860 však začal klást silné a náročné požadavky na zvýšení výroby sody. To byl také jeden z důvodů, proč začal být Leblancův způsob výroby postupně vytlačován novým amoniakálním procesem výroby sody. Ten zdokonalil belgický technik Ernest Solvay roku 1863 – Solvayův způsob. Přestože se vedle Solvaye zabývalo novým řešením výroby sody více chemiků, stala se tato výroba, díky udržování technických řešení v tajnosti, prakticky monopolem.

Leblancův způsob výroby sody

Dle tohoto způsobu, zavedeného do velkokapacitní výroby roku 1789, se bezvodý síran sodný, vápenec a uhlí rozemelou a pálí v plamenné peci. Z vychladlé taveniny je poté soda (uhličitan sodný) vyloužen vodou. Při tomto způsobu výroby sody však unikaly oxidy síry a kromě sody vznikal také odpad – sulfid vápenatý. V 80. letech 19. století se podařilo vyřešit využití síry z tohoto odpadu. Tento postup se udržel až do roku 1915, kdy byl definitivně nahrazen Solvayovým (amoniakálním) postupem.

Solvayův (amoniakální) způsob výroby sody

Výchozími surovinami jsou kuchyňská sůl (chlorid sodný), vápenec a amoniak. Probíhá na základě dvou reakcí – při první vzniká hydrogenuhličitan amonný, který se při druhé reakci účinkem chloridu sodného přemění na hydrogenuhličitan sodný. Ten se kalcinuje (zahřívá) a vzniká tzv. kalcinovaná soda. Solvayův amoniakální způsob výroby sody byl prvním komplexním využitím fyzikálně chemických poznatků v kombinaci s komplexním řešením zařízení tak, aby bylo možno realizovat reakce mezi plyny, kapalinami a tuhými látkami nepřetržitě a aby při tom bylo dosaženo potřebného využití surovin i energií a ekonomické efektivnosti.

Výroba kyseliny sírové

První kyselina sírová byla připravena arabskými alchymisty. Znalost její přípravy se následně rozšířila do Evropy (Basileus Valentinský, van Helmont).

Kalcinační postup výroby kyseliny sírové a olea spočíval v postupné kalcinaci přírodních břidlic s obsahem zelené skalice v přebytku vzduchu (t.j. v silně oxidačním prostředí při teplotách nad 720°C). V Českých zemích byl tento způsob zaveden do výroby roku 1778.

Po roce 1870 se ve spojitosti s požadavky průmyslu barviv (vedle zvýšené poptávky po laciné sodě) zvýšila významně spotřeba kyseliny sírové. Její vývoj datujeme od přelomu 18. a 19. století, kdy se začalo používat k její výrobě olověných komor místo skleněných zařízení. Dalším zlepšováním výrobního postupu se začala vyrábět tzv. komorová kyselina sírová využívající katalytický účinek kyseliny dusičné při oxidaci oxidu siřičitého vzduchem.

Ztráty oxidu dusíku při výrobě kyseliny sírové podstatně snížil J. L. Gay-Lussac roku 1827 zavedením jejich protiproudé absorpce do kyseliny sírové v olověné věži nad komorou - tzv. věžová kyselina sírová.

Další podstatná modernizace výroby kyseliny sírové podnícená C. Winklerem roku 1875 využila kontaktní katalýzy oxidace oxidu siřičitého na oxid sírový za využití platiny – kontaktní kyselina sírová. Oxid sírový byl jímán do koncentrované kyseliny sírové a vzniklé oleum bylo následně ředěno. Tento způsob výroby byl náročnější než komorový, poskytoval však čistší produkt.

Výroba syntetických vláken

Nedostatek surovin pro rozvíjející se textilní průmysl (projevující se obzvlášť silně od občanské války v USA roku 1866) vedl v 2. polovině 19. století ke snahám o přípravu syntetických vláken. Myšlenkou vyrábět vlákna, podobně jako housenka bource morušového hedvábí, se člověk zabýval odedávna. Chemický rozbor listů moruše ukázal, že jsou tvořeny celulózou, přírodním polymerem obsahujícím uhlík, vodík a kyslík. Přírodní hedvábí navíc obsahuje dusík. Od zjištění tohoto rozdílu nebylo daleko k myšlence obohatit celulózu atomy dusíku. Působením kyseliny dusičné byl získán nitrát celulózy a z jejího viskózního roztoku bylo možno snadno vytáhnout vlákna zpracovatelná po vysušení textilním způsobem.

Roku 1846 bylo připraveno kolodium (dnes používané v chirurgii jako "tekutý obvaz"), v roce 1883 bylo připraveno první vlákno z regenerované celulosy. První výroba nitrátového hedvábí z nitrocelulózy byla zahájena roku 1891. Nevýhodou tohoto materiálu byla snadná hořlavost. Měďnaté hedvábí (první prakticky použitelná regenerovaná celulosová vlákna) se začalo vyrábět roku 1899. Roku 1892 byly zahájeny pokusy vedoucí k výrobě viskózových vláken.