C V I Č E N Í 2. Index

C V I Č E N Í 2 1. Ekonomické ukazatele sklářského u [1, 2, 3] 2. Vysvětlení pojmu skla [4] 3. Charakteristika pevnosti struktury křemičitých skel (Stevelsovy parametry) [4, 5] 4. Výpočet parametrů z molárního složení skla [4, 5] 5. Význam parametru Y [4, 5] 6. Výpočet parametru Y z hmotnostních a molárních % [4, 5] 1. Ekonomické ukazatele sklářského u k roku 2001 Přesto že převážná část sklářských výrobků směřuje na export, využívá sklářský z velké části surovinové základny v Čechách, tedy převážná část surovin (především písek, soda, vápenec) se těží v tuzemsku. Z toho pramení i náchylnost tohoto odvětví na posilování koruny neboť to není dostatečně vyrovnáváno příznivějším dovozem surovin či polotovarů. Vliv silné koruny se projevil výrazně v roce 2001, kde nastal s ohledem na silnou konkurenci doslova boj o přežití. V podobném trendu pokračoval vývoj i v první polovině roku 2002, kdy došlo k zavírání některých menších provozů, malých firem a omezování výroby. V druhé polovině došlo k mírnému zlepšení, především zvýšením efektivity výroby a v některých závodech se rozjely některé uzavřené linky. Negativní vliv na sklářský by také mělo případné zdražování elektrické energie a zemního plynu, neboť výroba skla je značně energeticky náročná (tavení a chlazení se provádí v pecích vytápěných zemním plynem, elektrickou energií nebo kombinací). Přes tyto obtíže, ale sklářský jako celek neustále roste. a. Vývoj českého sklářství za posledních 11 let V období přechodu na tržní hospodářství neprodělalo sklářství pokles, jako jiné odvětví. Sklářským podnikům se podařilo zřetelně zvýšit kapacity, vývoz a potvrdilo tak pozici významného exportéra. V době transformace významná část podniků přešla do rukou schopných zahraničních vlastníků (Glaverbel Czech - SkloUniun, Avirunion SkloUnion, Splintex Czech Thorax, Vertex ), ale i nezanedbatelný podíl byl privatizován tzv. českou cestou (Preciosa, Crystalex, Sklo Bohemia, ) Obr. 1 a tab. 1 ukazuje vývoj produkce skla v tisíci tunách. Průměrný růst produkce o 5,5 % mezi proti roku 2000 odpovídá dobré konjunktuře i přes posilující korunu. Pravděpodobně jen mírný růst byl i v roce 2002, ale v dalších letech pravděpodobně bude stále docházet ke stagnaci či jen mírnému růstu z důvodu naplnění kapacit (ploché sklo), stagnaci evropských trhů a velké levné konkurenci přicházející z Asie (užitkové sklo). Významný propad v objemu produkce postihl v roce 2001 perspektivní výrobu skleněných vláken, která pravděpodobně doplatila na silný kurz české měny. 1995 1996 1997 1998 1999 2000 Index 2001 01/00(%) Ploché a stavební sklo 295 340 422 435 445 450 0.0 Ploché a stav. Sklo včetně zušlechtění 1066 1169 109.7 Obalové sklo 403 372 393 385 379 416 419 100.7 Ostatní sklo 53 52 39 61 75 85 75 88.2 Skleněná vlákna 21 31 37 51 65 75 67 89.3 Užitkové a osvětlovací sklo 60 80 79 80 78 85 92 108.2 Sklo celkem 832 875 970 1012 1042 1727 1822 105.5 Tab. 1: Produkce skla v hmotnostních jednotkách (tis. tun) 2000 množství [tis. tun] 1 800 1 600 1 400 1 200 1 000 800 600 400 200 Ploché a stavební sklo Ploché a stav. Sklo vč etně zušlechtě ní O balové sklo Ostatní sklo skleně ná vlákna Užitkové a osvě tlovací sklo 0 1 995 1 996 1 997 1 998 1 999 2000 2001 rok Obr. 1: Produkce skla v hmotnostních jednotkách (tis. tun) 1 S k lo c elk em

Index 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 01/00(%) Průmyslové sklo 5.83 6.60 6.61 7.43 8.68 9.37 11.57 13.98 16.51 19.31 20.17 104.5 a. Ploché a stavební sklo 6.47 8.02 10.74 13.10 15.63 16.71 106.9 b. Obalové sklo 2.90 3.55 3.24 3.41 3.68 3.46 94.0 Ostatní sklo a skleněná vlákna 3.14 3.18 2.66 2.96 3.89 4.61 5.58 8.58 10.27 14.71 14.87 101.1 Užitkové a osvětlovací sklo 5.81 5.67 4.95 5.30 6.67 6.29 7.06 7.34 7.80 8.21 8.92 108.6 Sklo celkem 14.78 15.45 14.22 15.69 19.24 20.27 24.21 29.90 34.58 42.23 43.96 104.1 Tab. 2: Tržby za prodej vlastních výrobků (mld. Kč) 50.00 tržby [mld. Kč] 45.00 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 1 5.00 1 0.00 5.00 Prů m yslové sklo a. P loché a stavební sklo b. O balové sklo O s tatní s k lo a skleně ná vlákna Užitkové a osvě tlovac í s klo Sklo celkem 0.00 1 991 1 992 1 993 1 994 1 995 1 996 1 997 1 998 1 999 2000 2001 rok Obr. 2: Tržby za prodej vlastních výrobků (mld. Kč) Tržby za 11 let jsou uvedeny v tab. 2 a na obr. 2. Je zřejmé snížení tempa růstu tržeb všech skupin (u skupiny obalové sklo dokonce pokles o 6%), které se projevilo v celkovém snížení meziročních růstů tržeb. (V agregaci ostatního skla a vláken je také obsažena pro české sklářství významná produkce, kterou je bižuterní výroba polotovarů, která se postupně stala v této skupině dominantní.) Přes snížení tempa růstu tržeb lze očekávat i nadále v následujících letech celkově vyšší růst tržeb než výroby. Růst tržeb se dá očekávat především u plochého a stavebního skla, kde tento růst bude způsoben vyšší přidanou hodnotou na výrobek a zaváděním nového zpracování plochých skel, neboť kapacity jsou již plně vytíženy. Předpokládat se dá i růst tržeb u ostatního skla a skleněných vláken, kde je zahrnuta i bižuterní výroba. Ta spolu s výrobou vláken může zvyšovat kapacity a přidanou hodnotu. Stagnace a možná i pokles je pravděpodobný ve výrobě obalového skla kde je vysoká světová konkurence. Stále nejasný je vývoj užitkového a osvětlovacího skla, ale vývoj za rok 2001 budí mírný optimizmus. Sklářství je z historického hlediska exportním odvětvím a trvalý růst vývozu skla za posledních 11 let to potvrzuje (obr.3 a tab. 3). Největší vzestup je za rok 2000 (28,7%), ale v roce 2001 je to již jen 10,7%. Porovnáním tržeb a vývozu je patrné, že s výjimkou plochého a obalového skla je podíl domácího odbytu nevýznamný. Index 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 01/00(%) Průmyslové sklo 2.64 3.01 4.25 4.56 5.18 5.36 6.14 7.28 8.96 10.84 12.04 111.1 a. Ploché a stavební sklo 4.31 4.87 5.72 7.34 8.77 10.17 116.0 b. Obalové sklo 1.06 1.27 1.58 1.63 2.07 1.87 90.5 Ostatní sklo a skleněná vlákna 0.71 0.89 1.21 1.54 2.52 2.96 3.92 6.22 9.67 14.06 15.99 113.7 Užitkové a osvětlovací sklo 3.16 4.95 5.40 6.27 6.16 6.99 7.89 8.81 8.27 9.73 10.29 105.8 Sklo celkem 6.51 8.86 10.86 12.38 13.85 15.32 17.95 22.30 26.90 34.63 38.33 110.7 Tab. 3: Vývoz (mld. Kč) Dovoz skla byl do roku 1991 zanedbatelný, ale s postupem času nabírá na významu. Za rok 2001 bylo dovezeno za 12 mld. Kč skla. Vzestup dovozu má stále vyšší dynamiku, než vzestup vývozu a v roce 2001 dynamika dovozu (39,7%) překonala dynamiku vývozu (10,7%). Přesto české sklářství dosáhlo v roce 2001 kladného salda ve výši 27,73 mld. Kč, to je ale o 1,4 mld. nižší saldo než v roce 2000. Vývoj počtu zaměstnanců se do roku 1999 celkově snižoval, ale v roce 2000 mírně vzrostl a v roce 2001 se prakticky nezměnila. V průměru v roce 2001 pracovalo ve sklářském u 32 565 zaměstnanců. Produktivita práce (tržby na jednoho zaměstnance) od roku 1991 trvale rostla do roku 2000. V roce 2001 produktivita jen mírně rostla a dosáhla celkově ve sklářství 1 354 tis. Kč/prac. Nejvyšší pak byla ve výrobě 2

plochého a stavebního skla 3838 tis. Kč/prac. Nejnižší v užitkovém a osvětlovacím skle 611 tis. Kč/prac., kde je vcelku stále velký podíl ruční práce. tržby [mld. Kč] 45.00 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 1 5.00 1 0.00 5.00 0.00 Prů myslové sklo a. Ploché a stavební sklo b. Obalové sklo Ostatní sklo a skleně ná vlákna Užitkové a osvě tlovací sklo S k lo c elk em 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 rok Obr. 3: Vývoz (v mld. Kč) Celkově bylo mezi lety 1994 až 2001 proinvestováno 27,7 mld. Kč, tedy průměrně 3,5 mdl. Kč za rok. Za těchto 8 let bylo nejvíce proinvestováno ve výrobě plochého a stavebního skla (9,4 mld. Kč) relativně nejméně (4,1 mld. Kč) bylo proinvestováno do obalového skla. Relativní podíl jednotlivých sklářských oborů v roce 2001 je v tab. 4 a průměrná měsíční mzda v Kč v jednotlivých oborech je uvedena tab. 5. Průměrná hrubá nominální mzda činila v roce 2001 14 635 Kč. Utavená Počet Ivestice Agregace sklovina zaměstnanců Tržby Export Saldo 1994-2001 a. Ploché a stavební sklo 64.2 13.4 38.0 26.5 19.8 33.9 b. Obalové sklo 23.0 5.4 7.9 4.9 4.3 14.8 Ostatní sklo a skleněná vlákna 7.8 36.2 33.8 41.7 42.7 29.3 Užitkové a osvětlovací sklo 5.0 45.0 20.3 26.9 33.2 22.0 Sklo celkem 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 Tab. 4: Relativní podíl jednotlivých sklářských oborů v roce 2001, údaje v % Agregace 2001 Ploché a stavební sklo 19 275 Obalové sklo 16 259 Ostatní sklo a skleněná vlákna 14 256 Užitkové a osvětlovací sklo 12 254 Sklo celkem 15 511 Tab. 5: Průměrná měsíční mzda v Kč Vše tedy svědčí o tom, že sklářský od roku 1994 má konjunkturu, je významným exportérem a dynamicky se rozvíjejícím ovým odvětvím. b. Porovnání sklářského u s jinými odvětvími u v roce 2000 Oproti jiným odvětvím české sklářství za posledních 10 let vykazovalo jako celek růst. Je jedním z nejdynamičtěji se rozvíjejících ových odvětví. Porovnáme-li však podíl skla a keramiky (segment udávaný ve statistikách) na tržbách v roce 2000 (Obr.4), pak patří tento segment nadále k nejmenším. Podobná situace jako v tržbách je i ve vývozu, kde v roce 2000 dominovaly 4 segmenty a to automobilový, elektrotechnický, hutní a strojírenský s podílem 61,6 %. Průmysl skla a keramiky zachoval svůj podíl 4,2% (obr. 5). Agregace skla a keramiky udržuje přední postavení po automobilovém u ve struktuře kladné obchodní bilance (obr.6). 3

automobilový 14.0% dřevozpracující 2.6% ostatní jinde nezahrnutý 4.1% potravinářský 14.3% kožedělný 0.5% papírenský 5.6% zpracování ropy 3.8% hutnictví 15.2% stavebních hmot 2.8% skla a keramiky 3.1% ostatní jinde nezahrnutý dřevozpracující 4.3% 2.1% automobilový 18.2% textilní 4.5% potravinářský 3.3% elektrotechnický 10.4% kožedělný 0.8% strojírenský 7.8% chemický a farmaceutický 6.7% zpracování plastů a gumy 4.7% Obr. 4: Struktura tržeb zpracovatelského u ČR z ové činnosti v roce 2000 papírenský 3.5% zpracování ropy 1.4% chemický a farmaceutický 6.9% zpracování plastů a gumy 4.8% hutnictví 13.7% strojírenský 11.9% stavebních hmot 1.3% skla a keramiky 4.2% textilní 6.5% elektrotechnický 17.3% Obr. 5: Struktura vývozu zpracovatelského u v roce 2000 ostatní jinde nezahrnutý 13.2% dřevozpracující 7.6% textilní 7.4% skla a keramiky 18.7% stavebních hmot 3.3% hutnictví 4.7% automobilový Obr. 6: 45Struktura 1% kladné obchodní bilance ve zpracovatelském u v roce 2000 4

c. České sklářství ve vztahu k Evropské Unii Na evropské produkci skla (EU a turecko) se ČR v roce 2000 podílela takto: Ploché sklo 6,0% Obalové sklo 2,4% Užitkové sklo 7,9% Vlákna izolační i textilní 5,0% Ostatní sklo 6,4% Celkem 3,8 Česká republika je také významným obchodním partnerem EU v obchodu se sklářskými produkty. Na vývozu do EU se ze zemí střední a východní Evropy podílela nejvíce a to 34,8%. Na dovozu z EU jsme se podíleli 20,8% (druzí za Polskem s podílem 32,7%). Vstup České republiky do Evropské Unie by v oboru skla měl proběhnout bez větších problémů, protože tuzemský trh se sledovaným i výrobky je již dnes zcela otevřen. Problém by neměl být ani s harmonizací legislativy, kde již změny byly provedeny s předstihem. Problémy lze očekávat v oblasti cen práce. 2. Vysvětlení pojmu skla Pevné látky mohou být krystalické, ale třeba i ve skelném stavu běžně označujeme jako skla. Tyto látky jsou mechanicky pevné a proto jsou často srovnávány s látkami krystalickými. Vnitřní struktura skel není (oproti krystalické struktuře) pravidelná. Pravidelnost je možné vypozorovat na nižších úrovních struktury ve formě jednoduchých koordinačních útvarů strukturních elementů (v případě skla křemičitého tetraedů [SiO 4 ] 4- ), které se mohou vyskytovat izolovaně nebo ve shlucích s větší nebo menší pravidelností. Mluvíme o uspořádání na malou vzdálenost. U krystalických látek o uspořádání na velkou vzdálenost. Sklo není přechlazenou kapalinou. Vyznačuje se tzv. transformačním intervalem nebo také interval zeskelnění. Látka nad tímto intervalem je nazývána sklovina pod ním je nazývána sklem. Z chemického hlediska se vyskytují skla jak anorganická tak i organická. Organická skla jsou buď přechlazené kapaliny některých sloučenin (alkoholy, fenoly) nebo průhledné organické látky, které vznikají kondenzací či polymerací - nepřesné označení. Nicméně se budeme dále zabývat pouze skly anorganickými a to především skly na bázi oxidů. Proto je zde uveden jen výčet anorganických látek, které mohou sklo tvořit: Prvky (síra, selen a fosfor, arzen za určitých podmínek). Chalkogenidy (soustavy As-S, As-Se, P-Se, Ge-Se). Halogenidy (význam ve výrobě speciálních optických sklech fluorid berylnatý BeF 2 a chlorid zinečnatý ZnCl 2 ). Oxidová (SiO 2, B 2 O 3, P 2 O 5 ) Oxidová skla jsou nejběžnější. Hlavní sklotvorný oxid určuje třídu skla (skla křemičitá, boritá a fosforečná). 3. Charakteristika pevnosti struktury křemičitých skel Volné vazby Křemík Kyslík Obr.1: tedraedr [SiO 4 ] 4- X Y Z R střední počet nemůstkových kyslíků na čtyřstěn (obecně polyedr) střední počet můstkových kyslíků na polyedr střední počet všech kyslíků na polyedr (tj. koordinační číslo síťotvořiče) poměr celkového počtu kyslíků k celkovému počtu síťotvořičů (křemíků) Mezi těmito čtyřmi strukturními parametry platí následující vztahy: 5

X + Y = Z X + 1 Y = R 2 X = 2.R - Z Y = 2.Z Jsou-li základními polyedry čtyřstěny (např. SiO 4-4 ) je hodnota Z = 4. Parametr R lze snadno vypočítat z molárního složení skla. Jsou-li známy hodnoty parametrů Z a R, je možné pomocí výše uvedených vztahů vypočítat parametry zbývající, tedy X a Y. 4. Výpočet parametrů z molárního složení skla Viz. skripta [4] s. 11. 5. Význam parametru Y Střední počet můstkových kyslíků na polyedr (tedy hodnota parametru Y) má značný vliv na řadu vlastností skla. Ze strukturního pohledu je zřejmé, že rostoucí hodnota parametru Y představuje pevnější a kompaktnější propojení polyedrů ve struktuře skla, což může znamenat například to, že sklo podobného složení, ale s vyšší hodnotou parametru Y má vyšší tavicí teplotu, tepelnou roztažnost. Složení skla Y Tavicí teplota [ 0 C] α.10 7 [ 0 C -1 ] SiO 2 4 2000 7 Na 2 O.2SiO 2 3 1250 146 Na 2 O.SiO 2 2 1050 220 α střední lineární součinitel teplotní roztažnosti [Hodnoty parametru Y nemusí vycházet jako celá čísla!] 6. Výpočet parametru Y z hmotnostních a molárních % Z výpočtu hmotnostních procent jednotlivých oxidů z minulého cvičení pro sklo typu: 2Na 2 O.CaO.6SiO 2 máme: a) Hmotnost jednotlivých oxidů: Na 2 O 2.23 + 16 = 62 2Na 2 O 124 CaO 40 + 16 = 56 SiO 2 28 + 2.16 = 60 6SiO 2 360 Při vyjádření v kg je dané sklo tvořeno 124 kg Na 2 O, 56 kg CaO a 360 kg SiO 2 b) Hmotnostní procenta: Množství jednotlivých oxudů se sečtou a podíly jednotlivých oxidů se vyjádří hmotnostními procenty. 124 + 56 + 360 = 540 (100 %) Na 2 O 23,0 % hmotn. CaO 10,4 % hmotn. SiO 2 66,6 % hmotn. c) Provede se přepočet % hmotn. na molární podíly (vydělením mol. hmotností): Na 2 O 23,0 : 62 = 0,37 CaO 10,4 : 56 = 0,19 SiO 2 66,6 : 60 = 1,11 1,67 d) Přepočtením na 100 se vypočítají molární %: SiO 2 66,47 % mol. CaO 11,38 % mol.. Na 2 O 22,15 % mol. e) Výpočet parametru R z molárních %: složka kyslík křemíky (síťotvořiče) 66,47 SiO 2 132,94 66,47 11,38 CaO 11,38-22,15 Na 2 O 22,15-166,47 66,47 f) výpočet parametrů X a Y Z = 4 R = 166,47 : 66,47 = 2,5044 (Jde nám o poměr mezi množstvím kyslíku a síťotvořičů.) parametr X = 2R Z = 5,0088 4 = 1,0088 parametr Y = Z X = 4 1,0088 = 2,9911 3 6

Porovnejme výsledek s příkladem 1 (probráno na cvičení), kde jsme vypočítali parametr z molárního složení. Výsledek je prakticky stejný, tedy Y=3. [1] Asociace sklářského a keramického u. Výroční zpráva 2000. Praha, 2001 [2] SMRČEK A. Z našich závodů, České sklářství a keramika v roce 200 výroční zpráva asociace. Sklář a keramik, 2001, roč. 51, č.10, s. 295-298. ISSN 0037-637X [3] Trendy, evropské sklářství v roce 2000. Sklář a keramik, 2001, roč. 51, č.10, s. 290-295. ISSN 0037-637X [4] KLEBSA V. Základy technologie skla pro hospodářskou fakultu. Liberec: Technická univerzita v Liberci, 2002. ISBN 80-7083-556-7 [5] KLEBSA V. Technologie skla a keramiky I. - Sklo. Liberec: VŠST, 1981. Připravil: Ing. Vlastimil Hotař, Katedra sklářských a keramických strojů, Technická univerzita v Liberci 7