Как делают стеклянную посуду видео для детей

История стекла

В этой статье описывается история возникновения стекла и развития стекловарения в мире от времен Древнего Египта до наших дней. Особое внимание уделено методам производства оконного стекла, использовавшимся в различное время.

Происхождение стекла

Изготовление листового стекла началось около 2000 лет назад. Но до его появления уже существовали основные приемы работы с расплавленным стеклом и разнообразная техника изготовления несложных изделий из стекла в виде бус, сосудов и браслетов.

Возникновение древнего стеклоделия восходит примерно к III тыс. до н. э. К этому периоду древними мастерам создан новый материал – стекло. Создание стекла по масштабам открытия — колоссальное научно-техническое достижение, его появление в истории техники и культуры может быть сопоставлено с открытием металлов, керамики и металлических сплавов.

Как, где, когда и кто начал делать искусственное стекло? На этот вопрос существуют разные версии. Стекло – искусственный материал, который создан человеком, но известны и природные стекла — обсидианы, которые образуются в магматических расплавах при высоких температурах во время извержения вулканов и падение метеоритов. Обсидианы представляют собой полупрозрачные черные стекла, обладающие высокой твердостью, и коррозионной стойкость и использовались в древности в качестве режущего инструмента. Некоторые считают, что именно обсидианы толкнули человека на создание их искусственных аналогов, однако области распространения природных и искусственных стекол не совпадают. Наиболее вероятно, что представления о стекле развивались в тесной связи с изготовление гончарных изделий и металлообработкой. Возможно, на ранних стадиях стеклоделия древние мастера увидели аналогии в свойствах стекла и металлов, которое и определили технологические приемы обработки стекла. Признав стекло аналогичным металлу (пластичность в горячем состоянии, твердость в холодном), древние создали возможность перенести в стеклоделие приемы обработки металлов. Таким путем были заимствованы тигли для варки стеклянной массы, формы для отливки изделий, технологические приемы горячей обработки (литье, сварка). Этот процесс происходил постепенно, особенно на первых этапах, настолько различны по своей природе стекло и металл.

Наиболее ранняя «теория» происхождения стекла – предложена римским ученым Плинием Старшим в «Естественной истории»:

«Однажды, в очень далекие времена, финикийские купцы везли по Средиземному морю груз добытой в Африке природной соды. На ночлег они высадились на песчаном берегу и стали готовить себе пищу. За неимением под рукой камней обложили костер большими кусками соды. Поутру, разгребая золу, купцы обнаружили чудесный слиток, который был тверд как камень, горел огнем на солнце и был чист и прозрачен как вода. Это было стекло».

Рассказ этот мало достоверен, даже сам Плиний начинает его cловами «fama est…..» или «по слухам…», потому что образование стекла при температуре пламени костра на открытом пространстве произойти не может. Всего вероятнее предположение немецкого ученого Вагнера, который связывает появление стекла с получением металлов. В процессе плавления меди и железа образовывались шлаки, которые могли под действием тепла превращались в стекло. Сейчас трудно установить, как именно было изобретено стекло, но без сомнений это открытие было случайным.

Самые древние изделия имели только стекловидный слой на поверхности фаянса, и найдены в гробнице фараона Джосера (III династия Древнего царства в Египте, 2980-2900 г.г. до н.э). Образцы стекла в виде слитков, датируемые XXII-XXI вв. до н. э., обнаружены при раскопках в области Древнего Двуречья.

Стеклоделие в Древнем Египте и Месопотамии

Наиболее ранние археологически известные стекольные мастерские датируются серединой II тыс. до н. э. Необходимо отметить, что сначала был получен сам материал (стекло), а затем осознается его новизна, и раскрываются его свойства. Приемы обработки нового материала подбираются применительно к его свойствам: вытягивание, сгибание, накручивание. Лишь со временем были подобраны и приспособлены и другие приемы: литье, прессование, обкатка.

История стеклоделия начинается с изготовление бус. Новый материал нашел свое применение в непроизводственной сфере, и изделия из него приравнивались к ценностям благородных камней и самоцветов. К древнейшими изделиями из стекла считаются стеклянные бусы царицы Хатшепсут, которая правила Египтом в 1525-1503 гг. до н. э. и стеклянный кубок, имеющий иероглифическую надпись с именем фараона Тутмоса III, относящийся ко времени Нового царства.

К середине II тыс. до н. э. стеклоделие сложилось в основных чертах почти одновременно в разных очагах древнейших цивилизаций Египте и Месопотамии. Единственным источником, на основании которого можно судить о становлении и начальных этапах истории стекла и его происхождении являются готовые изделия: бусы, вставки, сосуды. Как считают ученые, бусы для египтян выполняли функцию амулетов.

Начиная с середины VIII в. до н. э. набор найденных находок расширяется и к бусам и сосудам прибавляются перстни, браслеты, ритуальная и туалетная посуда, которых стали находить не только в районе Средиземноморье, но и на Кавказе и Западной Европе. Значительно повышаются декоративность и сложность найденных изделий. Техника изготовления изделий усложняется, мастера наряду с формовкой, навивкой и литьем, освоили и другие приемы работы с расплавленным стеклом: резание, гравировку, шлифовку, полировку и прессование в формах, различных по конструкции и материалу. Технические приемы обработки стеклянной массы сопровождалось усложнением инструментария и оборудования мастерской.

Изобретение процесса выдувания стекла

К началу римского периода стеклоделием был накоплен весьма большой производственный опыт и знания, чтобы сделать подлинный переворот в области технологии изготовления изделий из стекла.

Первой «революцией» в стекловарении считается изобретение метода выдувания стекла. Процесс выдувания изделий из расплавленной стекломассы начался с важнейшего изобретения – стеклодувной трубки сирийскими мастерами между 27 г. до н. э и 14 г. н. э. С открытием процесса выдувания стеклянных изделий Сирия на целые сотни лет становится крупнейшим центром стеклоделия. Изобретение выдувания привело к рождению нового качества и составило основу не только древнего, но и современного методов изготовления стеклянной посуды, а впоследствии и оконного стекла

Выдувание – ранее вспомогательная операция, в римское время стало использоваться как самостоятельный прием. После набора стекломассы на стеклодувную трубку мастер выдувал исходную заготовку в деревянную форму и получал различные стеклянные полые изделия в виде кувшинов, банок, кубков флаконов. Наряду с простой посудой мастера выполняли и декоративные уникальные предметы, украшенные нитями и накладом из цветного стекла.

Первое оконное стекло

Первое оконное, по настоящему плоское стекло впервые появилось значительно позже, в Древнем Риме. Оно было обнаружено при раскопках Помпеи и датируется годом извержения вулкана Везувий, 79 г. н. э. Оконное стекло получали методом литья на плоскую каменную поверхность. Конечно, качество стекла при этом сильно отличалось от современного. Это стекло было окрашенным в зеленоватые тона и матовым (бесцветное стекло в то время изготавливать еще не умели), содержало большое количество пузырей, что говорило о низкой температуре варки, и было довольно толстым (около 8-10 мм). Но, тем не менее, это был первый случай применения стекла в архитектуре, что дало значительный толчок к дальнейшему развитию стекловарения и распространению стекла по всей Европе.

Краун процесс

2-я революция в стекловарении произошла приблизительно в начале II в., когда сирийские мастера изобрели совершенно новую для тех времен технологию производства плоского стекла – краун (crown) или как его в России называли лунный способ. Это идея возникла, возможно, при выдувании больших плоских тарелок. Стекло изготавливались методом выдуванием больших пузырей, которые на следующей стадии отделялись от стеклодувной трубки, и прикреплялась к другой трубке — понтии. После интенсивного вращения на понтии, исходная заготовка под действием центробежных сил утончалась и превращалась в плоский круглый диск (см. рис.). Диаметр этого диска мог достигать 1,5 м. Из него уже после охлаждения вырезали куски стекла квадратной и прямоугольной формы. Центральная часть диска имела утолщение – след от понтии, который назывался «бычьим глазом». Как правило, эта часть диска не использовалась и шла на переплавку, однако, в некоторых средневековых зданиях эти кругляшки до сих пор сохранились (см. рис.).

Эта технология позволяла получать стекло довольно хорошего для тех времен качества, практически без искажений. Неудивительно, что эта технология просуществовала вплоть до середины XIX века. Так, известный всем и один из старейших в мире производителей стекла — английская компания Пилкингтон (Pilkington) полностью прекратил использовать краун процесс только в 1872 г.

Однако существовала и проблема — ограничение по размерам. С помощью краун процесса невозможно было получить стекло большого размера. Поэтому на протяжении многих лет в разных странах Европы осуществлялись попытки усовершенствования этой технологии, что привело к созданию нового метода производства стекла – метода выдувания цилиндров.

Производства оконного стекла цилиндрическим способом

В целом этот метод был очень похож на краун процесс, но при этом стеклодув набирал стекло из горшка в несколько приемов и раздувал заготовку (пульку) в форму цилиндра при постоянном вращении. Для формования цилиндрической формы мастер раскачивал заготовку в специальной прямоугольной яме. После затвердевания заготовки, суженные концы отделяют специальным нагретым крюком. Затем внутри охлажденного цилиндра делают продольный разрез и выправляют в плоские листы в особых “правильных печах”, где цилиндры постепенно разогреваются до размягчения на плоских основаниях их глины и разглаживаются в лист деревянной чуркой, закрепленной на железный стержень. К концу XIX века для выдувания цилиндров стали использовать воздушные насосы, а вскоре появился и метод механического вытягивания цилиндров (см. рис.).

Применение более эффективного метода производства оконного стекла позволил увеличить размер листового стекла и снизить количество отходов стеклянного боя. Так, установленные в 1910 году на одной из английских фабрик Пилкингтон (Pilkington) воздушные машины американского инженера Джона Любберса (John H. Lubbers) позволили получать стеклянные цилиндры длиной до 13 м и диаметром до 1 м.

Производство оконного стекла методом вытягивания из расплава

Уильям Кларк из Питтсбурга первый предложил способ производства листового стекла вытягиванием со свободной поверхности расплав. В 1857 г. он представил английский патент, согласно которому, формование плоского листа осуществляется медленным вертикальным вытягиванием затравки с поверхности расплава. В течение последующих 50 лет старались решить основную проблему – сужение ленты стекла при вытягивании, но все попытки были неудачными.

В 1871 году бельгийский изобретатель Ф.Вэллин (F.Vallin) получил французский патент (№ 91787) на производство оконного стекла механическим вытягиванием стекла. Для непрерывной подачи расплава он предложил систему горшков, которые связаны между собой трубкой, так что стекломасса из одного горшка поступала в другой. В последний большой овальный горшок, который был заключен в трубу, опускалась металлическая пластина (затравка). Формование плоского листа происходило при движении этой пластины вверх. В трубе также располагались по бокам стекла воздушные трубки с отверстиями для охлаждения стекла. Лист стекла поддерживался роликами, покрытыми асбестовой тканью. Вытягивание стекла может происходить в двух направлениях: вертикальном и горизонтальном. В последнем случае предусматривался специальный металлический валок. Вэллин был гениальным изобретателем и предложил практически все основные элементы механического вытягивания, которые в 20 столетии будут применяться во всех способах вытягивания стекла. В то время, когда ванные печи были неизвестны, он представил систему стекловаренных горшков, в которых осветленная стекломасса поступала снизу по трубкам из одного горшка в другой, до основного, из которого происходило вытягивание стекла. Эта система непрерывной подачи расплава стала основой появления ванных стекловаренных печей. В 1890 году Вэллин основал в Гифорсе компанию по производству оконного стекла механическим вытягиванием.

В 1905 году бельгийский инженер Эмиль Фурко (Emile Fourcault) предложил свой способ вертикального вытягивания стекла. При этом старейшем способе (ВВС) используется шамотная лодочка, из щели которой под действием гидростатического давления вытекает постоянный поток стекла. Скорость вытягивание можно регулировать глубиной погружения лодочки. Лента стекла из лодочки поступала в шахтную камеру, где с двух сторон находятся водо-охлаждаемые трубки, и далее по роликам поступала в печь отжига. Для предотвращения сужения ленты по краям ленты были установлены бортоформующие ролики и охлаждаемые трубки. Толщина ленты стекла определялась скоростью вытягивания и температурой в зоне вытяжки («луковицы»). Первые машины Фурко для вытягивания листового стекла были установлены в Бельгии и Чехии в 1913 году. Производительность 11 машин, установленных на одной ванной печи, составляла 250 тонн стекла в день.

Процесс вытягивания стекла позволил производить дешевое оконное стекло с огненно-полированными поверхностями Основной дефект тянутого стекла появляется при формовании (вытягивании) и связан с нарушением плоскостности стекла. Такие нарушения приводят к оптическому эффекту линзы и искажению изображения. Тянутое (машинной выработки) оконное стекло широко применялось в строительстве для остекления окон и теплиц.

Производство оконного стекла методом литья и шлифования

Как уже говорилось выше, и краун процесс и метод выдувания цилиндров, да и метод ВВС имели ряд недостатков, связанных либо с наличием оптических дефектов и искажений, либо с невозможностью получить листы стекла большого размера. Поэтому как альтернатива с начала XIX века в Европе использовался также еще один способ производства методом литья и последующего отжига литого прокатного стекла. В нем горшок с расплавленным стеклом выливался прямо на разливочный стол и прокатывался роликами. Для отжига применялась специальная печь с несколькими рядами полок, позволяющая увеличить загрузочную мощность. Прокатное стекло могло быть изготовлено любого требуемого размера и толщиной 3-6,5 мм. Этим методом изготавливали цветное и бесцветное узорчатое стекло, а также большие листы неполированного оконного стекла. Особой популярностью пользовалось узорчатое цветное стекло для остекления окон в церквях и соборах.

В дальнейшем с появлением потребности в более качественном стекле на финальном этапе стали применять абразивную обработку поверхностей стекла. В то время это был трудоемкий, длительный и многоступенчатый процесс, который включал перемещение горшка с расплавом стекла, отливку и раскатку в лист, отжиг, шлифовку и полировку. Время обработки стекла составляло около 17 часов.

В начале XX века рост автомобильной промышленности стимулировал развитие более эффективных высокопроизводительных методов производства полированного стекла. Одним из пионеров этого метода была также компания Пилкингтон (Pilkington), которая в 1923 году совместно с компанией Форд Моторс разработала и запустила непрерывный процесс производства прокатного стекла. Расплав стекла плавился в ванной печи и через сливное устройство непрерывным потоком проходил через водоохлаждаемые валы и прессовался до заданной толщины. Основная проблема заключалась в получении качественного расплава в ванной печи. В 1925 году этот метод был дополнен машиной для односторонней шлифовки и полировки. Следующим шагом к автоматизации производства была разработка машин для двухсторонней шлифовки и полировки стекла. После долгих экспериментов и трудных сборочных работ первая поточная линия производства полированного стекла была запущена на фабрике Пилкингтон в Донкастере (Великобритания) в 1935 году. Непрерывная лента стекла длиной 300 м двигалась со скоростью 66 м/час и обрабатывалась одновременно с двух сторон огромными плоскими шлифовальными дисками. Введение этой технологии явилось наиболее значительной разработкой в длинной истории производства полированного стекла.

Более дорогое полированное стекло обладало хорошим оптическим качеством, и с успехом использовалось для остекления зданий, витрин, транспорта, изготовления зеркал. Но процесс производства полированного стекла всегда отличался большой энергоемкостью, высокими операционными и капитальными затратами. Отходы стекла при шлифовке и полировке доходили до 20%. Так, например, производственная линия двухстороннего непрерывного шлифования и полировки компании Пилкингтон (Pilkington) в Коули Хилл (Великобритания) в 1944 году, включая стекловаренную печь, лер, станки для шлифовки и полировки растягивалась на более чем 430 м. Современники замечали с гордостью или сожалением, что производственная линия была на 21 м длиннее самого большого в то время океанского лайнера «Queen Mary».

К середине XX века назрела необходимость использования новых более простых и дешевых методов производства высококачественного стекла.

Переход на новые способы производства оконного стекла – флоат-процесс

Заслуга создания революционного способа производства полированного стекла (флоат процесс) принадлежит Сэру Аластару Пилкингтону (Alastair Pilkington).

Лайонел Александр Бетин (Аластар) Пилкингтон родился в 1920 году, после окончания школы в Шерборне поступил в Тринити Колледж в Кембридже, где получил свою первую научную степень в области механики. Во время войны он покинул университет и поступил на службу в Королевскую артиллерию. Участвовал в военных действиях в Греции и на Крите. После освобождения из плена в конце войны, он вернулся в Кембридж для продолжения учебы и решил продолжить карьеру как гражданский инженер. В марте 1947 году он был назначен техническим помощником на фабрике листового стекла Пилкингтон, а через два года выполняет обязанности производственного менеджера на фабрике в Донкастере. В 1952 году Аластар возвращается в Сент-Хеленс, и под его руководством начинаются экспериментальные работы над разработкой флоат процесса. В результате первых экспериментов, он предложил для формования и транспортировки ленты стекла использовать расплав металла. В 1953 году на первой опытной установке был изготовлен образец флоат-стекла (float-glass) шириной 300 мм. В 1955 году на новой экспериментальной установке было получено флоат-стекло шириной 760 мм, и правление Пилкингтон принимает смелое и рискованное решение о строительстве производственной флоат линии (float-line) шириной 2540 мм. Компания надеялась на успех, но в тоже время понимала, что в случае неудачи финансовые потери будут составлять миллионы фунтов. С другой стороны, успешный запуск линии гарантировал значительный и революционный скачок в технологии листового стекла за всю длительную историю производства стекла.

Производственная линия, работающая по флоат-методу, была введена в Коулей Хилле (Великобритания) 6 мая 1957 года. Многие в то время не верили в новый процесс, и говорили, что эта линия не произведет даже 1 m² стекла. Только через 14 месяцев было получено первое качественное флоат-стекло (float-glass) толщиной 6,5 мм, и 20 января 1959 года компания Пилкингтон официально опубликовала пресс-релиз, в котором представила флоат-процесс следующими словами:

«Флоат-процесс является наиболее фундаментальным, революционным и важным достижением в производстве стекла в 20 столетии»

В соответствии с разработанной компанией Пилкингтон (Pilkington) флоат-способом стекломасса из студочного бассейна при температуре 1100°С непрерывной лентой поступает из стекловаренной печи на поверхность расплавленного олова. Лента выдерживается при достаточно высокой температуре для удаления всех дефектов и неровностей на поверхности стекла. Так как поверхность расплавленного металла является идеально ровной поверхностью, то стекло приобретает “огненно-полированную” блестящую поверхность, которая не нуждается в дальнейшей шлифовке и полировке. При проведении экспериментов установлено, что расплавленная стекломасса не растекается бесконечно на поверхности расплавленного олова. Когда силы тяжести и поверхностного натяжения уравновешиваются, лента приобретает равновесную толщину около чуть меньше 7 мм. Для получения ленты стекла различной толщины были созданы методы, основанные на регулировании вязкости стекла в зоне формования и величины растягивающего усилия. Если необходимо получить толщину ленты стекла больше 7 мм, то ее сжимают несмачивающими бортовыми ограничителями.

В начале работе возникла проблема выбора расплавленного металла, который должен находиться в жидком состоянии в пределах температурного интервала от 600 до 1050°С, иметь низкие значения давления паров, а величина плотности должна быть выше, чем стекла. Исследования показали, что всем этим требованиям соответствует олово, которое почти не взаимодействует со стеклом, и является вполне доступным и дешевым продуктом. Но олово при высоких температурах окисляется кислородом с образованием оксидных соединений. Поэтому, чтобы исключить окисление поверхности расплава олова, во флоат-ванне необходимо создавать инертную атмосферу азота с малой добавкой водорода. После формования лента стекла охлаждается до 620°С и транспортируется в печь отжига.

Вклад участников

Толстов Илья

Среди выдающихся изобретений человечества стекло, без преувеличения, занимает одно из первых мест. Изделия из стекла представлены во всех сферах нашей жизни. Лампочки, откуда по вечерам льется приятный свет, вазы с любимыми цветами, окна домов, поездов и автомобилей, из которых мы с восторгом и радостным удивлением смотрим на окружающий мир с первых дней жизни, — это лишь малая частичка того, что сделано из стекла. По назначению стекла делятся на строительное, тарное, сортовое, техническое и другие. В свою очередь строительное делится на оконное, стеклянные блоки, узорчатое. Тепло и уютно в домах с остекленными балконами и лоджиями. Компания Окнатек http://lobnya.oknatek.ru/assortment/osteklenie-balkonov/ осуществляет профессиональное остекление балконов и другой спектр высококачественных услуг по доступным ценам. Стекло — уникальное вещество, являющееся одновременно жидким по структуре (аморфным) и твердым, не имеющим кристаллической структуры. При комнатной температуре это — твердый, прозрачный, хрупкий материал, который остается таким до роста температуры до 400. Стекло не имеет определенной точки плавления, переход из жидкого состояния в твердое и наоборот происходит в широком температурном диапазоне.

Существуют природные и искусственные (созданные человеком) стекла. Согласно находкам археологов, секреты изготовления стекла были известны людям более полусотни столетий назад. Справедливости ради заметим, природным стеклом, гениальным изобретением матушки-Природы, человек научился пользоваться еще в каменном веке. Это было непрозрачное, твердое, почти черное стекло вулканического происхождения. Среди природных стекол, используемых человеком для изготовления рубил, ножей, наконечников для стрел, копий и т.п., были тектиты и обсидианы.

Трудно доподлинно назвать дату и место зарождения стеклоделия. Многие исследователи считают, что первое стекло изготовили в Месопотамии свыше 5 тыс. лет назад. Образцы стекла, остатки печей, тиглей для плавки стекла, найденные в Египте, свидетельствуют о высоко развитом здесь стеклоделии в 16-14 веках до н.э. Возраст стеклянных изделий, обнаруженных на территории юго-восточной Азии, в Японии, относится к другому тысячелетию до н.э. Существует предположение, что появлению стекла человечество обязано случаю. Так, для обжига изделий из глины люди использовали вырытые в песке печи-ямы. В качестве топлива использовали дерево, солому, тростник, после сгорания которых получалась зола (щелочь). При нагревании зола образовывала на стенках горшков глазурь, которая стекала на дно ям, смешиваясь с песком. Смесь песка с золой, содержащей до 40% щелочи, образовывала стекловидную массу. По одной из версий появлению стекла мы обязаны финикийским морским купцам. Во время стоянок они разводили на морском берегу костры, чтобы приготовить еду. Куски извести служили подпоркой для горшков. При нагревании песка, извести происходила реакция, в результате чего получалась стекломасса. Исходя из вышесказанного, сырьем для получения стекла служили кварцевый песок, известь и щелочь (зола). Помимо основных компонентов, использовались разные добавки, придающие стеклу цвет и иные свойства (соединения меди, кобальта и т.д.). На первых этапах стеклоделия славился сирийский песок без окислов железа. Осколки стекла, обнаруженные в Сирии, подтверждают факт развития здесь стеклоделия еще 2500 г. до н.э.

Начало развития стеклоделия в Европе было положено Римом, завоевавшим Египет и перенявшим у египтян секреты производства стекла. На рубеже новой эры Рим становится центром стеклоделия. Здесь впервые, применив способ выдувания, начали делать диски небольших размеров, которые вставляли в переплеты решеток в качестве оконных стекол. В конце первого столетия стеклоделием успешно занимались ремесленники Германии, Британии. После распада Римской империи искусство стеклоделия вместе с лучшими мастерами перекочевало в Византию, где большого развития получила такая сфера стекольного производства, как мозаика. После завоевания крестоносцами Византии (1204) часть ее территории вместе с мастерами-стеклоделами отошла к Венеции, где начинает активно развиваться стекольное дело. В конце 13 в. на о. Мурано, рядом с Венецией, появляются стеклодельные мастерские. С каждым столетием ширится слава мастеров-стеклодувов, возрастает ценность венецианского стекла. Только в XVII веке венецианские мастера вынуждены были уступить свои лидирующие позиции английским мастерам. Большую роль в этом сыграл новый способ производства стекла, в которое стали добавлять оксид свинца. Свинцовый хрусталь обладал отличными светоотражающими свойствами, красивым звоном, на него свободно наносилась глубокая гравировка.

В конце XIX столетия стеклоделие шагнуло на более высокий уровень, началось производство стекла в промышленных масштабах. Среди ученых и изобретателей, сыгравших огромную роль в развитии стекольного производства, — ученые Отто Шотт, Э.Эбби, изучавшие какое влияние оказывают различные химические элементы на показатели и свойства стекла; изобретатель ванной печи непрерывного действия Фридрих Симменс; изобретатель машины-автомата для выдувания бутылок — американец Майкл Оуэнс. Настоящим прорывом в стекольной промышленности стал метод Фурко, предложившего (1905 г.) вертикальное вытягивание стекла постоянной ширины из стекловаренной печи. В 1914 г. Э.Бишеруа представил более усовершенствованный метод — протягивание стеклянного полотна между двух роликов. В 1959 году А.Пилкингтон запатентовал флоат-метод, предусматривающий пропускание стекла из печи плавления через ванну, наполненную расплавленным оловом, в виде плоской горизонтальной ленты с последующим охлаждением и отжигом. Среди основных преимуществ метода: отличное качество исключительно ровной поверхности; стабильная толщина; не требуется шлифовка и полировка стекла; нет оптических дефектов; рост уровня производительности. Сегодня флоат-стекло — наиболее распространенный тип стекла в мире. Оно может быть тонким (2 мм), толстым (25 мм), прозрачным, окрашенным, со специальным покрытием, его наибольший размер составляет 6 м х 3,21 м.

Стекло: история материала

Что? Где? Когда?

На нескромный вопрос, каков же точный возраст стекла, затрудняются дать ответ даже маститые ученые. Наиболее древние фрагменты стеклянных изделий, обнаруженных при археологических раскопках, датируются 3 тысячелетием до нашей эры. Однако это рукотворные предметы, а опыт использования обсидиана — природного черного вулканического стекла (а по версии поклонников «Игры престолов» — стекла драконьего) — был известен человечеству со времен каменного века. Историки едины во мнении, что стекло стало продуктом побочного производства (по одним данным — вследствие обжига керамики, по другим — в ходе обработки бронзовых и медных изделий), что объясняет трудности с точным определением местности, где зародилось стеклоделие.

Обсидиант — наконечники древнего оружия.

Ареалом возникновения считается сирийское побережье, Месопотамия, Финикия или Древний Египет, но конкретнее указать не представляется возможным — между данными территориями было налажено слишком тесное взаимодействие. Существует и передававшаяся из уст в уста легенда, изложенная в своем труде «Естественная история» древнеримским ученым Плинием Старшим, что стекло было получено волей случая, когда финикийские торговцы, разложив костер для приготовления ужина на кусках селитры, вместо песка и золы с удивлением обнаружили утром переливающуюся на солнце прозрачную субстанцию. Исходным материалом для создания стекла действительно служили песок, известь и органическая (зола) или неорганическая (сода) щелочь. Однако ни один из множества позднее поставленных опытов реальности изложенных Плинием событий подтвердить так и не смог.

По следам былых эпох

Желание преображать себя было свойственно и древнему человеку, поэтому нет ничего удивительного в том, что одними из первых обнаруженных стеклянных артефактов стали украшения. Именно бусы (ожерелье из неровных зеленовато-черных осколков) были обнаружены при раскопках погребения царицы Хатшепсут — не менее легендарной правительницы Египта, чем знаменитая Клеопатра, а уникальные по красоте и химическому составу бусины возрастом около 4 тысяч лет с глазовидным рисунком — в ходе исследований погребений на территории Индии, Кореи и Японии.

царица Хатшепсут

Бусины из стекла. Древний Египет

Поначалу стекло окрашивали путем добавления в состав различных составляющих. Медь придавала материалу голубой, лазурный цвета, сочетание меди и железа позволяло получить оттенок глубокой зелени, кобальт наделял изделие насыщенным синим, а марганец — изумительными розово-фиолетовыми оттенками. Для создания необходимого эффекта использовалось не только изменение состава на этапе производства, но и постпроизводственная обработка — роспись золотом и эмалевыми красками, привнесенная в стеклоделие арабскими мастерами.

Красители стекла.

Египтяне использовали стекло не только как основу декоративных украшений или для производства посуды (самым знаменитым творением мастеров Древнего Египта является стеклянная чаша фараона Тутмоса III), но и в ритуальных целях. Бусины отчасти и в целом стекло применяли для создания различного рода амулетов, в том для изображения священного для египтян жука — скарабея. О важности стекла и почитании процесса его творения свидетельствовали и фрески, найденные при раскопках одной из пирамид, датируемой XV веком до нашей эры.

Чаша фараона Тутмоса III

Особую роль стекла в ритуальных процессах подтвердили и раскопки древних храмовых комплексов Карнака и Луксора. Перед жертвенным алтарем, у которого отправлялись религиозные обряды, были обнаружены высеченные в камне глубокие дорожки шириной до 50 см. Найденные на дне многочисленные осколки стекла и отраженный на колоннах процесс общения жрецов с богами дали однозначное объяснение их предназначению. Наполненные осколками стекла дорожки использовались для достижения высшей степени экзальтации и религиозного экстаза.

За семью печатями

Несмотря на то, что к XV веку до нашей эры стекло перестало быть чем-то диковинным, хотя и оставалось предметом роскоши, технологии для производства прозрачного стекла, требовавшего высокой температуры, открыли только к IX веку до Рождества Христова. У каждого региона была своя специфика, свой перечень используемых материалов, позволявших получить тот или иной узнаваемый оттенок, создать уникальный стиль созданного изделия. Технология и нюансы процесса держались в строжайшей тайне и передавались исключительно из уст уста от мастера к его ученикам в течение многих веков. Первое письменное «руководство» по стеклоделию датировалось 650 годом до нашей эры и хранилось в древнейшей из известных человечеству библиотек ассирийского царя Ашшурбанипала, дойдя и до наших дней.

Открытие, которое изменило все

Постепенно техника стеклоделия значительно усложнилась, а мастера, к пущей радости своих заказчиков, начали активно осваивать и иные формы, помимо амулетов, бус и кубков — перстни, браслеты, разнообразные предметы обихода, в том числе декоративные и бытовые. Значительно возросли эстетические требования к изделиям, и расширился спектр технических приемов обработки стеклянной массы (формовка, литье, навивка, резание, гравировка, полировка и т.д.). Одним словом, к концу I века до нашей эры был накоплен колоссальный опыт, давший толчок к поистине революционному открытию в истории стекольного дела — изобретению стеклодувной трубки, благодаря которой стало возможным создание любых желаемых форм.

Стеклодувная трубка

Стеклодувная трубка появилась в Сирии на рубеже I века до н.э. — I века н.э. И именно это обеспечило государству заслуженную славу флагмана в стеклоделии на многие столетия вперед. Благодаря политике Римской империи, под чьим протекторатом Сирия находилась на тот момента, это открытие получило широкое распространение во всех римских провинциях и привело к феноменальному расцвету стеклодувного дела. Выдающимся произведением этой эпохи, дошедшим до наших дней, стала хранящаяся в Британском музее Портлендская ваза. Уникальный шедевр выполнен из двухслойного стекла насыщенного темного синего и непрозрачного белого оттенков, последний из которых представлен непревзойденным по тонкости работы рельефом семи фигур богов и смертных, выполненных методом резьбы.

Портлендская ваза

Однако, Портлендская ваза — штучный эксклюзивный товар. Но и среди производившихся партиями изделий в римскую эпоху было то, что и по сей день остается неотъемлемой составляющей нашей жизни, — оконное стекло и плитка для облицовки стен. Рим также подарил миру смальту — цветное стекло с добавлением оксидов различных металлов, ставшее основой знаменитых римских мозаичных панно.

Древняя мозаика

После распада Римской империи пальму первенства в выплавке смальт перехватила Византия, где мозаика повсеместно использовалась в архитектуре — от внутреннего убранства частных домов и отделки их фасадов до оформления храмовых комплексов. Византийские мастера довели производство смальт до высочайшего уровня, создав более ста вариантов цветовых оттенков.

Нет предела совершенству

Святая Троица европейского стеклоделия — Италия, Чехия, Британия. Каждая из этих трех стран привнесла в стеклоделие нечто настолько индивидуальное, что изменила само представление о стекле.

Остров Мурано

Венеция — как много в этом слове…. Здесь обитало немыслимое даже по сегодняшним меркам количество стеклодувов — порядка 8 000 человек, а сами мастера обладали невероятными для средневековой Венеции привилегиями, ранее доступными только высшему сословию. Искусность венецианских стеклодувов была настолько широко известна за пределами Италии и так высоко ценилась, что правительством было принято беспрецедентное решение — смертная казнь за разглашение секрета производства венецианского стекла, отличавшегося особой прозрачностью благодаря добавлению небольшого количества свинца.

Поговаривают, что и эта причина, а не только частые пожары из-за множества стеклодувных печей, грозившие уничтожением городу, полному деревянных построек, стала основанием для переноса производства на остров Мурано. Рукотворные чудеса из переливающегося сотнями цветовых оттенков муранского стекла считались редким и ценным подарком, а врученные венецианскими дожами — знаком особого расположения.

Долгий период времени настойчивые попытки конкурировать с венецианским стеклом и разгадать секрет его производства предпринимали чешские стеклодувы. Результатом тщетных усилий разгадать секрет мастеров с острова Мурано стало создание собственной рецептуры и появление калиево-кальциевого соединения, отличавшегося особой чистотой, блеском и прозрачностью. Это стекло стало известно за пределами Чехии как «богемский хрусталь». Хотя имеет оно и еще одно название — «лесное стекло», полученное из-за замены соды, обеспечить постоянный приток которой в Чехию было проблематично, поташом, получаемым при сгорании древесного сырья.

Богемский хрусталь

Лавры итальянских мастеров не давали спать и английским стеклодувам. Благодаря изобретательности и недюжинному терпению одного из них — Джорджа Равенскрофта — был изобретен аналог дорогостоящего в добыче и проблемного в обработке горного хрусталя. Заменив поташ на оксид свинца высокой концентрации, Равенскрофт получил стекло, обладающее высокой светоотражающей способностью, но при этом легко поддающееся резке и гравировке. Это событие стало отправной точкой в производстве доступных не только самым богатым слоям общества высококачественных хрустальных изделий, отличающихся особой эстетикой.

Английский хрусталь

Свет в конце тоннеля

Развитие стеклодувного производства длиной в несколько тысячелетий в конечном итоге не могло не привести к постановке этого процесса на поток. Хотя активное цеховое производство стекла было известно человечеству уже в течение нескольких веков, в промышленных масштабах его стали выпускать только в конце XIX века, изменив ремесленный характер стеклоделия и выпустив стекло в массы. Однако ни тысячелетия экспериментов со стеклом, ни упрощение процесса его производства, ни доступность расходных материалов не смогли изменить того факта, что стекло было, есть и будет удивительным и благодарным материалом для воплощения мастерских идей.

Бой современного листового стекла

Литье стекла, гравировка, роспись, фьюзинг, «Тиффани», классические витражи — все это и многое другое и сегодня дает возможность для создания подлинных шедевров стеклоделия. Работа со стеклом разнится по сложности, выразительности и достигнутому эффекту, но каждая из техник придает конечному изделию индивидуальные черты. Одной из них является лэмпворк — художественная обработка стекла в пламени горелки, результаты которой отличаются редким многообразием и неизменно привлекают взгляды восхищенной публики от мала до велика.

Надеюсь, что вам будет интересно ознакомиться не только с общей историей стекла, но и с историей, новаторством и особенностями отдельных техник. Следующая публикация будет посвящена чудесам Лэмпворка.

Стекло

Согласно древней легенде, первооткрывателями стекла были финикийские или греческие торговцы. Сделав во время одного из своих многочисленных плаваний остановку на острове, они развели костер на берегу. Песок от высокого жара расплавился и превратился в стекловидную массу.

Изобретение стекла относится к очень глубокой древности. Различные предания о том, какой народ, где и когда впервые изготовил стекло, малодостоверны, так что кто и когда изобрел стекло, неизвестно.

Появление стекла связывают с развитием гончарства. При обжиге на изделие из глины могла попасть смесь соды и песка, в результате чего на поверхности изделия образовалась стекловидная пленка – глазурь.

В Фивах (Египет) найдено изображение стеклодувов‑выдувальщиков, производство, напоминающее наше кустарное производство стекла. Надпись на этих изображениях ученые относят примерно к 1600 г. до н. э. Предметы, найденные при раскопках древних египетских городов, указывают, что в Египте находился центр стеклоделия, где изготовлялись урны, вазы, статуи, колонны и кувшины.

Стекло, которое получали в древности, существенно отличалось от современного. Оно представляло собой плохо сплавленную смесь песка, поваренной соли и окиси свинца – фритту. Ни материал, ни техника античности не позволяли изготавливать из стекла крупные предметы.

Стекольное производство в Египте давало декоративный и поделочный материал, поэтому изготовители стремились получать не прозрачное, а окрашенное стекло. В качестве исходных материалов использовали природную соду и местный песок, содержавший некоторое количество карбоната кальция. Низкое содержание кремнезема и кальция, а также высокое содержание натрия облегчало плавку стекла, поскольку снижало температуру плавления, но уменьшало прочность, увеличивало растворимость и снижало атмосферостойкость материала.

При производстве стекла различные компоненты смешивались в глиняных тиглях и сильно нагревались в специальной печи, сложенной из огнеупорного кирпича, до получения однородной светлой массы. Готовность стекла опытный мастер определял на глаз. По окончании плавки стекло разливали в формы или отливали небольшими порциями. Часто стеклянной массе давали остыть в тигле, который затем обламывали. Полученное таким образом стекло переплавляли и по мере надобности пускали в производство.

Первое стекло применялось для изготовления бисерных украшений. Бусы изготовлялись вручную, поштучно. Тонкую стеклянную нить обвивали вокруг медной проволоки, обламывая нить после каждой готовой бусины. Позднее для изготовления бисера вытягивали стеклянную трубку нужного диаметра и затем разрезали ее на бусины.

Вазы формовали на шишке из глины, обернутой тканью и насаженной на медный прут как рукоятку. Для более равномерного распределения стеклянной массы ее несколько раз быстро поворачивали. С этой же целью вазу прокатывали по каменной плите. После этого прут и шишку вытаскивали из изделия, давая ему остыть.

Окраска стекла зависела от введенных добавок. Аметистовый цвет стеклу придавала добавка соединений марганца. Черный цвет получали добавкой меди, марганца или большого количества соединений железа. Значительная часть синих стекол окрашена медью, хотя образец синего стекла из гробницы Тутанхамона содержал кобальт. Зеленое египетское стекло окрашено медью, желтое – свинцом и сурьмой. Образцы красного стекла обусловлены содержанием окиси меди. В гробнице Тутанхамона обнаружено молочное (глушенное) стекло, содержащее олово, и изделия из прозрачного стекла.

Из Египта и Финикии стеклоделие перешло в другие страны, где оно достигло такого развития, что хрустальная посуда стала даже вытеснять употреблявшуюся до того времени золотую.

Переворот в производстве стекла совершило изобретение процесса выдувания стекла. Позже, используя метод выдувания, научились делать из готового стекла длинные стеклянные цилиндры, которые «раскрывали» и выпрямляли, получая плоское стекло. Этот способ применяли для производства оконного стекла вплоть до 1900‑х годов, а для изготовления стекла, используемого для художественных работ, и позже.

Древние стеклянные изделия были обычно окрашены и являлись предметами роскоши, доступной далеко не всем, особенно дорого ценились изделия из бесцветного стекла.

В античности стекло не нашло существенного применения, даже зеркала тогда изготавливались преимущественно из металла. Но в последующие эпохи оно применялось все чаще и чаще. В Средние века получило широкое распространение использование цветной стеклянной мозаики для украшения окон в храмах.

Позднее Средневековье и начало Нового времени ознаменовались широким распространением стеклодувного производства. Большое развитие стеклоделие имело в Венеции. Будучи сильнейшей морской державой Средиземного моря, Венеция вела обширную торговлю со странами Востока и Запада. Видную статью этой торговли составляло стекло, отличавшееся необыкновенным разнообразием и большой художественной ценностью. Венецианцы изобрели мозаичное стекло, зеркала. Получая большие выгоды от торговли, Венеция всемерно заботилась о развитии у себя стекольной промышленности. Запрещался вывоз стекловаренного сырья, заключались договоры с другими странами на покупку у них битого стекла.

Стеклоделам предоставлялись многочисленные льготы. Одновременно с этим венецианцы ревниво охраняли секреты производства стекла, разглашение профессиональной тайны каралось смертью.

Остановимся на основных видах стекла, выпускавшихся венецианскими стеклодувами, организовавшими производство на острове Мурано близ Венеции.

Цветное стекло. Для его изготовления использовались окиси цветных металлов. Окись железа окрашивает стеклянную массу в зеленый цвет, окись меди дает зеленый или красный тон, при помощи кобальта получается синее стекло, примесь золота дает рубиновое стекло и т. д. Первые сосуды из цветного стекла появились во второй половине XV в. И почти все они были расписаны эмалевыми красками. Любимым цветом в XVI в. был синий – azurro. Фиолетовое стекло – pavonazzo – также пользовалось большим успехом.

Эмалированное и позолоченное стекло из Мурано представляет самый большой интерес. Начало росписи стекла эмалью связывается с именем знаменитого мастера и выдающегося химика Анджело Беровьеро. Изначально эмалью расписывались сосуды из цветного прозрачного стекла, позже росписью стали покрывать и стекло молочного цвета. Венецианские сосуды раннего периода отличаются необыкновенно богатой росписью: изображались триумфальные шествия, свадебные процессии, сцены мифологического содержания, эротические сюжеты. Часто стекло украшали золотыми чешуевидными узорами и рельефными точками, исполненными разноцветной эмалью.

Прозрачное бесцветное стекло было изобретено во второй половине XV в. Это знаменитое венецианское cristallo. В названии подчеркнута бесцветность и прозрачность стекла по сравнению с ранее изготовлявшимся стеклом зеленоватого оттенка или цветным стеклом.

Филигранное стекло. Это бесцветное прозрачное стекло, украшенное стеклянными нитями, введенными в массу. Эти нити, обычно спирально скрученные, представляют бесконечно разнообразные сплетения. Чаще всего нити бывают белого (молочного) цвета. Судя по сохранившимся образцам, время изобретения филигранного стекла совпадает с утверждением ренессансных форм в венецианском стеклоделии.

Своеобразная разновидность филигранной техники – сетчатое стекло. Его получают из двух слоев прозрачного стекла с филигранным рисунком, наложенных друг на друга в обратном направлении. Образуется рисунок в виде сетки, причем в каждую клеточку помещается, как правило, воздушная капля.

Молочное стекло – непрозрачное белое стекло молочного оттенка (latticinio или lattimo ). Его получают путем добавления в стеклянную массу окиси олова. Сосуды XVI в., выполненные из окрашенного молочного стекла и расписанные эмалевыми красками и золотом, были, по‑видимому, первыми в Европе попытками подражать фарфору. Сегодня этот поддельный фарфор представляет собой величайшую редкость и ценится чрезвычайно дорого.

Агатовым стеклом принято называть стекло, состоящее из различно расположенных и различно окрашенных слоев, составляющих узоры, подобные агату. Агатовое стекло представляет большое разнообразие окраски и узора. Как известно, в минералогии агат составляет одну группу с халцедоном и яшмой. Поэтому в старых итальянских трактатах можно встретить также наименования яшмового и халцедонового стекла.

Авантуриновое стекло – особый род стекла, изобретенный муранскими мастерами в начале XVII в. На отшлифованной поверхности – бесчисленное множество блестящих точек, производящих особенный световой эффект. Эти мерцающие точки на желтовато‑коричневом стекле получаются путем прибавления к стеклянной массе меди, которая при остывании стекла кристаллизуется. Изобретение авантуринового стекла приписывается династии Миотти, долгие годы хранившей тайну его изготовления.

Мозаичное стекло. Способ изготовления этого стекла замечателен. Берутся разноцветные стеклянные нити и спаиваются в узкий цилиндрический прут, поперечный разрез которого имеет вид звездочки, розетки или какой‑либо симметричной фигуры. Затем этот стеклянный прут разрезается на множество дисков, которые вводятся в стеклянную массу. Изделия, выделанные из мозаичного стекла, представляют собой пестрое поле, сотканное из звездочек, розеток и т. п.

Некоторые муранские изделия украшены узором, называемым кракелаж. Узор получался так: выдуваемый предмет, внутри которого поддерживалась высокая температура, опускался в холодную воду. Вследствие этого внешний слой стекла покрывается бесчисленными трещинами, которые, однако, не проникают в толщу стекла. Трещины остаются на поверхности стекла, украшая его своеобразным узором.

Процесс изготовления ваз в технике «пулегозо» основана на эффекте образования пузырьков воздуха внутри стекла, которые образуются при погружении раскаленного стекла в воду и немедленного возвращения его в печь для придания плотности веществу. Вазы выдуваются и обрабатываются вручную.

Гравированное стекло было известно уже в начале XVI в. Сначала венецианцы гравировали стекло алмазом механическим способом. Позднее был изобретен химический способ гравирования.

Бусы. Производство бус было известной и едва ли не самой доходной отраслью венецианской стеклянной промышленности. Бусы были известны под названием conterie. В широком смысле под термином conterie подразумевают не только бусы, но и бисер, стеклянные пуговицы, искусственный жемчуг, поддельные стразы и прочие мелкие предметы из стекла. Само название объясняется тем, что этот штучный товар очень легко и удобно считать (contare – по‑итальянски – считать).

Первым научным трудом по стеклоделию считается вышедшая в 1612 г. во Флоренции книга монаха Антонио Нери, в которой были даны указания об использовании окислов свинца, бора и мышьяка для осветления стекла, приведены составы цветных стекол. Во второй половине XVII в. немецкий алхимик Кункель опубликовал сочинение «Экспериментальное искусство стеклоделия». Он же нашел способ получения золотого рубина.

В 1615 г. в Англии для нагрева стеклоплавильных печей начали применять уголь. Таким образом повысилась температура в печи.

В начале XVII в. во Франции был предложен способ отливки зеркальных стекол на медных плитах с последующей прокаткой. Примерно в то же время был открыт метод травления стекла смесью плавикового шпата и серной кислоты, освоено производство оконного и оптического стекла.

На Руси стекло встречалось в виде бус еще в XIII в., но своих заводов тогда не было. Первый русский завод был выстроен лишь в 1634 г. шведом Елисеем Коетой. Завод выделывал столовую и аптекарскую посуду, первыми мастерами там были немцы, оказавшие большое влияние на развитие русской стекольной промышленности.

В 1668 году была начата постройка казенного завода в селе Измайлово под Москвой, который частично работал уже и на экспорт. Так, в Персию вывозили посуду «измайловского дела» – до 2000 кувшинов, графинов и мухоловок ежегодно.

Значительно быстрее шло строительство стекольных заводов в XVIII в. Особенно много в этом отношении сделал Петр I, который покровительствовал развитию стеклоделия, уничтожил пошлины на стеклянные изделия, выписывал немецких мастеров, посылал русских учиться за границу. По возвращении из заграничной поездки он построил казенный завод близ Москвы, на Воробьевых горах, который предполагали сделать образцовым стекольным заводом и одновременно школой для подготовки стекольных мастеров.

В 1720 г. был издан Указ «Об учреждении зеркальных заводов в Киеве». В царствование Елизаветы Петровны (1741–1761 гг.) около Москвы существовало уже шесть стекольных заводов.

В 1752 году было дано «позволение профессору М. В. Ломоносову завести фабрику для отделывания разноцветных стекол, бисера, стекляруса и других галантерейных вещей с привилегией на 30 лет». Среди вырабатывавшейся на заводе продукции было стекло для мозаичных работ («мусия»), из которого М. В. Ломоносов создал ряд картин, в том числе знаменитую «Полтавскую битву». После смерти Ломоносова завод перешел к его вдове и в 1798 г. закрылся.

В 1760 г. московский купец Мальцов получил дозволение устроить стеклянный завод для выработки хрустальной и стеклянной посуды, также зеркального, каретного и оконного стекла. Этот завод стал родоначальником известных впоследствии Мальцовских заводов.

Вплоть до середины XIX в. стекло варили в тиглях. В 30‑х годах XIX в. в России появились первые ванные печи для промышленного производства стекла.

В 1856 г. Фридрих Сименс изобрел регенеративную стекловаренную печь. В ней отработанные газы подогревают камеры предварительного нагрева, облицованные огнеупорными материалами. Как только эти камеры достаточно раскалятся, в них подают горючие газы и необходимый для их сгорания воздух. Возникающие при горении газы равномерно перемешивают расплавленное стекло, иначе перемешать тысячу тонн вязкого расплава было бы далеко не просто. Температура в регенеративной печи достигает 1600 °C. Позже такой же принцип был применен для плавки стали.

Современная стекловаренная печь – это печь непрерывного действия. С одной стороны в нее подаются исходные вещества, которые благодаря легкому наклону пода движутся, постепенно превращаясь в расплавленное стекло, к противоположной стороне (расстояние между стенками печи около 50 м). Там точно отмеренная порция готового стекла поступает на охлаждаемые валки. На всю длину стометрового участка охлаждения тянется стеклянная лента шириной в несколько метров. В конце этого участка машины режут ее на листы нужного формата и размера для зеркал или оконного стекла.

Следующим значительным этапом в развитии производства листового стекла был метод машинной вытяжки стекла, который разработал Эмиль Фурко в 1902 году. При этом способе стекло вытягивается из стекловаренной печи наружу через прокатные вальцы в виде непрерывной ленты и поступает в шахту охлаждения, в верхней части которой режется на отдельные листы. Машинный способ производства стекла был усовершенствован в дальнейшем в первой половине XX в. Из самых современных способов следует выделить так называемый метод Либбея‑Оуэнса и Питтсбургский метод.

Самым последним этапом в производстве стекла был запатентованный в 1959 году разработанный английским изобретателем Пилкингтоном флоат‑метод. При этом процессе, который можно приравнять к открытиям, стекло поступает из печи плавления в горизонтальной плоскости в виде плоской ленты через ванну с расплавленным оловом на дальнейшее охлаждение и отжиг. Огромным преимуществом флоат‑метода, по сравнению со всеми предыдущими методами, является, кроме всего прочего, более высокая производительность, стабильная толщина и бездефектность стекла, а также качество поверхности.

Среди твердых веществ неорганического происхождения (камень, металл) стекло занимает особое место. Отдельные свойства стекла сближают его с жидкостью. В нем не найти кристаллов. Не существует в нем и резкого перехода при какой‑то определенной температуре от жидкого состояния к твердому (или обратно). Расплавленное стекло (стекломасса) в большом интервале температур остается твердым. Если принять вязкость воды за 1, то вязкость расплавленного стекла при 1400 °C составляет 13 500. Если охладить стекло до 1000 °C, оно станет тягучим и в 2 млн раз более вязким, чем вода. (Например, нагруженная стеклянная трубка или лист со временем прогибаются.) При еще более низкой температуре стекло превращается в жидкость с бесконечно высокой вязкостью.

Главная составляющая стекол – диоксид кремния SiO2, или кремнезем. В наиболее чистом виде он представлен в природе белым кварцевым песком. Диоксид кремния кристаллизуется при переходе от расплава к твердому состоянию сравнительно постепенно. Кварцевый расплав можно охладить ниже его температуры затвердения, и он при этом не станет твердым. Существуют другие жидкости и растворы, которые также можно переохладить. Но только кварц поддается переохлаждению настолько, что теряет способность к образованию кристаллов. Диоксид кремния остается тогда «свободным от кристаллов», то есть «жидкообразным».

Перерабатывать чистый кварц было бы слишком дорого, прежде всего из‑за его сравнительно высокой температуры плавления. Поэтому технические стекла содержат лишь от 50 до 80 % диоксида кремния. Для понижения точки плавления в состав таких стекол вводятся добавки оксида натрия, глинозема и извести. Получения определенных свойств достигают добавками еще некоторых химических веществ.

Знаменитое свинцовое стекло, которое тщательно шлифуется при изготовлении чаш или ваз, обязано своим блеском присутствию в нем около 18 % свинца.

Стекло для зеркал содержит преимущественно дешевые компоненты, снижающие температуру плавления. В больших ваннах (как их называют стекловары), вмещающих более 1000 т стекла, сначала расплавляют легкоплавкие вещества. Расплавленная сода и другие химические вещества растворяют кварц (как вода поваренную соль). Таким простым средством удается перевести диоксид кремния в жидкое состояние уже при температуре около 1000 °C (хотя в чистом виде он начинает плавиться при гораздо более высоких температурах). К большой досаде стекловаров, из стекломассы выделяются газы. При 1000 °C расплав еще слишком вязок для свободного выхода газовых пузырьков. Для дегазации его следует довести до температуры 1400–1600 °C.

Открытие особой природы стекла пришло лишь в XX в., когда ученые во всем мире стали проводить крупномасштабные исследования атомарной и молекулярной структуры разных веществ посредством рентгеновских лучей.

Сейчас выпускают большое количество видов стекла. По назначению различают: строительное стекло (оконное, узорчатое, стеклянные блоки), тарное стекло, техническое стекло (кварцевое, светотехническое, стекловолокно), сортовое стекло и др.

Изделия из стекла могут люминесцировать под воздействием различных видов излучения, пропускать или поглощать ультрафиолетовое излучение.

Как, вы еще не читали? Ну, это зря…

  • Рычаг. Простейшие механизмы
  • Роботы
  • Радио
  • Порох
  • Подводная лодка
  • Письменность
  • Персональный компьютер
  • Пароход

Краткая история стекла

История применения стекла в строительстве сравнительно молода и берет свой отсчет с конца 19 столетия, несмотря на то, что стекло, как конструкционный материал, известно человечеству с древнейших времен.
Самые древние образцы стеклянных изделий обнаружены в Египте. Речь идет о зеленой глазури, возраст которой оценивается приблизительно в 12 тыс. лет; из нее был изготовлен (приблизительно в 7000 г. до н. э.) голубой амулет — древнейшее из найденных до сих пор стекол.
В Ашмолейском музее в Оксфорде находятся черная стеклянная буса и кусочек фаянса бирюзового цвета времен первой династии египетских фараонов, правившей в 4000 г. до н. э. Предполагают также, что стекло начали изготавливать не египтяне, а ассирийцы, которые экспортировали свои изделия в Египет. Однако находки стекла в Ассирии, близ Тель Асмера, расположенного северо-западнее Багдада, относятся к 2700-2600 гг. до н. э.; следовательно, они значительно моложе египетских.
Сосуды из глины и фарфора с цветной стекломозаикой периода с 1766 по 1122 г. до н. э. обнаружены в Китае. Однако, Китаем не ограничивается развитие производства стекла на Дальнем Востоке — изделия из стекла, возраст которых относится к 2000 г. до н. э., найдены в Индии, Корее и Японии.
Приблизительно около 250 лет до н. э. произошло открытие первого стекольного завода в Александрии. А приблизительно на рубеже новой эры была изобретена стеклодувная трубка. В летописных источниках в связи с этим упоминается город Сидон в 50 году до нашей эры. Спустя некоторое время, из готового стекла, используя метод выдувания, научились делать длинные стеклянные цилиндры, которые «раскрывали» и выпрямляли, получая плоский лист. Этот способ использовали вплоть до 1900-х годов для изготовления художественного стекла.
Римляне познакомились с производством стекла благодаря завоеванию Египта. Ко временам Римской империи относятся и древнейшие письменные упоминания о стекле. Они принадлежат Плинию Младшему (77 г. н. э), который в одной из своих книг описывает стекло и его производство.
Из Рима стеклоделие стало распространяться в Галлию, Британию и Германию. В конце I столетия н. э. стекло уже производилось в Кельне и Трире. С распадом Римской империи приходит в упадок и искусство изготовления стекла.
В XIII в. на острове Мурано, около Венеции, вновь расцветает стекольная промышленность. В конце средневековья производство стекла широко развивается в Германии. В 1688 г. француз Лука де Негу изобрел способ изготовления и шлифования больших зеркальных стекол. К этому времени следует относить и появление первых оконных стекол, бывших в то время большой редкостью.
Массовое производство стекла стало возможным только в конце 19 столетия благодаря изобретению печи Сименса-Мартина и заводскому производству соды. В XIX в. появились первые машины-автоматы для изготовления изделий из полого стекла. И только в XX в. были разработаны различные способы вытягивания бесконечной ленты стекла: методы машинной вытяжки стекла Либби-Оуэнса, Фурко, Питтсбурга. Этот метод находит применение вплоть до настоящего времени.
Самым последним этапом в производстве листового стекла был так называемый флоат-метод, разработанный и запатентованный в 1959 году английским изобретателем Аластером Пилкингтоном.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *