понедельник, 8 октября 2012 г.

Из истории происхождения стекла

Стекло — неорганическое изотропное вещество, материал, известный и используемый с древнейших времён. Существует и в природной форме, в виде минералов (обсидиан — вулканическое стекло), но в практике — чаще всего, как продукт стеклоделия — одной из древнейших технологий в материальной культуре. Структурно — аморфное вещество, агрегатно относящееся к разряду — твёрдое тело. В практике присутствует огромное число модификаций, подразумевающих массу разнообразных утилитарных возможностей, определяющихся составом, структурой, химическими и физическими свойствами.

Существует несколько легенд, с той или иной степенью правдоподобия толкующих возможные предпосылки того, как сложилась технология получения стекла. Считается, что стекло было открыто случайно, как побочный продукт других ремесел. В те времена обжиг глиняных изделий происходил в обычных ямах, вырытых в песке, а топливом служила солома или тростник. Образующаяся при сгорании зола - то есть щелочь - при высокотемпературном контакте с песком давала стекловидную массу. Некоторые считают стекло побочным продуктом выплавки меди. Но был античный естествоиспытатель и историк Плиний-Старший (1 век), который писал, что стеклом мы обязаны финикийским морским купцам, которые, готовя пищу на стоянках, разводили на прибрежном песке костры и сложили очаг из перевозимой ими африканской соды — утром на месте кострища они обнаружили стеклянный слиток.
Изучающие историю происхождения этого материала по археологическим находкам и легендам пришли к единому мнению и относительно места — Египет, Финикия или Месопотамия, Африка или Восточное Средиземноморья — и относительно времени — около 6 тысяч лет назад. Египетские стеклоделы плавили стекло на открытых очагах в глиняных мисках. Спёкшиеся куски бросали раскалёнными в воду, где они растрескивались, и эти обломки, так называемые фритты, растирались в пыль жерновами и снова плавились.
После развала Римской империи, распространение технологий и секретов мастерства стекловарения сильно замедлилось, поэтому восточная и западная стеклянная посуда и другие изделия постепенно приобретали все больше индивидуальных отличий. Александрия была центром производства стекла на Востоке, где делалась изящная стеклянная посуда. 

К концу первого тысячелетия, методы производства стекла существенно изменились, и началось все с Европы. Основные изменения коснулись состава сырья для производства. В связи с тем что постоянно возникали трудности с доставкой такого компонента смеси как сода, его заменили на поташ, получая его выщелачиванием золы буковых или хвойных деревьев. Поэтому стекло, сделанное к северу от Альпийских гор, стало отличаться от изделий, произведенных в средиземноморских странах, например в Италии.

В XI веке немецкие мастера, а в XIII веке – итальянские, освоили производство листового стекла. Они сперва выдували полый цилиндр, затем обрезали его дно, разрезали его и раскатывали в прямоугольный лист. Качество такого листа было не высоким, но практически полностью повторяло химический состав современных оконных стекол. Ими стеклили окна церквей и замков знатных вельмож. На этот же период приходится и расцвет изготовления 
витражей, в которых использовались кусочки цветного стекла.
Исходным сырьем для изготовления стекла служили песок, известь и щелочь - органическая (зола растений) либо неорганическая (сода). В качестве красителей использовались металлургические шлаки: соединения меди, кобальта и марганца.
В конце Средневековья, центром европейского стекловарения становится Венеция. В тот исторический период венецианский торговый флот бороздил воды всего Средиземноморья, что способствовало быстрому перенесению новейших технологий (особенно с Востока) на благодатную венецианскую землю. Производство стеклянных изделий было важнейшим ремеслом в Венеции, о чем свидетельствует количество стеклодувов в этом городе - более 8000 человек. 
Благодаря изобретению Джорджем Равенкрофтом в 1674 г. нового способа производства хрусталя в XVII веке лидерство в развитии технологии производства стекла постепенно перешло к английским мастерам. Джордж Равенкрофт сумел получить более качественный состав стекломассы, чем итальянские мастера. Он заменил поташ оксидом свинца высокой концентрации и получил стекло с высокими светоотражающими свойствами, которое очень хорошо поддавалось глубокой резке и гравировке.

Массовое промышленное производство стекла началось только в конце XIX века.
Одним из «отцов» современного стекольного производства можно назвать немецкого ученого Отто Шотта (1851 – 1935), который активно использовал научные методы для изучения влияния различных химических элементов на оптические и термальные свойства стекла. В области изучения оптических свойств стекла Шотт объединился с Эрнстом Эбби (1840 – 1905), профессором в Университете Йены и совладельцем фирмы Карла Цейса. Другой значительной фигурой, внесшей вклад в массовое производство стекла был Фридрих Симменс. Он изобрел новую печь, которая позволяла непрерывно производить намного большее количество стекломассы.

В конце XIX века, американский инженер Майкл Оуэнс (1859 –1923) изобрел автоматическую машину для производства бутылки. К 1920 году в Соединенных Штатах уже работало примерно 200 машин Оуэнса. Вскоре и в Европе подобные машины получили широкое распространение. В 1905 году, бельгиец Фурко совершил еще один переворот в стекольной индустрии. Он изобрел метод вертикального вытягивания из печи стеклянного полотна постоянной ширины. В 1914 году, его метод усовершенствовал другой бельгиец – Эмиль Бишеруа, который предложил вытягивать стеклянное полотно между двух роликов, что значительно упрощало процесс дальнейшей обработки стекла.

В Америке подобный процесс вытягивания стеклянного полотна был разработан несколько позже. Затем технология была усовершенствована при поддержке американской фирмы "Либбей - Оуэнс" и начала использоваться для коммерческого производства в 1917 году. Флоат - метод был разработан в 1959 году фирмой "Пилкингтон". При этом процессе стекло поступает из печи плавления в горизонтальной плоскости в виде плоской ленты, через ванну с расплавленным оловом на дальнейшее охлаждение и отжиг.

Источники




1 комментарий:

  1. Ирина, спасибо! Твои статьи сделают из нас эрудитов)))

    ОтветитьУдалить

Примечание. Отправлять комментарии могут только участники этого блога.