когда придумали стекло в каком году
Кто изобрёл стекло и где это произошло?
Прежде чем попасть к нам в том виде, в каком мы сейчас его знаем, стекло проделало долгий путь длиной в несколько тысяч лет.
Жилища наших прародителей, древних людей, стёкол вообще не имели. Свет проникал через узкие проходы в скалах или каменистых пещерах.
Но изобретение стекла — не привилегия человека. Образцы этого материала людям показала… природа. Природные стёкла образовывались из лавы, выливавшейся во время извержения вулканов. Стекло то было мутным, тёмным по цвету. Сегодня мы знаем его как обсидиан.
Изобретатели стекла
История этого материала так далека во времени, что изменялась не один раз в свете археологических открытий и всё ещё считается спорной. На первенство в стеклоделании претендуют Египет, Средиземноморье, Африка и Древняя Месопотамия.
Образцы египетского стекла — это стеклянная глазурь на фаянсовых плитках пирамиды Джессера, время создания которой — XXVII век до н. э. Есть и ещё более ранние образчики — фаянсовые украшения возрастом около 5 000 лет.
Сначала стекло у египтян выходило мутного синеватого или зеленоватого оттенка — в зависимости от того, где добывали песок для его производства и какие примеси он содержал. Бесцветное стекло люди научились делать гораздо позднее, вероятно — в I веке уже нашей эры: для обесцвечивания стали использовать марганец.
В Месопотамии археологи нашли стеклянную цилиндрическую печать возрастом примерно 4 500 лет. Сосуды для благовоний — одна из частых находок учёных при раскопках территории Старовавилонского царства.
Древнее производство стекла
Всё больше исследователей склоняются к тому, что стекло возникло независимо сразу в нескольких местах. Как это случилось — пока загадка. Стекло было настолько ценным материалом, что сведения о его производстве хранились в строжайшем секрете. Лишь немногие сведения дошли до нас.
Так, египтяне плавили песок и соду в глиняных сосудах на открытом пламени. Когда ингредиенты спекались, их бросали в ледяную воду для растрескивания. Полученные куски — фритты — размалывали в пыль, а потом снова плавили. Технология получила название фриттование и использовалась несколько веков.
Интересен и тот факт, что первые стеклянные изделия были сплошь фигурными — печати, крошечные сосуды, бусины. Связано это с неумением древних людей делать плоское стекло — они просто выдували из стеклянной массы разнообразные формы.
Плоское, бесцветное стекло появилось массово в европейских государствах только в XIII веке. Однако при раскопках Помпеи учёные обнаружили образцы плоских стёкол, значит — технология была известна давно.
Как стекло завоёвывало мир?
Первое застеклённое окно появилось в помещении греческой бани в Помпеях. Его размер составлял метр на полтора метра. Чуть позже небольшие окна появляются в залах для пиршества греческой знати. Причём, только с южной стороны. Но это – что касается мужчин. На женской половине жилья окон в то время вообще не полагалось.
Наибольший расцвет стекло переживает в Древнем Риме. Именно здесь окно появляется в том виде, в каком мы сейчас его знаем – помещённое в раму из металла. Чаще всего из бронзы. Тогда же появляются и первые «дамские» зеркала, предназначенные для женщин из числа римской знати.
Гораздо больший расцвет стекло переживает в средние века в Венеции. Причём изготавливается оно в самых разных видах — как оконное стекло, зеркала и изящная стеклянная посуда. Именно Венеция в XVI – XVII веках становится едва ли не мировым производителем стекла.
В то же самое время в домах простых людей стекло оставалось непозволительной роскошью. В роли оконного стекла здесь выступает обычный бычий пузырь, который натягивали на деревянные, небольшого размера рамы.
В России стекло начинает широко применяться в царствование династии Романовых. Именно тогда им начинают украшать входы в виде цветных витражей и даже фасад зданий. Первый стекольный завод был построен в середине XVII века в Воскресенске. Здесь из стекла начинают делать стеклянную посуду и украшают цветным стеклом дворцы знати.
При российском императоре Петре I в России действует уже шесть стекольных заводов. Однако у простого люда оконные стёкла по-прежнему заменяет промасленная бумага и пузырь.
Где и когда появилось стекло
История появления стекла в мире и в России
Первое стекло – обсидиан возникло из в
улканической лавы и использовалось людьми для изготовления режущих предметов. Отвечая на вопрос, откуда появилось стекло, ученые сделали вывод, что это произошло примерно 55 веков назад, на территории Древнего Египта и Месопотамии. Первыми предметами из стекла были небольшие шарики правильной формы. Скорее всего, они не имели практической ценности, поскольку образовывались случайно при производстве керамики и обработке металла.
Когда впервые появилось стекло, сделанное руками человека, оно было непрозрачным, темного, почти черного цвета. В самом начале изготавливали его на кострах, позднее были созданы специальные стекловаренные печи. Песка и извести такое стекло содержало немного, благодаря чему плавилось при более низкой температуре.
Как появились первые стекла
В качестве основного сырья для непрозрачного стекла использовались:
· сода, полученная от сжигания галофитов (растений, обитающих на берегах древних соленых озер и в почвах с повышенным содержанием соли);
Цветное стекло египетские мастера изготавливали, добавляя в смесь песка и соды железо, марганец или медь. Ответ на вопрос, как появилось стекло, ученые дают на основании древних рисунков и записей. Технология производства содержалась под строгим секретом не только самих мастеров, но властей древнего государства. Стекло изготавливали только при дворе правящих особ и использовали исключительно в декоративных целях.
Самым первым египетские мастера начали производить катаное стекло. Исходное сырье смешивали и неоднократно плавили в тиглях. Только после нескольких плавок материал становился достаточно чистым. Из такого сырья делали вазы и украшения. Перед тем, как изготовить необходимый предмет, мастер расплавлял кусок уже готового стекла, формировал основу из песка или глины, затем облеплял его мягким разогретым стеклом, надевал на прочный шест и в таком виде прокатывал по гладкой поверхности. В результате чего поверхность самого сосуда тоже становилась гладкой. Ее декорировали нитями из разноцветного стекла различной толщины. Эти нити вдавливались в еще мягкий разогретый сосуд. Цвета мастер подбирал таким образом, чтобы общий фон и узор контрастировали между собой. 
Самыми первыми стеклянными предметами считаются амулеты, украшения и сосуды – вазы, кувшины, кубки, малые сосуды для благовоний, позднее начали производить столовую посуду и литые оконные стекла. Когда появилось 1 стекло, оно было доступно исключительно представителям знати и считалось истинной роскошью, а оконные стекла изготавливались только для храмов.
После появления технологии листового стекла, византийские мастера научились изготавливать цветное плоское стекло – смальту. Цвет ей придавали с помощью золота, меди, железа, ртути и марганца. В Византии производилась смальта нескольких сотен расцветок. В результате чего большее развитие получила мозаика. Для производства картин и фресок смальту отливали в виде листов, раскалывали их на одинаковые фрагменты, а затем из них составляли настоящие произведения искусства.
Выдувание стекла
В период между 27 годом до нашей эры и 14 годом нашей эры сирийские мастера изобрели стеклодувную трубку. Этот инструмент позволил придавать стеклу различные формы. С помощью технологии выдувания стеклянную посуду производят и сегодня. В те времена Сирия находилась под защитой Римского государства, что создавало благоприятные условия для развития стеклодувного ремесла и его распространения по всей территории Римской Империи. В восточных ее провинциях были построены первые термические печи, пригодные для производства прозрачного стекла.
В современном стеклодувном производстве используется точно такая же трубка, с какой работали мастера древности. За тысячелетия инструмент не претерпел никаких изменений. Это полый металлический стержень, одна треть которого обшита деревом. Длина стержня – 1 – 1,5 метра. Помимо трубки, в работе мастера участвуют специальные ножницы и щипцы. С их помощью стеклянную массу разрезают, прикрепляют к концу трубки, формуют и вытягивают.
Процесс выдувания стекла выглядит так: трубку сильно разогревают в расплаве стекла. Затем ею же из печи достают стекло, температура которого в этот момент составляет 1300 градусов. Выглядит оно, как комок вязкой массы ярко-красного цвета. Комок этот концентрируется на наконечнике трубки, налипает на нее и в таком виде выходит из печи. Мастер слегка раскатывает его на плоской стальной поверхности и дует во второй наконечник, в результате чего на нем образуется пузырь – будущий кувшин или украшение.
Необходимая текстура придается с помощью специальной лопатки. Мастер обрабатывает ею предмет, пока он не остыл. После завершения манипуляций трубка все еще остается внутри поделки и вынимается из нее только после окончательного остывания.
В каком году появилось стекло, созданное по краун-технологии
Во 2 веке нашей эры сирийские ремесленники научились изготавливать плоское стекло. Для этого на конце стеклодувной трубки выдувался большой пузырь, который затем интенсивно вращался и под действием центробежной силы становился плоским диском. Сегодня такой метод носит названии краун-процесса. С его помощью современные стеклодувы острова Мурано изготавливают цветные диски для декорирования интерьеров на территории всего мира.
Когда появилось стекло в России
В период с 10 по 12 век в Киевской Руси работали стекловарные мастерские. Однако монгольское нашествие остановило развитие ремесла на несколько столетий. Возобновилось оно в 17 веке. Первый стекольный завод был построен в 1634-1639 годах в селе Духанине, под Москвой. В 1669 г такой же завод построен в Измайлове. В 18 веке М.В. Ломоносов разработал технологию создания цветного стекла.
Виды стекла сегодня
В зависимости от материала производства стекло бывает:
В соответствии со стеклообразующим сырьем оно делится на:
Стекло в истории человечества. Часть 1
Для современного человека стекло стало чем-то вполне обыденным. Мы привыкли видеть его каждый день в окнах домов, пользоваться стеклянной посудой, очками, зеркалами и многим другим. Этот уже материал давно вошел в нашу жизнь. Но какова его история, кто первым начал его обрабатывать и с чего же все началось?
Сам я интересуюсь стеклом и работаю с ним уже пятый год, за это время познакомился с материалом поближе и открыл много нового, чем и хочу поделиться с вами.
Информации очень много, так что и постов по этой теме будет несколько. Поехали!
Еще в каменном веке люди научились обрабатывать вулканическое стекло (обсидиан), из него делали наконечники стрел, копий и другого режущего инструмента.
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».
Эта «теория» является скорее красивой легендой, так как образование стекла на открытом пламени простого костра невозможно. Скорее всего, стекло стало побочным продуктом при производстве керамики или металлов.
Открыв для себя новый удивительный материал, люди начали раскрывать его свойства и внедрять в свою жизнь. Одними из первых обнаруженных изделий из стекла стали украшения.
Наиболее древние фрагменты стеклянных изделий, обнаруженных при археологических раскопках, датируются 3 тысячелетием до нашей эры.
Древнеегипетские стеклоделы не умели получать прозрачное стекло, ведь для этого нужна температура около 1500°С, по этому первые бусины были окрашены в разные цвета.
Стекло окрашивали добавляя в состав различные компоненты. Особенно распространенным было голубое и бирюзовое стекло, окрашенное медью, а зеленое стекло получали окрашиванием медью и железом.
Ученые восстановили в общих чертах технологию стеклоделия Древнего Египта по фрескам и руинам стекольных мастерских.
Следующим шагом стало изготовление посуды из стекла. На фото ниже древнейший стеклянный кубок фараона Тутмоса III (1450 г. до н. э.).
Хотя к XV в. до н. э. стекло массово производилось не только в Египте, в Передней Азии, и на Крите, только к IX в. до н. э. были открыты технологии для производства бесцветного стекла.
В каждом регионе существовали свои особенности производства стекла, мастерство и технологии передавалось в строжайшей тайне от мастера к ученику. Первое известное «пособие» по стеклоделию датируется 650 г. до н. э. и представляет собой таблички, хранившиеся в библиотеке ассирийского царя Ашшурбанипала.
Во времена распространения греческой культуры на данные регионы произошло дальнейшее развитие технологии стеклоделия, что позволило производить стеклянные изделия большого размера, в том числе столовую посуду. В этот период бесцветное стекло начало цениться особенно высоко, были усовершенствованы технологии его изготовления.
Величайшим периодом в истории стекла (в период Римской Империи) стало изобретение стеклодувной трубки сирийскими мастерами между 27 г. до н. э и 14 г. н. э.
С ее помощью человек научился выдувать стекло и придавать стеклянным предметам желаемую форму и размер.
Изобретение выдувания привело составило основу не только древнего, но и современного методов изготовления стеклянной посуды, а впоследствии и оконного стекла!
Ранее метод выдувания являлся вспомогательным, но в этот период стал самостоятельным приемом и породил не одну сотню предметов искусства.
В то время Сирия находилась под протекторатом Римской Империи, что поспособствовала расцвету стеклодувного дела и распространению его по всем провинциям.
Примерно в это же время в Древнем Риме начали применять оконное литое стекло и стеклянные пластинки для облицовки стен. Его получали методом литья на плоскую каменную поверхность, качество такого стекла конечно не сравнить с современным.
Листовое оконное стекло было настоящей роскошью и применялось лишь для церквей. Даже жилища богатых римлян имели слюдяные окна!
Смальту отливали в листы или блины, кололи на относительно одинаковые кусочки и из них составляли мозаику непередаваемой красоты!
Наиболее древние сохранившиеся образцы византийских мозаик относятся к III-IV векам.
Такие композиции из аккуратно выложенных мелких и более-менее одинаковых по размеру кубиков создали славу византийским мозаикам, которые пришли на смену римским, выполненным из мелких кубиков камня.
Начало нашей эры стало по-настоящему революционным в становлении стекольного дела, технология производства стекла была отточена за века, но еще не доведена до совершенства. Следующий этап истории этого поистине загадочного материала обещал быть не менее захватывающим!
Продолжение во второй части!
Огромное спасибо за столь познавательную статью. Подписываюсь, и жду продолжения.
Можно поподробнее про стеклодувную трубку.
Вы говорите, что ее изобрели в римский период (между 27 г. до н. э и 14 г. н. э.).
А на древнегипетеских картинках четко видна эта трубка!
Что происходит во время варки стекла
Здравствуйте товарищи, сегодня мы продолжим погружаться в мир стеклоделия, и постараемся понять, а что происходит во время варки стекла. И как из кучи разнообразных порошков получается такое привычное, для нас, стекло.
Синтез стекол достаточно сложный физико-химический процесс, который можно разделить на несколько этапов: силикатообразование, стеклообразование, осветление, гомогенизация и студка.
За время своей профессиональной деятельности я понял, что если хочешь кому-то объяснить процессы, происходящие в стекловарении или керамическом производстве, то необходимо найти пример, который доступен всем. И тут на помощь приходить кулинария, каждый же или готовил сам, или интересовался, или видел как готовят мамы, папы, братья, сестры, супруги, котики и т.д. Поэтому будем сравнивать с готовкой, если у вас возникнут свои ассоциации и примеры, напишите в комментариях.
Когда готовим, к примеру, супчик нужно подготовить мяско, овощи, сделать зажарку, и все мы берем в определенном количестве, как написано в рецепте. Так и в стекловарении все начинается с сырья. Берем рецепт интересующего нас стекла, берем необходимые компоненты, берем точные весы, и начинаем составление шихты, так мы называем смесь компонентов, из которой варится стекло. Далее берем лаборанта, если нет в наличии, то берем себя, вспоминаем о ТБ, напяливаем респиратор и топаем к вытяжному шкафу, ведь силикоз заработать не хочется… Соблюдая все требования к безопасности, грустный лаборант (в университете несчастный студент), ну или ты сам, должен ОЧЕНЬ хорошо перемешать шихту, чтобы все компоненты равномерно распределились. В противном случае у нас выйдет стекло с кучей проблем.
Все описанное характерно для лабораторных варок в тиглях, шихту смешивают чаще всего в ступке, так удобнее и комочки можно протереть (все как в готовке). Если брать промышленность, то там, чаще всего, все автоматизировано, смешивают шихту в специальных смесителях, к примеру «Пьяной Бочке».
На первом этапе варки у нас происходит силикатообразонание. Для составов оконных стекол, данный этап проходит при нагреве до 1150ᵒС. Что происходит в тигле в этот момент? Сначала начинают плавиться эвтектические смеси (легкоплавкие) и соли, входящие в состав нашей шихты. Эти компоненты, перешедшие в жидкое состояние, запускают череду химических реакций (силикатобразование), в конце образуется плотная спекшаяся масса. Я бы сравнил спек с карамелькой из сахара, которую мы не доделали и среди карамельки есть куски сахара. На фото ниже представлен не до конца сформировавшийся спек. Но видно уплотнение шихты, частично образовавшуюся стеклофазу и непрореагировавшие компоненты.
После силикатообразования у нас идет стеклообразование. На этом этапе проходят последние силикатные реакции, образовавшийся спек начинает плавиться, а силикаты взаимно растворяются. Процесс стеклообразования протекает до температур 1200-1250ᵒС. Фактически стекло уже готово, в древние времена на этом этапе стекловарение и заканчивалось, но стекло было мутное и сложно его назвать достаточно прозрачным. Примерно такое стекло получали на заре стеклоделия в Древнем Египте.
Далее при температуре более 1500ᵒС происходят два очень сложных этапа стекловарения: осветление и гомогенизация.
Осветление необходимо для удаления газов содержащихся в стекле, а их там достаточно много, причем находятся они в двух состояниях: в растворенном (невидимом) и свободном (видимом).
В видимом состоянии газы образуют мелкие и крупные пузыри, а наша задача снизить их количество. Для этого необходимо повысить температуру варки, тем самым снизив вязкость стекла, тогда пузырьку становится легче свалить из стекломассы. Также нам нужны пузырьки побольше, которые будут захватывать мелкие пузырьки, и тащить за собой. Но, повторюсь, процесс очень сложный, и если вязкость будет слишком низкой, то растворенные газы начнут формировать кучу очень мелких пузырьков, которые невозможно убрать, на производстве это называется мошка́.
Это как при варке супа, лучше не максимальный огонь, когда все бурлит и кипит интенсивно, а средний, когда спокойно томится.
Для улучшения процесса осветления применяют специальные добавки, которые при высоких температурах образуют крупные пузыри.
Гомогенизация всегда идет рука об руку с осветлением, ведь ее методы помогают удалению пузырей газов из стекла. Зачем она нужна? Чтобы усреднить стекло, сделать его однородным, ведь не всегда мы хорошо перемешаем шихту, она может расслоиться в процессе транспортировки и засыпки. Само стекло из-за разного прогрева расслаивается по плотности, как в озере на поверхности теплый слой воды имеет ниже плотность, чем холодный на дне и они не сильно смешиваются. Для этого мы и перемешиваем стекло механическим путем: специальной керамической мешалкой, как миксером или с помощью бурления сжатым газами. Оба способа помогают удалению лишних пузырей. И тут опять как с супчиком, помешиваем, чтобы лучше получилось.
Последний этап – это студка. Мы подготавливаем стекломассу к формованию конечного изделия, снижая ее температуру и повышая вязкость, ведь для каждого метода нужна своя вязкость.
Вообще, деление процесса варки на пять этапов достаточно условно. В реальных промышленных печах они накладываются друг на друга и разделить их достаточно сложно, если только процесс силикатообразования можно наблюдать отдельно от остальных. А все остальные этапы были выделены в лабораторных условиях на специальных установках.
Вот такая кухня стекловарения, только температура варки не 100 градусов, а больше тысячи. Причем температуры настолько индивидуальны для каждого стекла, что их подбирают не только по составу, но и по способу варки: в горшковой печи, ванной периодического действия, ванной непрерывного. Ко всему нужен индивидуальный подход, но тем интереснее.
На фото тигель с остатками стекла после выработки, на дне, немного, видно пузырьки и следы непровара из-за плохой гомогенизации. Это характерно для маленьких тигельных варок, поэтому стараются не «слить» грязь со дна. Опять убедился, что стекло очень сложно фотографировать))
Кто изобрел стекло? История производства первого стекла
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.
Кто изобрел стекло?
История этого материала так далека во времени, что изменялась не один раз в свете археологических открытий и всё ещё считается спорной. На первенство в стеклоделании претендуют Египет, Средиземноморье, Африка и Древняя Месопотамия.
Первое стекло
Образцы египетского стекла — это стеклянная глазурь на фаянсовых плитках пирамиды Джессера, время создания которой — XXVII век до н. э. Есть и ещё более ранние образчики — фаянсовые украшения возрастом около 5 000 лет.
Сначала стекло у египтян выходило мутного синеватого или зеленоватого оттенка — в зависимости от того, где добывали песок для его производства и какие примеси он содержал. Бесцветное стекло люди научились делать гораздо позднее, вероятно — в I веке уже нашей эры: для обесцвечивания стали использовать марганец.
В Месопотамии археологи нашли стеклянную цилиндрическую печать возрастом примерно 4 500 лет. Сосуды для благовоний — одна из частых находок учёных при раскопках территории Старовавилонского царства.
История появления стекла на Руси. Развитие ремесла
На Русь этот дорогой материал попал из Византии. В Киево-Печерской лавре археологи раскопали мастерские стеклоделов, относящиеся к 11 веку. Но изделий сохранилось мало, секреты мастерства были утрачены. Поэтому сложно предположить, была ли русская история стекла. В истории человечества нередко случалось так, что многие вещи приходилось изобретать заново. Возрождение ремесла случилось только в 17 веке (в 1639 году), когда швед Ю. Койет выстроил неподалеку от столицы завод по производству оконных стёкол и аптекарской посуды. Тридцатью годами позже был создан Измайловский завод. Здесь изготавливались предметы роскоши, главным образом изысканные «потешные» кубки по образцу венецианских.
В 18 веке несколько стекольных заводов заработало в окрестностях Петербурга. Было заново изобретено цветное стекло. Изделия расписывались золотом и серебром, украшались прозрачными и непрозрачными эмалями.
Древнейшие технологии
История стекла в истории человечества насчитывает более 4 тысяч лет. Изображения и артефакты, найденные в гробницах фараонов, дают представление о древнейших способах производства и вкусовых предпочтениях египтян. Так, стекло изначально использовали в качестве глазури для глиняной посуды. Также из него делали бусины, флакончики и подвески.
Египтяне, в отличие от жителей Двуречья, предпочитали непрозрачное стекло. Его окрашивали окислами металлов в синий, фиолетовый, желтый и другие цвета. Только чиновники и особы царской крови могли позволить себе стеклянные изделия. Мелкие предметы изготавливались следующим методом: на металлический прут помещался глиняный сердечник, на который наматывали горячее стекло.
Крупные делались так: форму помещали в стеклянную массу и поворачивали. Стекло тонким слоем оседало на стенках и затвердевало, а форма впоследствии извлекалась.
Стекло на Руси. Развитие ремесленного дела
К нам стекло попало из Византии. Осуществляя раскопки в Киево-Печерской лавре, археологами были найдены стекольные мастерские, относящиеся к XI веку. Изделий, конечно, сохранилось не много и большинство секретов мастерства оказались утраченными. А потому сложно предположить, какой именно была история стекла в России и была ли она вообще.
Всемирная история неоднократно подтверждает: некоторые вещи человечеству приходилось изобретать заново. Возрождение стекольного дела произошло в XVII веке, а именно в 1639, когда мастер из Швеции Ю. Койет отстроил неподалеку от Санкт-Петербурга завод, производивший стекла для окон и аптекарские склянки, через 30 лет открылся Измайловский завод. Там изготавливались только дорогие изделия, прообразом которых стали венецианские шедевры.
В XVIII веке в окрестностях Санкт-Петербурга функционировало уже несколько стекольных предприятий. Была разработана новая технология производства цветного стекла. Изделия отделывались серебром и золотом, а также украшались разного рода эмалями.
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.
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.
Переход на новые способы производства оконного стекла – флоат-процесс
Заслуга создания революционного способа производства полированного стекла (флоат процесс) принадлежит Сэру Аластару Пилкингтону
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.
Стекольное дело сегодня
Промышленная революция XVIII-XIX веков стала важным этапом и в истории стекла. Разрабатывались печи нового типа, изменялись технологии. Появилось множество новых заводов, продукция которых создавалась уже для широких масс, а не для титулованных особ. Стекло стало доступным для всех. В начале прошлого века в России работала масса предприятий, производивших как посуду, так и листовое стекло. Но оставался немалым и объем импорта.
В середине века британскими специалистами был разработан способ растяжки, а также выравнивания стекла – для этого использовалась ванна с расплавленным оловом. Данный вариант получил название «флоат-метод». В настоящий момент, пройдя модернизацию, эта технология продолжает массово использоваться.