Эволюция стекла насчитывает минимум пять тысяч лет, эволюция стекла оконного — два тысячелетия. Сегодня застеклённое окно — обыденность, 200 лет назад это было признаком хорошего достатка, а 500 лет назад — показателем роскоши.

Стекольное производство и его продукция - история возникновения

Листовое стекло - история происхождения прозрачного материала кратко

Создание технологии стекольного производства — колоссальное научно-техническое достижение человечества. По масштабам оно сопоставимо с открытием металлургии или изготовлением керамики.

Эпоха рыбьей кожи

С тех самых пор, как люди начали строить капитальные дома, у них возникла проблема с освещением. С одной стороны, был необходим проем хотя бы в одной из стен, с другой — любой проем означал потери тепла и проникновение в жилище дождя и ветра.
Своеобразной полумерой стали волоковые окна в рубленных домах. Эти маленькие оконца высотой всего в одно или два бревна закрывались глухой деревянной заслонкой, которую двигали (волочили) в накладных пазах. Через это малюсенькое окно проникал скудный свет и выходил дым, если изба топилась по-чёрному. При закрытом окне помещение освещалось горящими свечами или лучинами.
Чтобы наладить освещение без зажжённых лучин, требовался материал, пропускающий свет, но задерживающий все остальное. Сначала любителям тепла и уюта пришлось выбирать из природных материалов. Здесь они проявили максимум изобретательности. В раннем Средневековье на помощь пришла слюда. Этот минерал легко раскалывается на тонкие полупрозрачные пластинки, которые можно вставить в решётку из оловянных или свинцовых перемычек. Русская слюда считалась лучшей в мире и была известна в Западной Европе под названием «мусковит».
Слюдяные окна считались весьма дорогим удовольствием, которое мог себе позволить лишь человек с хорошим достатком. Люди попроще заменяли слюду рыбьей кожей, растянутыми бычьими мочевыми пузырями, промасленной тканью или бумагой. Существует даже легенда о ледяных стёклах. Хотя это утверждение не выдерживает никакой критики. А вот затянутые бумагой окна-сёдзи были настоящим брендом Японии.
Изобретение стекла отправило в утиль и рыбью кожу, и промасленную бумагу, и прозрачную слюду.

Сирийские стеклодувы

Природное стекло известно человеку с глубокой древности. Вулканический обсидиан служил идеальным материалом для изготовления первых режущих инструментов. Есть мнение, что полупрозрачный обсидиан навёл людей на мысль о создании искусственного стекла. Хотя, учитывая то, что для получения стекла необходимы кварцевый песок с содой и температура в 1500 градусов, логично предположить, что первые слитки стекла получились совершенно случайно при выплавке меди или железа.
Основным и едва не единственным продуктом стеклоделия долгое время оставались украшения. Самым древним образцом считаются бусы царицы Хатшепсут, правившей Египтом в XV веке до нашей эры. Стекло также умели лить в Шумере и Аккаде. Постепенно к стеклянным бусам, ценившимся не ниже самоцветных камней, добавилась посуда, но все же до оконных стёкол было ещё далеко.
Первое по-настоящему плоское стекло обнаружили при раскопках города Помпеи. Его возраст датируют 70-МИ годами, временем извержения вулкана Везувий. Такое стекло имело небольшие размеры, оно готовилось литьём расплавленной шихты на каменный «противень», имело толщину в 8-10 миллиметров, весьма невысокое качество и низкую прозрачность, но всё-таки это было настоящее оконное стекло. После распада Римской империи технология была утеряна, и производство плоского стекла временно пришло в упадок.
Настоящую революцию в стекловарении произвело изобретение технологии дутья. Предположительно, она появилась в Сирии. Именно дутье применялось для получения оконного стекла в Средние века. Мастер выдувал некое подобие большой ампулы. После обрезки дна и горловины получившийся цилиндр разрезали вдоль и распрямляли на раскалённой плите. Прозрачность по-прежнему оставляла желать лучшего, но размер значительно увеличился. Такой способ изготовления стекла на Руси назывался «халявным».
В период позднего Средневековья в Европе придумали новую технику изготовления листового стекла — «краун», или, как его называли в России, «лунный» способ. В основе процесса тоже лежал метод выдувания. Вначале выдувался шар, затем он сплющивался, заготовка отделя», лась от стеклодувной трубки, а к её дну припаивалась ось. Потом стеклодув начинал очень быстро вращать ось, заготовка под действием центробежной силы все больше расплющивалась наподобие блина. Толщина такого стеклянного диска составляла 2-3 миллиметра, а диаметр мог доходить до полутора метров. Получившееся изделие было гладким и прозрачным. Края диска обрезались, получался достаточно большой прямоугольник. Характерной особенностью «лунного» стекла было наличие в центре листа утолщения, так называемого «пупка». «Лунный» способ изготовления стекла серьёзно удешевлял производство, делая продукт доступным даже для потребителей среднего достатка.
Так уж совпало, что спрос рождал предложение, и, в равной мере, предложение стало увеличивать спрос.

Революция эволюции

Чем дешевле становилось стекло, тем больше людей хотело его купить, а значит, вложиться в развитие стекольных технологий. Совершенствовался химический состав шихты, менялись способы литья.
К концу XIX века в мире существовало два общепризнанных способа стекольного производства: «лунный» и «ха-лявный». Оба метода плохо поддавались механизации, между тем как спрос на продукт постоянно увеличивался.
В 1857 году Уильям Кларк из Питтсбурга впервые предложил способ производства листового стекла вытягиванием со свободной поверхности расплава. Идея Кларка состояла в том, что если на поверхность жидкого стекла положить железный стержень, «приманку», а затем начать его поднимать, то стеклянная масса словно бы «приклеившись» к стержню потянется за ним в виде полотна. При остывании на воздухе получается широкий и длинный стеклянный лист.
Единственный недостаток технологии заключался в том, что лист получался не с параллельными кромками, а в виде клиновидного полотнища. Понадобилось 50 лет, чтобы бельгийский инженер Эмиль Фурко нашёл решение проблемы. Он предложил вытягивать стекло через щель плавающей на поверхности расплава шамотной лодочки. Теперь о параллельности кромок можно было не беспокоиться. Первые машины Фурко были установлены в Бельгии и Чехии. Производительность 11 устройств, установленных на одной ванной печи, составляла 250 тонн стекла в день.
Способ вертикального вытягивания стекла (ВВС) наконец позволил сделать заполнение оконных проёмов достаточно дешёвым. Однако тянутое стекло имело оптические дефекты, для устранения которых требовалась шлифовка. Рост автомобильной промышленности в начале XX века простимулировал дальнейшее совершенствование способов стекольного производства. В качестве альтернативы ВВС была разработана технология литья стекла на особый прокатный стол с последующим отжигом и полировкой.
Полированное стекло обладало хорошими оптическими качествами и широко использовалось для остекления зданий, витрин, транспорта, изготовления зеркал, хотя процесс производства отличался большой энергоёмкостью и высокими капитальными затратами. Отходы стекла при шлифовке и полировке доходили до 20%. К середине XX века необходимость поиска новых простых и дешёвых методов производства высококачественного стекла назрела окончательно.
Заслуга создания нового, совершенно революционного метода принадлежит Аластеру Пилкингтону. В 1952 году под его руководством началась разработка флоат-процесса. Суть ноу-хау состояла в формировании ленты стекла на поверхности расплава олова. Спустя год был изготовлен образец флоат-стекла шириной 300 миллиметров, а в 1957 году в Великобритании запустили первую производственную линию для изготовления флоат-стекла, идеально ровного, не требующего ни шлифовки, ни полировки. В официально опубликованном пресс-релизе флоат-процесс был представлен как «наиболее фундаментальное, революционное и важное достижение в производстве стекла в XX столетии». И это сложно оспорить.
Сегодня современного человека постоянно окружает стекло: прозрачное и матовое, цветное и бесцветное, гладкое и фигурное, стекло небьющееся и армированное, офисы с окнами от потолка до пола, стены, сложенные из стеклянных кирпичей, сияющие витрины магазинов, и нам уже сложно представить, что все это стекольное разнообразие начиналось с бус на шее египетской царицы.

Журнал: Тайны 20-го века №52, декабрь 2020 года
Рубрика: Люди и вещи
Автор: Евгений Зимин

Метки: Тайны 20 века, кварц, стекло, сода, лист, окно, песок, производство





Telegram-канал Багира Гуру


Исторический сайт Багира Гуру; 2010 —