Перед тим, як з'явитися у вас на екрані, ця стаття була перетворена на оптичні сигнали і зі швидкістю ~201 000 км/с передана оптоволоконним кабелем. В основі кабелю - волокна, виконані з найтоншого скла, яке в 30 разів прозоріше за чисту воду. Технологія стала доступною завдяки компанії Corning Incorporated. У 1970 році, використовуючи результати багаторічних досліджень вчених усього світу, вона запатентувала кабель, здатний передавати великі обсяги інформації на далекі відстані.

Якщо ви читаєте зі смартфона, не забудьте подякувати Стіву Джобсу, який у 2006 році попросив Corning Inc. розробити тонкий, але міцний екран для iPhone Результат – Gorilla Glass – тепер домінує на ринку мобільних пристроїв. Екрани смартфонів з Gorilla Glass п'ятого покоління не тріскаються після падіння у 80% випадків (тестові пристрої падали з висоти 1,6 метра – на цьому рівні люди зазвичай тримають телефон – на тверду поверхню).

І це далеко ще не все. Без скла світ був би невпізнанним. Завдяки йому людству стали доступні окуляри, лампочки та вікна. Але незважаючи на всюдисущість скла, у співтоваристві вчених досі триває дискусія щодо визначення цього поняття. Одні вважають скло твердим тілом, інші – рідиною. Багато питань досі залишаються без відповіді: наприклад, чому один вид скла міцніший за інший, або чому деякі скляні суміші мають саме такі оптичні та структурні властивості. Додайте до цього існуючі бази даних видів скла, в одній із них понад 350 000 відомих на даний момент типів, що забезпечує можливість створення величезної кількості різних сумішей. В результаті ми отримуємо справді цікаву сферу дослідження, яка регулярно виробляє нові дивовижні продукти. Скло вплинуло на людство, і можна з упевненістю стверджувати - скло формує вигляд нашої цивілізації.

"Ми використовуємо скло протягом тисяч років, але досі не розуміємо, що це взагалі таке", - вважає Мат'є Боші, експерт зі скла та член дослідницької команди Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі. Як правило, скло отримують, нагріваючи, а потім швидко охолоджуючи суміш кількох речовин. Наприклад, для створення плоского шибки використовують пісок (діоксид кремнію), вапно і соду. Кремній забезпечує прозорість, кальцій – міцність, а сода зменшує температуру плавлення. "Швидке охолодження запобігає кристалізації скла", - розповідає Стів Мартін, фахівець з вивчення скла в Університеті штату Айова.

Саме через запобігання кристалізації скло вважають аморфною речовиною – а не твердим тілом чи рідиною. Атоми скла прагнуть відновити кристалічну структуру, але не можуть, тому що застигають на місці в процесі його виготовлення. Можливо, ви чули про те, що шибки у вікнах стародавніх соборів згодом стікають вниз, і тому стають товщі біля основи. Це твердження помилкове: старовинні технології виготовлення просто не дозволяли зробити рівне скло. Але воно все ж таки перебуває в русі, нехай і дуже повільному. Результати дослідження, опубліковані торік у «Журналі Американського керамічного товариства», показали, що при кімнатній температурі склу старовинного собору потрібно близько мільярда років, щоб перемістився один нанометр речовини.

Люди почали робити гармати з обсидіану та інших видів вулканічного скла ще на зорі цивілізації, а перше рукотворне скло вперше було виготовлено в Месопотамії трохи більше 4000 років тому. Ймовірно, його отримали як побічний продукт під час виготовлення керамічної глазурі. Незабаром цю технологію запозичили давні єгиптяни. Виконавчий директор музею скла в Корнінгу Керол Уайт стверджує, що першими скляними предметами були намистини, талісмани та прутики для створення мозаїчного скла. Часто за допомогою мінералів їм надавали вигляду іншого матеріалу.

«До початку другого тисячоліття до нашої ери ремісники почали виготовляти невеликі судини на кшталт ваз. Археологи знайшли клинописні таблички з описом процесу, але написані були таємною мовою, призначеною для приховування секретів виробництва», - додає Уайт.

На час виникнення Римської імперії склоробство стало важливою галуззю економіки. Письменник Петроній розповідає історію ремісника, який постав перед імператором Тіберієм зі шматком нібито непорушного скла. «Хтось ще знає, як зробити таке скло?» - Запитав у ремісника Тіберій. «Ні», - відповів ремісник, наголошуючи на власній значущості. Тіберій без попередження наказав обезголовити бідолаху. Хоча мотиви Тіберія достеменно не відомі, можна припустити, що подібний винахід міг зруйнувати скляну промисловість імперії.

Перше велике нововведення сталося в склоробстві в першому столітті до нашої ери, коли на околицях Єрусалиму скло почали видувати. Незабаром римляни вигадали, як зробити скло більш-менш прозорим: так з'явилися перші скляні вікна. У сприйнятті скла відбулося значне зрушення, оскільки раніше його цінували лише декоративні властивості. Замість того, щоб милуватися склом, люди почали дивитися крізь нього. Протягом наступних століть римляни виробляли скло у промислових масштабах, і зрештою воно поширилося по всій Євразії.

На той час науки як такої не існувало, і скло було овіяне ореолом таємничості. Наприклад, у четвертому столітті нашої ери римляни створили знаменитий кубок Лікурга, який змінює колір із зеленого на червоний залежно від кута падіння світла. Сучасні дослідження показали, що неймовірна властивість кубка обумовлена ​​наявністю наночастинок срібла та золота.

У Середньовіччі передові секрети виготовлення скла зберігалися у Європі та арабських країнах. В епоху Високого Середньовіччя європейці розпочали виробництво вітражів. За словами Керол Уайт, величні картини на склі зіграли величезну роль у вивченні малограмотним населенням катехизму. Недаремно вітражі ще називають бібліями для бідняків.

Хоча шибки з'явилися ще в епоху римлян, вони, як і раніше, були дорогі і їх було складно дістати. Але все змінюється з спорудженням Кришталевого палацу до Всесвітньої виставки 1851 року. Кришталевий палац був виставковою залою з площею скління 93 000 кв. м. - у чотири рази більше, ніж у штаб-квартири ООН у Нью-Йорку, зведеній століттям пізніше. «Кришталевий палац продемонстрував людям гідності та красу шибок, він вплинув на архітектуру та споживчий попит», - розповідає Алан МакЛенаган, директор компанії SageGlass, що спеціалізується на виробництві тонованих вікон та інших виробів зі скла. Кришталевий палац згорів у 1936 році, але через кілька років шибки стали більш доступними завдяки британській компанії Pilkington, співробітники якої винайшли техніку створення термополірованого скла наливом розплавленої скломаси на шар розплавленого олова.

У 13 столітті, задовго до того, як шибки стали повсюдно поширені, невідомі винахідники створили перші окуляри. Винахід допоміг у боротьбі з безграмотністю і заклав основу для подальшого вдосконалення лінз, які дозволили побачити раніше невідомі речі. На початку 14 століття венеціанці запозичили напрацювання майстрів з Близького Сходу та Малої Азії та удосконалили процес створення прозорого скла під назвою «кристал». Одна з технік передбачала ретельне розплавлення кварцової гальки разом із золою солелюбних рослин, які забезпечували правильне співвідношення кремнезему, марганцю та натрію, про що тоді, звичайно, не здогадувалися. Життєво важливо було тримати правила виготовлення скла у секреті. Незважаючи на високий статус, який мали всі виробники скла, покаранням за перетин кордону Венеціанської республіки для них була страта. Венеціанці були лідерами на ринку скла наступні 200 років.

Використовуючи скло власного виробництва, венеціанці також створили перші дзеркала. Не вистачить слів, щоб описати всі зміни, які спричинило їх появу. Раніше дзеркала виробляли з полірованого металу або обсидіана, вони були дуже дорогими і відбивали світло не так ефективно. Нові дзеркала уможливили появу телескопів і зробили переворот у мистецтві: з їх допомогою італійський скульптор Філіппо Брунеллескі розробив у 1425 лінійну перспективу. Змінилася самосвідомість людей. Письменник Ян Мортімер навіть припустив, що до появи скляних дзеркал люди не брали себе окремими унікальними особистостями, концепція індивідуальної ідентичності не існувала.

У скла широкий діапазон застосування. Близько 1590 Ханс Янсен і його син Захар винайшли мікроскоп з двома лінзами на кінцях трубки, який давав дев'ятиразове збільшення. Голландець Антоні Ван Левенгук зробив ще один крок уперед. Будучи відносно освіченим учнем торговця галантереєю, Антоні, рахуючи нитки на тканині, часто користувався збільшувальним склом і в процесі розробив нові способи полірування та шліфування лінз, що дозволило збільшувати зображення у 270 разів. У 1670 році за допомогою своїх лінз Левенгук випадково відкрив існування мікроорганізмів: бактерій та протистів.

Англійський вчений Роберт Гук удосконалив мікроскоп Левенгука. Він автор знаменитої праці «Мікрографія», першої книги про мікроскопічний світ з детальними гравюрами раніше небачених образів, наприклад текстур губки або зображень бліх. «Прикрашені блискучою чорною бронею, тонкої та акуратної статури», - писав Гук про бліх. Вдивляючись у кору коркового дерева через мікроскоп, структура якої нагадувала бджолині стільники та монастирські келії, Гук запровадив термін «клітина». Ці досягнення вразили науку і призвели, серед іншого, до появи мікробіології та теорії мікробного походження хвороб.

Поява в лабораторіях всього світу скляних пробірок і піпеток дозволила вимірювати і змішувати різноманітні речовини і піддавати їх різним впливам. Скляні інструменти сприяли розвитку хімії та медицини, а також уможливили появу парового двигуна та двигуна внутрішнього згоряння.

Поки одні вчені поралися з мікроскопами і мензурками, інші звернули свій погляд на небо. Достеменно не відомо, хто винайшов телескоп, хоча перші згадки про цей пристрій виявлено в Нідерландах у 1608 році. Телескоп став відомий завдяки Галілею, який удосконалив конструкцію і почав вивчати небесні тіла. У ході спостережень за супутниками Юпітера він дійшов висновку, що геоцентрична модель світу не має сенсу, чим викликала невдоволення Католицької церкви. Інквізиційна комісія 1616 року зробила висновок, що заява про геліоцентризм «безглузда і абсурдна з філософської точки зору і, крім того, формально єретична, оскільки висловлювання його багато в чому суперечать Святому Письму». Як бачите, скло може й до гріха довести.

Вплив скла на наше життя не слабшає. Заглядаючи в майбутнє, дослідники сподіваються здійснити такий же суттєвий прорив, використовуючи скло для знешкодження ядерних відходів, створення безпечних батарей та проектування біомедичних імплантатів. Інженери розробляють високотехнологічні сенсорні екрани, скло-хамелеони, скло, що не б'ється.

Наступного разу, коли вам на очі потрапить скляний предмет, задумайтеся, чи не дивно, що матеріал, народжений землею і вогнем, скований, як ставок покривом льоду, що постійно перебуває в атомному чистилищі, настільки полегшує людське життя і сприяє прогресу. Уважно подивіться не як звичайно крізь скло, а прямо на нього, і згадайте, скільки явищ залишилися б недоступні людському оку, якби не було під рукою матеріалу, який сам ледве помітний.

Виконала: учениця 11 класу Сєрова Марія. "Історія скла в історії людства"

Скло - твердий аморфний, прозорий у певній області оптичного діапазону (виходячи з хімічного складу) матеріал, що отримується при охолодженні гарячого матеріалу, що містить склоутворюючі компоненти (оксиди Si, В, Al, Р і т. д.) і оксиди металів (Li, K , Mg, Pb і т. д.). У світі найбільшу поширеність отримало силікатне скло. Щодня ми так чи інакше стикаємося з цим чарівним матеріалом, і наше життя без нього немислиме. Як воно з'явилося на світ і хто його винайшов?

Скло відоме людям вже близько 55 століть. Найдавніші зразки виявлено в Єгипті. В Індії, Кореї, Японії знайдено скляні вироби, вік яких відноситься до 2000 до нашої ери. Розкопки свідчать, що на Русі знали секрети виробництва скла понад тисячу років тому.

Цікавий факт, слід знати, що не людство винайшло скло. Скло народила сама природа. Перші грудки скла з'явилися з розпеченої лави, що пролилася на поверхню сотні мільйонів років тому. Відомо, що було воно не прозорим, а звичайним матовим – майже чорним. Визначення скляних мас – вулканічне скло тепер називають обсидіаном.

Дехто вважає скло побічним продуктом виплавки міді. А давньоримський історик Пліній-старший (79 - 23 рр. до н.е.) писав, що склом ми зобов'язані фінікійським морським купцям, які, готуючи їжу на стоянках, розводили на прибережному піску багаття і підпирали горщики шматками вапна, створивши тим самим умови для виникнення скломаси. Справді, вихідним сировиною виготовлення скла служили кварцовий пісок, вапно і луг - органічна (зола рослин) чи неорганічна (сода). Як барвники використовувалися металургійні шлаки: з'єднання міді, кобальту і марганцю. кварцовий пісок сода вапно попелу рослин Вважається, що рукотворне скло було відкрито випадково, як побічний продукт інших ремесел. У ті часи випал глиняних виробів відбувався у звичайних ямах, виритих у піску, а паливом служила солома чи очерет. Зола, що утворюється при згорянні - тобто луг - при високотемпературному контакті з піском давала склоподібну масу.

І виготовлення скла було відоме здавна в Єгипті. Скляні намисто та амулети знаходили у гробницях, які належать до 7000 року до н. е. Близько 1500 до н. е. єгиптяни вже робили власне скло. Для цього вони використовували суміш подрібненої кварцової гальки та піску. Вони також виявили, що якщо додати до цієї суміші кобальт, мідь чи марганець, то можна отримати скло блакитного, зеленого та пурпурового кольору. Після 1200 до н. е. єгиптяни навчилися відливати скло у скляних формах. Але трубка для видування скла була невідома аж до початку християнської ери, коли її винайшли фінікійці. У деяких країнах світу такими трубками користуються в склодувних майстернях і зараз.

Великими умільцями в частині виготовлення скла були римляни, які першими почали робити тонкі шибки.

Художніми виробами зі скла прославилася Венеція. Венеціанське скло має надзвичайну твердість, вражає своєю легкістю, витонченістю та красою.

У 13 столітті численні заводи з виготовлення виробів зі скла перемістилися з Венеції на сусідній острів Мурано, через часті пожежі, що викликаються цілодобовою роботою скловарних печей. Італійський Мурано досі - центр виготовлення штучних виробів зі скла вручну.

У XVI столітті скло вже виробляли по всій Європі. В даний час широко відоме своєю красою богемське скло, що випускається в Чехії.

Завдяки винаходу англійцем Джорджем Равенскрофтом в 1674 р. нового способу виробництва кришталю, був отриманий більш якісний склад скломаси, ніж у італійських майстрів. Равенскрофт замінив поташ оксидом свинцю високої концентрації і отримав скло з високими світловідбиваючими властивостями, яке дуже добре піддавалося глибокому різанню та гравіювання. Основними країнами виробництва високоякісного кришталевого столового посуду зі скла з високим вмістом свинцю стали Швеція, Англія та Ірландія.

Перша згадка про російський скляний завод - він був побудований під Москвою біля села Духаніно - відноситься до 1635 року. Пізніше, в 1669 р., коштом скарбниці у селі Ізмайлове було збудовано інший завод. Особливо великий розвиток виробництво скла отримало в епоху Петра I (початок XVIII ст.), що створив на Воробйових горах в Москві зразковий завод-школу. Найбільший художній інтерес становлять шибки у вітринах російських церков XVI і XVII ст., розписані вогнетривкими, незмивними прозорими фарбами. І лише наприкінці XIX століття склоробство з ремісничого почало переростати у масове промислове виробництво і стало предметом повсякденного побуту.

Уявіть собі, що ви повертаєтеся зі школи, а у вікнах вашої квартири немає стекол. Відсутній у будинку і скляний посуд. Ви хочете подивитися на своє здивоване обличчя у дзеркало, але у квартирі немає його. Та й багатьох інших корисних речей ви б не виявили, якби свого часу винайдено скло. У цьому оповіданні я розповім вам, як розпочиналася історія скла.

А як прізвище винахідника скла? А ніяк. Справа в тому, що створена вона була самою природою. Давно-давно, за багато мільйонів років до появи першої людини, скло вже існувало. А утворилося воно з спочатку розжареної, а потім охолола лави, що вирвалася на поверхню з вулканів.

Це природне скло називається зараз обсидіаном. Але заскленяти, наприклад, вікна, їм було не можна не тільки тому, що вікон тоді ще не було, а ще й тому, що природне скло брудно-сірого кольору, через яке абсолютно нічого не видно.

То як же з'явилося скло, придатне для вживання?Можливо, люди навчилися його відмивати? На жаль, природне скло брудне не зовні, а зсередини, тому тут не допоможуть жодні навіть найсучасніші миючі засоби.

Про те, як люди вперше зробили скло, наближене до сучасного, є кілька легенд. Усі вони дуже одноманітні та
говорять про те, що мандрівники, не маючи під рукою каміння для вогнища, використовували замість них шматки природної соди. Причому відбувалося це в пустелі або на березі водойми, там, де обов'язково був пісок. І ось під впливом вогню сода та пісок плавились, утворюючи скло. Люди довго у ці легенди вірили. Але нещодавно з'ясувалося, що все це неправда, тому що спека від багаття для такого сплаву недостатньо.

Виробляти скло своїми руками люди почали понад 5000 років тому в Єгипті. Щоправда, і тоді воно прозорим не було, а через те, що у піску траплялися сторонні домішки, мало зелений чи синій відтінок. Поступово на Сході навчилися його позбуватися. Судячи з розкопок, першими скляними виробами стали намисто. Трохи згодом склом стали покривати посуд. А щоб навчитися робити її саму зі скла, знадобилося ще 2000 років.

Щоб з'ясувати секрет виробництва скла, уряд Венеції на початку ХIII століття направив Схід спеціальних людей. Підкупами та погрозами венеціанці цей секрет роздобули.

Вони налагодили власне виробництво і змогли зробити скло ще прозорішим, здогадавшись додавати до його складу трохи свинцю.

Спочатку скло виготовлялося у самій Венеції. Місцева влада дуже боялася, що хтось дізнається про секрет виробництва, тому район, де ці майстерні розташовувалися, був завжди оточений солдатами. Ніхто з робітників не наважувався покинути межі міста. За будь-яку спробу це зробити до страти засуджувався не лише сам склороб, а й вся його родина.

Зрештою було вирішено перенести майстерні на острів Мурано. Звідти і втекти було важче і потрапити туди було складно.

У 1271 роцівенеціанські шліфувальники навчилися робити зі скла лінзи, які спочатку особливим попитом не мали. Але в 1281 рокуздогадалися вставляти їх у спеціально розроблені оправи.

Так з'явилися перші очки. Вони коштували спочатку настільки дорого, що були чудовим подарунком навіть для королів та імператорів.

Наприкінці XV століття, коли у Венеціїнавчилися робити зі скла посуд, муранські вироби стали користуватися в усьому світі такою популярністю, що для їхньої доставки довелося будувати додаткові кораблі.

Але вдосконалення скла продовжувалося і пізніше. Настав час, і люди вигадали покривати його спеціальним складом - амальгамою, так з'явилися дзеркала.

В нашій країнівиробництво скла почалося тисячу років тому, у невеликих майстернях. А в 1634 році під Москвою було збудовано перший скляний завод.

Мені подобається

У цій статті описується історія виникнення скла та розвитку скловаріння у світі від часів Стародавнього Єгипту до наших днів. Особливу увагу приділено методам виробництва шибки, що використовувалися в різний час.

Походження скла

Виготовлення листового скла розпочалося близько 2000 років тому. Але до його появи вже існували основні прийоми роботи з розплавленим склом та різноманітна техніка виготовлення нескладних виробів зі скла у вигляді намиста, судин та браслетів.

Виникнення стародавнього склоробства сягає приблизно III тис. до зв. е. До цього періоду стародавніми майстрам створено новий матеріал – скло. Створення скла за масштабами відкриття - колосальне науково-технічне досягнення, його поява в історії техніки та культури може бути зіставлено з відкриттям металів, кераміки та металевих сплавів.

Як, де, коли та хто почав робити штучне скло? На це питання є різні версії. Скло – штучний матеріал, створений людиною, але відомі і природні стекла - обсидіани, які утворюються в магматичних розплавах при високих температурах під час виверження вулканів та падіння метеоритів. Обсидіани є напівпрозорими чорними стеклами, що мають високу твердість, і корозійну стійкість і використовувалися в давнину як ріжучий інструмент. Деякі вважають, що саме обсидіани штовхнули людину на створення їх штучних аналогів, проте області поширення природного та штучного скла не збігаються. Найбільш ймовірно, що уявлення про скло розвивалися в тісному зв'язку з виготовленням гончарних виробів і металообробкою. Можливо, на ранніх стадіях склоробства стародавні майстри побачили аналогії у властивостях скла та металів, які визначили технологічні прийоми обробки скла. Визнавши скло аналогічним металу (пластичність у гарячому стані, твердість у холодному), стародавні створили можливість перенести у склоробство прийоми обробки металів. Таким шляхом були запозичені тиглі для варіння скляної маси, форми для виливки виробів, технологічні прийоми гарячої обробки (лиття, зварювання). Цей процес відбувався поступово, особливо на перших етапах, настільки різні за своєю природою скло та метал.

Найбільш рання «теорія» походження скла – запропонована римським ученим Плінієм Старшим у «Природній історії»:

«Одного разу, у дуже далекі часи, фінікійські купці везли Середземним морем вантаж здобутої в Африці природної соди. На нічліг вони висадилися на піщаному березі і почали готувати собі їжу. Через брак під рукою каміння обклали багаття великими шматками соди. Вранці, розгрібаючи золу, купці виявили чудовий злиток, що був твердий як камінь, горів вогнем на сонці і був чистий і прозорий як вода. Це було скло».

Розповідь ця мало достовірна, навіть сам Пліній починає її словами «fama est…..» чи «з чуток…», тому що утворення скла при температурі полум'я багаття на відкритому просторі відбутися не може. Найімовірніше припущення німецького вченого Вагнера, який пов'язує появу скла з отриманням металів. У процесі плавлення міді та заліза утворювалися шлаки, які могли під дією тепла перетворювалися на скло. Зараз важко встановити, як саме було винайдено скло, але, без сумніву, це відкриття було випадковим.

Найдавніші вироби мали лише склоподібний шар на поверхні фаянсу, і знайдені у гробниці фараона Джосера (III династія Стародавнього царства в Єгипті, 2980-2900 р. до н.е.). Зразки скла як злитків, датовані XXII-XXI ст. до зв. е.., виявлені при розкопках в області Стародавнього Дворіччя.

Склоробство в Стародавньому Єгипті та Месопотамії

Найбільш ранні археологічно відомі скляні майстерні датуються серединою II тис. до зв. е. Слід зазначити, спочатку було отримано сам матеріал (скло), та був усвідомлюється його новизна, і розкриваються його властивості. Прийоми обробки нового матеріалу підбираються стосовно його властивостей: витягування, згинання, накручування. Лише з часом були підібрані та пристосовані інші прийоми: лиття, пресування, обкатка.

Історія склоробства починається з виготовлення намиста. Новий матеріал знайшов своє застосування у невиробничій сфері, і вироби з нього прирівнювалися до цінностей шляхетного каміння та самоцвітів. До найдавніших виробів зі скла вважаються скляні намисто цариці Хатшепсут, яка правила Єгиптом у 1525-1503 рр. до зв. е. і скляний кубок, що має ієрогліфічну напис з ім'ям фараона Тутмоса III, що відноситься до Нового царства.

На середину II тис. до зв. е. Склоробство склалося в основних рисах майже одночасно в різних осередках найдавніших цивілізацій Єгипту та Месопотамії. Єдиним джерелом, на підставі якого можна судити про становлення та початкові етапи історії скла та його походження є готові вироби: намисто, вставки, судини. Як вважають вчені, намисто для єгиптян виконували функцію амулетів.

Починаючи із середини VIII ст. до зв. е. набір знайдених знахідок розширюється і до намиста і судин додаються персні, браслети, ритуальний та туалетний посуд, яких стали знаходити не тільки в районі Середземномор'я, а й на Кавказі та Західній Європі. Значно підвищуються декоративність та складність знайдених виробів. Техніка виготовлення виробів ускладнюється, майстри поряд з формуванням, навивкою та литтям, освоїли та інші прийоми роботи з розплавленим склом: різання, гравіювання, шліфування, полірування та пресування у формах, різних за конструкцією та матеріалом. Технічні прийоми обробки скляної маси супроводжувалося ускладненням інструментарію та обладнання майстерні.

Винахід процесу видування скла

До початку римського періоду склоробством був накопичений великий виробничий досвід і знання, щоб зробити справжній переворот в галузі технології виготовлення виробів зі скла.

Першою «революцією» у скловаренні вважається винахід методу видування скла. Процес видування виробів з розплавленої скломаси почався з найважливішого винаходу - склодувної трубки сирійськими майстрами між 27 р. до н. е. і 14 р. н. е. З відкриттям процесу видування скляних виробів Сирія на цілі сотні років стає найбільшим центром склоробства. Винахід видування призвело до народження нової якості і склало основу не тільки стародавнього, а й сучасного методів виготовлення скляного посуду, а згодом і шибки.

Видування - раніше допоміжна операція, в римський час стало використовуватися як самостійний прийом. Після набору скломаси на склодувну трубку майстер видував вихідну заготовку в дерев'яну форму і отримував різні скляні порожнисті вироби у вигляді глеків, банок, кубків флаконів. Поряд із простим посудом майстри виконували і декоративні унікальні предмети, прикрашені нитками та тиражем із кольорового скла.

Перше віконне скло

Перше віконне, по-справжньому плоске скло вперше з'явилося значно пізніше, у Стародавньому Римі. Воно було виявлено під час розкопок Помпеї та датується роком виверження вулкана Везувій, 79 р. н. е. Віконне скло одержували методом лиття на плоску кам'яну поверхню. Звичайно, якість скла при цьому дуже відрізнялася від сучасного. Це скло було забарвленим в зелені тони і матовим (безбарвне скло на той час виготовляти ще не вміли), містило велику кількість бульбашок, що говорило про низьку температуру варіння, і було досить товстим (близько 8-10 мм). Але це був перший випадок застосування скла в архітектурі, що дало значний поштовх до подальшого розвитку скловаріння і поширення скла по всій Європі.

Краун процес

2-я революція в скловаренні відбулася приблизно на початку II ст., коли сирійські майстри винайшли зовсім нову для тих часів технологію виробництва плоского скла - краун (crown) або як його в Росії називали місячний спосіб. Ця ідея виникла, можливо, під час видування великих плоских тарілок. Скло виготовлялися методом видування великих бульбашок, які на наступній стадії відокремлювалися від склодувної трубки, і прикріплювалася до іншої трубки - понтії. Після інтенсивного обертання на понтії вихідна заготівля під дією відцентрових сил витончувалася і перетворювалася на плоский круглий диск (див. рис.). Діаметр цього диска міг досягати 1,5 м. З нього вже після охолодження вирізали шматки скла квадратної та прямокутної форми. Центральна частина диска мала потовщення – слід від понтії, що називався «бичачим оком». Як правило, ця частина диска не використовувалася і йшла на переплавку, однак у деяких середньовічних будівлях ці кругляшки досі збереглися (рис.).

Ця технологія дозволяла отримувати скло досить гарної для тих часів якості практично без спотворень. Не дивно, що ця технологія проіснувала до середини XIX століття. Так, відомий усім і один із найстаріших у світі виробників скла - англійська компанія Пілкінгтон (Pilkington) повністю припинив використовувати краун процес тільки в 1872 році.

Однак існувала і проблема – обмеження за розмірами. За допомогою краунів процесу неможливо було отримати скло великого розміру. Тому протягом багатьох років у різних країнах Європи здійснювалися спроби вдосконалення цієї технології, що призвело до створення нового способу виробництва скла – способу видування циліндрів.

Виробництва шибки циліндричним способом

В цілому цей метод був дуже схожий на краун процес, але при цьому склодув набирав скло з горщика в кілька прийомів і роздмухував заготовку (кульку) у форму циліндра при постійному обертанні. Для формування циліндричної форми майстер розгойдував заготівлю у спеціальній прямокутній ямі. Після затвердіння заготовки звужені кінці відокремлюють спеціальним нагрітим гаком. Потім усередині охолодженого циліндра роблять поздовжній розріз і виправляють у плоскі листи в особливих "правильних печах", де циліндри поступово розігріваються до розм'якшення на плоских підставах їх глини і розгладжуються лист дерев'яною цуркою, закріпленої на залізний стрижень. Наприкінці ХІХ століття для видування циліндрів почали використовувати повітряні насоси, а невдовзі з'явився метод механічного витягування циліндрів (див. рис.).

Застосування більш ефективного методу виробництва шибки дозволив збільшити розмір листового скла і знизити кількість відходів скляного бою. Так, встановлені в 1910 на одній з англійських фабрик Пілкінгтон (Pilkington) повітряні машини американського інженера Джона Любберса (John H. Lubbers) дозволили отримувати скляні циліндри довжиною до 13 м і діаметром до 1 м.

Виробництво шибки методом витягування з розплаву

Вільям Кларк із Піттсбурга перший запропонував спосіб виробництва листового скла витягуванням із вільної поверхні розплав. У 1857 р. він представив англійський патент, згідно з яким формування плоского листа здійснюється повільним вертикальним витягуванням затравки з поверхні розплаву. Протягом наступних 50 років намагалися вирішити основну проблему – звуження стрічки скла під час витягування, але всі спроби були невдалими.

У 1871 році бельгійський винахідник Ф. Веллін (F. Vallin) отримав французький патент (№ 91787) на виробництво шибки механічним витягуванням скла. Для безперервної подачі розплаву він запропонував систему горщиків, пов'язаних між собою трубкою, так що скломаса з одного горщика надходила в інший. В останній великий овальний горщик, який був поміщений у трубу, опускалася металева пластина (затравка). Формування плоского листа відбувалося під час руху цієї пластини вгору. У трубі також розташовувалися з обох боків скла повітряні трубки з отворами для охолодження скла. Аркуш скла підтримувався роликами, покритими азбестовою тканиною. Витягування скла може відбуватися у двох напрямках: вертикальному та горизонтальному. У разі передбачався спеціальний металевий валок. Веллін був геніальним винахідником і запропонував практично всі основні елементи механічного витягування, які у 20 столітті будуть застосовуватися у всіх способах витягування скла. У той час, коли ванні печі були невідомі, він представив систему скловарених горщиків, в яких освітлена скломаса надходила знизу трубками з одного горщика в інший, до основного, з якого відбувалося витягування скла. Ця система безперервної подачі розплаву стала основою появи ванних скловарних печей. У 1890 році Веллін заснував у Гіфорсі компанію з виробництва шибки механічним витягуванням.

1905 року бельгійський інженер Еміль Фурко (Emile Fourcault) запропонував свій спосіб вертикального витягування скла. При цьому найстарішому способі (ВВС) використовується шамотний човен, з щілини якого під дією гідростатичного тиску витікає постійний потік скла. Швидкість витягування можна регулювати глибиною занурення човна. Стрічка скла з човника надходила до шахтної камери, де з двох боків знаходяться водо-охолоджувані трубки, і далі по роликах надходила в піч відпалу. Для запобігання звуження стрічки по краях стрічки були встановлені бортоформуючі ролики та трубки, що охолоджуються. Товщина стрічки скла визначалася швидкістю витягування та температурою в зоні витяжки («цибулини»). Перші машини Фурко для витягування листового скла були встановлені в Бельгії та Чехії у 1913 році. Продуктивність 11 машин, встановлених на одній ванній печі, становила 250 тонн скла на добу.

Процес витягування скла дозволив виробляти дешеве шибку з вогненно-полірованими поверхнями Основний дефект тягнутого скла з'являється при формуванні (витягуванні) і пов'язаний з порушенням площинності скла. Такі порушення призводять до оптичного ефекту лінзи та спотворення зображення. Тягнене (машинного вироблення) віконне скло широко застосовувалося в будівництві для скління вікон і теплиць.

Виробництво шибки методом лиття та шліфування.

Як уже говорилося вище, і краун процес і метод видування циліндрів, та й метод ВПС мали ряд недоліків, пов'язаних або з наявністю оптичних дефектів та спотворень, або з неможливістю отримати листи скла великого розміру. Тому як альтернатива з початку XIX століття в Європі використовувався ще один спосіб виробництва методом лиття та подальшого відпалу литого прокатного скла. У ньому горщик із розплавленим склом виливався прямо на розливний стіл і прокочувався роликами. Для відпалу застосовувалася спеціальна піч із кількома рядами полиць, що дозволяє збільшити завантажувальну потужність. Прокатне скло могло бути виготовлене будь-якого необхідного розміру та завтовшки 3-6,5 мм. Цим методом виготовляли кольорове та безбарвне візерункове скло, а також великі листи неполірованого шибки. Особливою популярністю користувалося візерунчасте кольорове скло для скління вікон у церквах та соборах.

Надалі з появою потреби у якіснішому склі на фінальному етапі стали застосовувати абразивну обробку поверхонь скла. У той час це був трудомісткий, тривалий і багатоступінчастий процес, який включав переміщення горщика з розплавом скла, виливку та розкочування в лист, відпал, шліфування та полірування. Час обробки скла становив близько 17 години.

На початку XX століття зростання автомобільної промисловості стимулювало розвиток більш ефективних високопродуктивних методів виробництва полірованого скла. Одним із піонерів цього методу була також компанія Пілкінгтон (Pilkington), яка в 1923 році спільно з компанією Ford Motors розробила і запустила безперервний процес виробництва прокатного скла. Розплав скла плавився у ванній печі і через зливний пристрій безперервним потоком проходив через водоохолоджувані вали і пресувався до заданої товщини. Основна проблема полягала у отриманні якісного розплаву у ванній печі. У 1925 році цей метод був доповнений машиною для одностороннього шліфування та полірування. Наступним кроком до автоматизації виробництва була розробка машин для двостороннього шліфування та полірування скла. Після довгих експериментів та складних складальних робіт перша потокова лінія виробництва полірованого скла була запущена на фабриці Пілкінгтон у Донкастері (Великобританія) у 1935 році. Безперервна стрічка скла довжиною 300 м рухалася зі швидкістю 66 м/годину і оброблялася одночасно з двох сторін величезними плоскими шліфувальними дисками. Введення цієї технології стало найбільш значною розробкою в довгій історії виробництва полірованого скла.

Більш дороге поліроване скло мало хорошу оптичну якість, і з успіхом використовувалося для скління будівель, вітрин, транспорту, виготовлення дзеркал. Але процес виробництва полірованого скла завжди відрізнявся великою енергоємністю, високими операційними та капітальними витратами. Відходи скла при шліфуванні та поліруванні доходили до 20%. Так, наприклад, виробнича лінія двостороннього безперервного шліфування та полірування компанії Пілкінгтон (Pilkington) у Коулі Хілл (Великобританія) у 1944 році, включаючи скловарну піч, лер, верстати для шліфування та полірування розтягувалася на більш ніж 430 м. Сучасники помічали , Що виробнича лінія була на 21 м довше найбільшого на той час океанського лайнера «Queen Mary».

До середини XX століття назріла необхідність використання нових більш простих та дешевих методів виробництва високоякісного скла.

Перехід на нові способи виробництва шибки – флоат-процес

Заслуга створення революційного способу виробництва полірованого скла (флоат процес) належить Сер Аластар Пілкінгтон (Alastair Pilkington).

Лайонел Олександр Бетін (Аластар) Пілкінгтон народився в 1920 році, після закінчення школи в Шерборні вступив до Трініті Коледжу в Кембриджі, де отримав свій перший науковий ступінь у галузі механіки. Під час війни він залишив університет і вступив на службу до Королівської артилерії. Брав участь у військових діях у Греції та на Криті. Після звільнення з полону наприкінці війни, він повернувся до Кембриджу для продовження навчання і вирішив продовжити кар'єру як цивільний інженер. У березні 1947 він був призначений технічним помічником на фабриці листового скла Пілкінгтон, а через два роки виконує обов'язки виробничого менеджера на фабриці в Донкастері. У 1952 році Аластар повертається до Сент-Хеленсу, і під його керівництвом починаються експериментальні роботи над розробкою флоат процесу. В результаті перших експериментів він запропонував для формування та транспортування стрічки скла використовувати розплав металу. У 1953 році на першій дослідній установці було виготовлено зразок флоат-скла (float-glass) шириною 300 мм. У 1955 році на новій експериментальній установці було отримано флоат-скло шириною 760 мм, і правління Пілкінгтон приймає сміливе та ризиковане рішення про будівництво виробничої флоат лінії (float-line) шириною 2540 мм. Компанія сподівалася на успіх, але в той же час розуміла, що у разі невдачі фінансові втрати становитимуть мільйони фунтів. З іншого боку, успішний запуск лінії гарантував значний та революційний стрибок у технології листового скла за всю тривалу історію виробництва скла.

Виробнича лінія, що працює за флоат-методом, була введена у Коулей Хіллі (Великобританія) 6 травня 1957 року. Багато хто в той час не вірив у новий процес, і говорив, що ця лінія не виробить навіть 1 m² скла. Тільки через 14 місяців було отримано перше якісне флоат-скло (float-glass) товщиною 6,5 мм, і 20 січня 1959 року компанія Пілкінгтон офіційно опублікувала прес-реліз, в якому представила флоат-процес наступними словами:

«Флоат-процес є найбільш фундаментальним, революційним та важливим досягненням у виробництві скла у 20 столітті»

Відповідно до розробленої компанією Пілкінгтон (Pilkington) флоат-способом скломаса зі студкового басейну при температурі 1100°З безперервною стрічкою надходить зі скловарної печі на поверхню розплавленого олова. Стрічка витримується за досить високої температури для видалення всіх дефектів і нерівностей на поверхні скла. Так як поверхня розплавленого металу є ідеально рівною поверхнею, то скло набуває "вогненно-поліровану" блискучу поверхню, яка не потребує подальшого шліфування та полірування. Під час проведення експериментів встановлено, що розплавлена ​​скломаса не розтікається нескінченно лежить на поверхні розплавленого олова. Коли сили тяжіння і поверхневого натягу врівноважуються, стрічка набуває рівноважної товщини трохи менше 7 мм. Для отримання стрічки скла різної товщини були створені методи, засновані на регулюванні в'язкості скла в зоні формування та величини зусилля, що розтягує. Якщо необхідно отримати товщину стрічки скла більше 7 мм, то її стискають незмочуючими бортовими обмежувачами.

На початку роботи виникла проблема вибору розплавленого металу, який повинен знаходитися в рідкому стані в межах температурного інтервалу від 600 до 1050°С, мати низькі значення тиску пари, а величина щільності повинна бути вищою, ніж скла. Дослідження показали, що всім цим вимогам відповідає олово, яке майже не взаємодіє зі склом, і є цілком доступним та дешевим продуктом. Але олово за високих температур окислюється киснем з утворенням оксидних сполук. Тому, щоб виключити окислення поверхні розплаву олова, у флоат-ванні необхідно створювати інертну атмосферу азоту з малою добавкою водню. Після формування стрічка скла охолоджується до 620°З транспортується в піч відпалу.

Як відомо, скло, яке використовується нами у повсякденному житті, - матеріал штучний. Але він має природний аналог - обсидіан. Він являє собою застиглу вулканічну лаву або оплавлену скельну породу. Саме обсидіан використовувався первісними людьми виготовлення різних різальних інструментів, і навіть прикрас.

Рукотворне скло, історія походження якого буде розглянута нижче, спочатку мало відрізнялося від природного. Воно не могло похвалитися ані красою, ані прозорістю.

Історія винаходу скла: легенди та домисли

Античний дослідник Пліній Старший наводить у своїх працях відомості про те, що штучне скло з'явилося завдяки мандрівникам, які готували їжу на піщаному березі та як підставку під котел використовували шматок натуральної соди. Наступного дня на зовнішніх стінках котла було виявлено скляну кірку. Гіпотеза Плінія була спростована лише у 20 столітті. Науковці довели, що виплавити скло на відкритому вогні неможливо. Втім, уже кілька тисячоліть тому жителі Стародавнього Єгипту та Дворіччя навчилися плавити скло у ямах. Температура в цих примітивних печах була досить високою, щоб із піску, лугу та вапна утворився новий матеріал. Однак перше рукотворне скло, швидше за все, справді було створено випадково у процесі виробництва глиняного посуду.