Стекло

Стекло

Возникновение стеклоделия связано, по-видимому , с развитием гончарного производства.

Получение стекла сперва было, вероятно, случайным.

Примером такой возможности является образование стекла в результате расплавления золы при пожаре зернохранилищ.

Производство стекла в Древнем Египте началось около 3000 лет до н. э. Из стекла делались различные украше н ия, амулеты.

Цилиндр из светло - голубого стекла прекрас н ого качества, найденн ы й в Тель-Асмаре, близ Багдада (современный Ирак), сделан в середине 3-го тысячелетия до н. э .; плотность этого стекла 2,463, показатель преломления 1,515, в нём нет н еоднородностей и посторонних включений.

Найденная при раскопках знаме н итая ваза с начертанным на ней именем ассирийского царя Саргопа II (722— 705 до н. э .), находящаяся в Британском музее (Ло н дон), сделана из полупрозрачного зеленоватого С . Во време н а Птолемеев (4—1 вв. до II. э.) в Египте существовало относит е льно развитое стекольное производство.

Египет оставался центром стеклоделия вплоть до нашей эры; его стеклянные изделия вывозились во многие другие страны.

Стеклоделие было развито также в странах Ближнего Востока, в частности в Сирии и Финикии, а также в Причерноморье. Кром е рядовой продукции, здесь изготовлялись богаты е у н икаль н ые изделия, украшенные эмалью и золотом. С древних времё н стекло было извест н о в Китае, где в 5—3 вв. до н. э. стеклянные изд е лия появляются уже в довольно большом количестве [в т. ч. бусы с «глазовидным» узором и сп е цифическим химич еским составом С . (примесь бария )]. Первые письм ен ные свид е т е льства об изготовл е нии стекла в Китае от н осятся к концу 3 в. В источниках 5 в. говорится об умении китайцев изготовлять С. пяти цветов.

Примерно за 1200 лет до и. э. уже была известна техника прессования стекла в открытых формах. Этим способом изготовлялись вазы, чаши, блюда, кубки, цветны е мозаичны е украшения.

Особен н о распростра нённым было голубое и бирюзовое стекло, окрашенное м е дью . Зелёное стекло получали окрашивани е м м е дью и железом. Синее стекло, окрашен н о е кобальтом, появилось в Египте в начале нашей эры. При некоторых достиже н иях древ н его стеклоделия техника его была примитивна и везде, в том числ е в Древнем Еги п те, на протяжении многих столетий переживала период застоя.

Высоких температур получать не ум е ли, плавку стекла вели в небольших глиняных тигельках, стекло получалось не проваренным , часто непрозрачным и в очень малых количествах. Чтобы прикрыть обыч н о неприглядный вид изделий, изготовленных из такого н есов е рш е нного мат е риала, прибегали к красителям и шли по пути подражания природ н ым полудрагоц е нным камням.

Формовка изделий из густой, вязкой раскалён н ой стекломассы была нелёгкой задачей; она выполнялась простейшими приёмами ручной лепки, для которой ис п ользовались плоские камни и примитивные глиняные формы, а при изготовле н ии изделий в виде небольших сосудов — деревянные палочки, обмазанные смесью песка и гли н ы, обволакивавшиеся стекломассой.

Ассортимент изделий ограничивался мелкими туалетными украшениями: бусами, серьгами, браслетами, застёжками, амулетами, флакончиками для ароматических. веществ и т.п.

Переворот в технологии стеклоделия был вызван на рубеже нашей эры изобрете н ием метода выдува н ия полых стеклянных изделий.

Возможность широкого применения нового метода была обеспечена крупными успехами в т е х н ике стекловарения. Тогда стали уверен н о получать прозрачное стекло, выплавлять его сразу в значитель н ых количествах, н аучились изготовлять выдуванием красивые сосуды относительно большого размера и самой разнообразной формы.

Выдувательная трубка, это простейшее приспособление, оказалась инструментом, при помощи которого ч е ловек с художественным чутьём и даром точной координации движений в результате длительных упражн е ний достигал высокого совершенства в работе.

Открытие способа выдува н ия стекла положило начало второму большому периоду развития стеклоделия, продолжавшемуся до конца 19— начала 20 вв. и характеризующемуся на всём своём протяжении единством технологич еских приёмов, не претерпевших за это вр е мя при н ципиальных измене н ий. В соответствии с технологией и характер продукции оставался в этот период более или менее постоя н ным, охватывая вс е возможные раз н овидности полых изделий, главным обр азом всевозмож н ы е сосуды «настоль н ого» масштаба, а также отдельные декоратив н ые изделия — кубки , вазы, бокалы, блюда, туалетные флаконы, осветительные приборы и т. п. С амо собой разумеется, что эта однообраз н ая по типам и назначению продукция с точки зрения стиля, композиции и исполнения отра ж ала характер н ые особенности развития искусства и народного творчества в отдельных странах в различ н ые эпохи.

Первыми овладели методом выдувания стеклянных изделий мастера Древнего Рима, где на протяжении нескольких в е ков искусство стеклоделия находилось на большой высоте и где были созда н ы стеклянные изделия, относящиеся к выдающимся образцам мирового искусства (например, находящаяся в Британском музее Портландская ваза). В римское время стекло было впервые использовано в качестве окон н ого материала. После падения Западной Римской империи (конец 5 в.) центр стеклоделия перемещается в Византию, где, в частности, быстро развивается особый вид художественного производства — выплавка цветного н епрозрачного стекла (смальты) для смальтовой мозаики, сменившей в раннем средневековье античную каменную мозаику. На Руси стеклод е лие было значительно разви т о в домонгольский период. В Киеве, в слоях 11—13 вв., раскопками вскрыты большие стеколь н ые мастерски е , в част н ости мастерские стеклянных браслетов, бывших тогда модным женским украше н ием во вс е х русских городах. Такая мастерская была обнаруж е на и при раскопках в Костроме. С 11 в, на Руси развилось производство смальты для монументальных мозаик, Монголо-татарское н ашествие пр е рвало стекольное производство на Руси, которое возоб н овилось только в 17 в. В средние века мо заика из смальты создавал а сь в ряде це н тров Грузии ( н апример, знаменитая мозаика 12 в. в Гелати). Высокого уровня развития достигло стеклоделие в средние века в Египте, где его традиции не прерывались с древних времён. С текло изготовлялось и в других странах Востока, например, в 12—14 вв. производством стеклянных изделий с росписью эмалями славилась С ирия. В странах Западной Европы в сре д н ие века развивает-1 с к у с с т во витража — картин или орна ментальных композиций из цвет н ого стекла.

Фигурно вырезанные стекла скреплялись свинцовыми перемыч ками и вставлялись в око н ные проёмы зданий.

Появляются первые опыты росписи витражей н ами, закрепл е нными обжигом.

Контуры заливались темно-коричневой краской (шварцлотом), преобладавшей и в самой рос п иси. В 14 в. начнется применяться ж е лтая к раска, в состав которой входит серебро . Ею покрывали большие участки стекла и это д авало возмож н ость увеличить размеры отдельных частей витража и у м еньшить число и дли н у новых перемычек.

Расцвет искусства средневе ковых в и траж е й приходится на 13—14 вв.

Ведущая роль Византии в развитии стеклоделия сохраняется до 13 в ., когда главным центром производства стекла в Европе ста н овится Венеция.

Художественное стеклоделие получает здесь интенсив н ое развитие и достигает подъёма в 15—16 вв.. Венециа н ские мастера изготовляют разнообразнейшие по форме и технике декоратив н ые сосуды из топкого или окрашен н ого стекла, туалетные зеркала, ставшие тогда удивительной новостью, бис е р, бусы и другие художественные стеклянные изделия, поль зовавшиеся широчайшей известностью. Изде лия из стекла расписывались эмалями, покрывались позолотой, украшались узором из трещинок (кракле), стеклянными нитями . Особой художест венной тонкости достигло венецианское стекло к 16 веку вместе с тем в 16 в ., после открытия Америки, ( широко развивается промышленность, в частности стекольное производство, в Испа н ии, Португалии, Нидерландах, зат е м во Франции, Англии и других странах. Здесь строятся стекольные предприятия, ведущую роль в которых составляют беглые в е нецианские мастера, соблазнившие огромными заработками.

Развивается стеклоделие в Германии, где традиции этого производства сохранились, по-видимому, со времён римского вла ствования. 1 612 во Флоренции была изда н а книга А. П ери, которую можно считать первым науч ным трудом в области стеклоделия. В ней даны сведен ия об использовании окисей свинца и бора, а также окиси мышьяка как осв е тляющего стекло реагента, составы цветных стекол и прочее. Книга эта сделалась надолго руководством по технологии получения стекла. В 1615 в Англии предлагается способ использования угля в качестве топлива для стекловарен н ых печей. Это даёт возмож н ость получать при высоких температурах тугоплавкое и термостойкое стекла. В 70-х годах. 17 века в Англии был предложен состав стекла с окисью свинца, что повысило показатель светопреломл е ния. Это стекло, отличающееся блеском и радужной игрой, получило распространение и в других странах. Со второй половины 1 7 в. перв е нство по производству худож е ственного стекла в Европе переходит к Чехии, где начали изготовлять толстостенные сосуды из стекла со значительным содержанием кальция. По своей бесцветности и чистоте это стекло напоминало гор н ый хрусталь.

Больша я толщина стенок изделий позволяла производить особенно глубокую огранку, и в таком виде это стекло, известное под названием богемского хрусталя, получило широчайшую известность. На Руси новый этап развития стеклоделия начи н ается с 17 в ., когда близ Можайска был постро е н ( 1 635) шведом Елисеем Коэтом первый в России стекольный завод. В 1668 был построен Измайловский завод под Москвой, в 90-х гг. 17 в. — завод у Тайпицких ворот в Москве; до 1717 — Ямбургские заводы. Важн е йшую роль в дальнейш е м развитии стеклоделия в России сыграл государственный стеколь н ый завод, за л оженный П е тром I в первые годы 18 века на Воробь е вых горах под Москвой и к середине 18 в. вместе с Ямбургскими заводами переведённый в Петербург. Завод этот стал образцом для всех других стекольных предприятий страны, подлин н ой школой для русских мастеров стекольного дела и лабораторией осво е ния новой техники. В е го работе принимали в разное время участие видные русские специалисты в области искусства, науки и техники, в их числе М.В. Ломоносов, Т. де Томон, К. И. Росси, А. Н. Воронихин, В.П.Стасов, И. П.Кулибинидр.

Русские рабочие — выдающиеся мастера стекольного дела — создавали на этом заводе замечательные произведения искусства, изумлявшие всю Европу и хранящиеся сейчас во дворцах и музеях.

Выдающуюся роль в развитии научного стеклоделия в России сыграл М, В. Ломоносов. . В 1748 он организовал при Петербургской академии паук лабораторию, в которой проводил опыты с окрашиванием стекла, лично варил смальту, разработав палитру цветной стеклян н ой мозаики. В 1753 им была построена для производства цветного стекла Усть-Рудицкая фабрика (близ Петербурга). Из сваренной здесь смальты Ломоносов сам и по его указаниям ученики выполнили ряд мозаичных произведений, в числе которых грандиозная цветная мозаичная картина «Полтавская баталия» (1762—1764). В 1764 был основан А. И. Бахметь е вым в Никольской-Пестравке Пенз е нской губернии крупный потому времени завод для производства хрустальной посуды и зеркального стекла (ныне завод «Красный гигант »). Который дает возможность массового изготовления относительно крупных изделий из стекла, что даёт начало новой отрасли стеклоделия — производству архитектурно-художественного стекла как отделочного материала в строительстве главным образом общественных зданий. К этой категории стеклянных изделий можно отнести художественно исполненные облицовочные плитки, карнизы, наличники, фризы, колонны, капители, вентиляционные решётки, балясины для лестничных перил и б а л юстрад, витражи, смальту для мозаики, барельефы, скульптуру. По решению правительства в 1939—4 0 на основе Ленинградской зеркальной фабрики был организован экспериментальный завод художественного стекла, который должен служить базой для изыскания путей дальнейшего усовершенствования советского художественного стеклоделия. В С С С Р развернулось строительство крупных ме х анизированных новых стекольных заводов и реконструкция старых заводов.

Накануне Великой Отечественной войны стекольная промышленност ь выдвинулась по объёму производства на 1-е место в Европе (с 11-го, какое занимала Россия в 1913). Основы современной технологии стекла. Т е хнология получения стекла состоит из двух производственных циклов. Ц икл технологии стекломассы включа е т операции: а) подготовки сырых материа лов; б) смешивания их в опред е лённых соотноше ниях, в соответствии с заданным химич еским составом стекла в однородную шихту; в) варки шихты в стекловарен ных п е чах для получения однородной жидкой стекломассы. Цикл технологии получения стеклянных и здел и й складывается из оп е раций: а) дове дени я стекломассы до темп е ратуры (и вязкости), т ребуемой условиями формования из н е ё разно о бразных стеклянных изд е лий; б) формования изделий; в) пост е ленного охлаждения изделий до комнатной темп е ратуры с целью ликвидации возникающих в процессе формо в ания напряжений; г) т е рмической, механиче ской или химической (в отд е льности либо во взаим н ом сочетании) обработки отформованных изделий для придания им заданных свойств. Сырые материалы, применяемы е для стекловарения, делятся на главные и вспомогат е льные.

Последр е служат для улучш е ния качества стекла и получения стекла с особыми свойствами.

Главны е сыры е материалы содержат кремнезём, бор н ый и фосфорный г идриды, амфотерную окись алюминия, оксиды елочных и щёлочноземельных металлов, окись свинца, цинка и др.

Кремнезём, являющийся главной частью стекла, вводится в вид е молотого кварца.

Пригодность песка для стекловарения определяется содержанием в нём при мес ей и гранулометрическим (з е рновым) составом.

Вредными п римесями являются прежде всего соединение железа и хро м а, придающие желтовато-зелёный зеленый цв е та.

Размер зёрен песка для ст е кловарения дол жен находиться в пределах примерно 0,2—0,5 мм. Окись алюминия, применяемая в производстве большинства промышленных стекол ., вводится с глиной, каолином, гидратом окиси алюминия или в виде чистого глинозёма. Окись натрия вводится с одной кальцинированной содой либо (частично) с с е литрой. Окись калия вводится в виде солей — кислой или азотнокислой (селитра); применяется главным образом в производство посуды, цветных, оптич е ских и некоторых технических стекол. Окись лития используется при выработке опаловых и некоторых сп е циальных стекол и даётся в виде содержащих литий минералов. Окись кальция вводится преимущественно в вид е мела или известняка; окись магния — в виде доломита, магнез и та или жжё н ой маг не зии. Окись бария прим е няется в виде угл е кислого, азотнокислого и (роже) с е рно ки слого бария; используется при производстве оптических стекол и хрусталя. В тех же производствах находит примен е ние окись свинца, которая вводится в вид е сурика или глёта. Окись цинка даётся как таковая или в вид е цинковых б е лил; прим е ня е тся в производство оптич е ских, химико-лабораторных и некоторых других стекол. В стекловарении используются также материалы, содержащие одновр е менно соответств е нные горны е породы, доменный шлак, ст е клянный бой и др. К вспомогательным сырым мат е риалам относятся осветлители, обесцвечиватели, красит е ли, глушит е ли, а также восстановители (углеродистые в е щ е ства). В кач е ство осветлителей, с п особствующих удал е нию из стекла пузыр е й, прим е няют в н е больших колич е ствах сульфаты натрия и аммония, хлористый натрий, трёхокись и пятиокись мышьяка в соч е тании с селитрой, плавиковый шпат.

Некоторые из этих веществ одновременно являются обесцвечивателями.

Химическое д е йствие обесцвечивателей сводится к окислению в стекло соединений железа. При применении физического м е тодов обесцвечивания в шихту вводятся в незначительных количествах в е щества, окрашивающие ст е кломассу в дополнительный к зелёному цвет (сел е н, соединения кобальта, марганца и др.). В качестве красителей применяют со е динения кобальта, никеля, железа, хрома, марганца, селена, меди, урана, кадмия, серу, хлор н о е золото и др.

Рассеивающие св е т, т. е. белы е , мало прозрачные стекла называются глухими или заглуш е нными. В зависимости от степени глушения различают молочные (наиболее заглуш е нные), опаловые и опалесцирующие С. В качестве глушител е й применяются различные фтористые соединения, фосфаты, со е динения сурьмы, олова и др.

Подготовка сырых материалов заключа е тся в сушке, измельчении в дробилках, б е гунах или д е зинтеграторах, просеивании и см е шивании в. определённых весовых отно ш ениях.

Однородная смесь сырых материалов составляет шихту.

Однородность шихты, от которой в значительной мере зависит качество стекломассы, определяется гранулометрическим, составом сырых материалов, ст е пенью их увлажнения, постоянством их химического состава, способом и продолжительностью п е ремешивания шихты и др. На стекольных заводах чаще всего применяют тар е льчатые либо конусные барабанные смесители. На крупных заводах шихту хранят в бунк е рах.

Наиболь ш ая однородность шихты достигается при её брикетировании, которое исключает рассло е ние шихты при хран е нии и особенно передвижении, а также устраняет загрязнение пылью рег е нератора и уменьшает из н ос в печах огнеупоров. Расчёт шихты ведётся обычно на 100 весовых частей С., с учётом частичного улетучивания некоторых составных частей — борной кислоты, щелоч е й, фтора и др. С текловарение в е дётся при темп е ратурах порядка 1400°—1600°. В н ём . различают три стадии.

Первая стадия — провар, или варка в собственном смысле слова, когда происходит химическое взаимодействи е между составными частями шихты и образование вязкой массы. Так как при нагрева нии из шихты обильно выделяются газы, то в вязкой массе оказ ы вается огромное количество пузырьков. Во второй стадии, называ е мой очисткой или осветлением, происходит удалени е пузырьков, а такж е растворение е ще оставшихся нерастворёнными зёрен песка; в этой стадии стекло выдержива е тся в печи в теч е ние нескольких часов при наиболе е высокой т е мпературе. Тр е тья, заключит е льная, стадия — т. и . студка стекломассы, когда о н а охлажда е тся до такой температуры (в зависимости от проц е сса производства и, сл е довательно, вязкости), при которой становится возможным и н аибол е е удобным изготовлять из неё те или иные изделия. Варка стекла производится в стекловаренных печах . Выбор того или иного типа п е ч и обусловлива е тся видом применяемого топлива, ассорти м ентом вырабатыва е мых изд е лий, размерами производства и прочее.

Управление соврем е нной стекловар е нной печью строго контролируется и в значительной мер е автоматизировано.

Контроль доведён до высокой степени точности.

Например, давле н и е (разрежение) газов в рабочем пространстве печи измеряется с точностью до 0,02 мм вод я ного столба, урове н ь стекломассы — с точностью до 0,1 мм и т. д.

Автоматич е ски регулируются: давление (тяга) в печи; соотнош е ние газообразного или жидкого топлива и воздуха; количество подаваемого в печь топлива; уров ен ь ст е кломассы в ванне и другие параметры.

Каждый из них влияет на температуру в печи, поэтому, регулируя их в совокупности, можно об е спечить постоянство температурного режима варки стекломассы и, следовател ь но, надлежащее её качество.

Процесс варки стекла некоторых видов, н апример оптического, кварцевого, стеклянного волокна, отличается специфич ескими особ е нностями. Так, при производстве оптического стекла, к которому пр е дъявляются особо жёстки е требования в отношении постоянства оптических свойств, однородности, прозрачности и прочее, тр е бу е тся на всех стадиях варки длительно е размешивание массы. В связи с очень большой е ё вязкостью и прим е нением высоких температур своеобразна техника варки кварц е вого стекла.

Прозрачное кварцево е стекло изготовля е тся из горного хрусталя в графитовых тиглях, разогрева е мых под вакуумом до 1900°—2000° индукционными токами высокой частоты, либо прямым пропусканием электрич еского тока (эл е ктропроводность стекла значительно возраста е т при повыш е нии темп е ратуры). В конце варки в п е чь впускают воздух под атмосферным или повыш е нным (от компр е ссора) давлени е м.

Другой способ варки этого стекла — сплавление кварцевого порошка в пламени кислородно-водородной горелки.

Непрозрачное кварц е во е стекло получается путём оплавления кварц е вого песка на угольном или графитовом ст е ржне, разогретом электрическим током до 1800°. Формование (и н аче — выработка) стекл я нных изд е лий из стек л омассы на протяжении тысячел е тий производилось вруч н ую.

Значительно эфф е ктивнее ручного машинное формование. В зависимости от вида вырабатываемых изд е лий на практике используют несколько способов формования. Пр е ссование прим е ня е тся в производстве некоторых видов посудных изделий (чайные стаканы, пивные кружки, маслёнки, сахарницы и т. п.), стеклянной тары, архит е ктурных д е талей и др. Оно может быть как ручным, так и машинным. Для ручного прессования служат пружинные или эксцентриковые п рессы. Как ни разнообразны конструкции ручных и машинных прессов, все они имеют три основные формующие детали: форму (матрицу) с поддоном, пуансон и съёмное формовое кольцо.

Первая деталь определяет внешнюю форму изделия, вторая внутреннюю, тр е тья край изделия. В ыд у вание — сп е цифич е ский м е тод формования, применяемый в техник е только к стеклу.

Возможности э того м е тода весьма широки: производство сортовой (столовой) посуды, узкогорлой тары, электровакуумных изд е лий и т. д. При производстве немассовых изделий до сих пор применяется ручной способ выдувания.

Основным инструментом рабочего выдувальщика является стеклодувная трубка. В теч е ние долгой истории ст е клоделия выдувание производилось ртом, ныне сконструированы и применяются «трубки-самодувки». Прессовыдувание прим е ня е тся в машинном производстве широкогорлой стеклянной тары (банки различных типов). Предварительная заготовка и формование горла изделия производятся при этом способе прессованием (в ч е рновой форме), а остальная часть изделия — выдувани е м (в чистовой форме). Вытягивание изделий из стекломассы, как и выдувание, — своеобразный метод формования, прим е нимый только к таким весьма вязким мат е риалам, как стекло, притом с вязкостью, быстро возрастающей при понижении т е мп е ратуры.

Методом вытягивания на различны х машинах (разными способами) изготовляются: оконно е и техническо е листовое стекло, стеклянные дроты (трубки малого диам е тра), трубы, стержни, стеклянное волокно.

Прокатка стекла в её современ н ом виде заключа е тся в том, что струя стекломассы непрерывно поступает из печи в пространство между вращающимися вальцами, где и прокатывается в ленту, убираемую транспортёром.

Методом непрерывной прокатки изготовляется листовое сткло, различных видов, пр е имущественно строительное, толщиной в 3 мм и больше: армированное (стекло с закатанной в него металлич еской сеткой), узорчатое, во л нис т ое (им е ющее форму кровельного шифера) и др.

Прокатка применяется также в производстве стеклянных труб: стекломасса непр е рывно поступает на вращающийся вал и развальцовывается двумя роликами; в н утр е нний диаметр трубы определяется диам е тром формующего вала.

Отливка стекля н ных изд е лий в формы встречается на практике редко; так изготовляются, например, крупные диски для астрономич еских приборов.

Ведутся опыты по отливк е фасонных труб с раструбами и фланцами в быстро вращающи е ся формы (способ центробежного литья). Моллирование — способ образования изделий в формах, при подаче в них стекла в виде твёрдых кусков. В результате постепенного нагревания стекла становится вязким и заполняет форму под действием либо собств е нного веса, либо вн е шнего усилия (прессование). Моллированием формуются заготовки из оптич еского стекла и крупная стеклянная скульптура. Отжиг отформованных, е щ е горячих изде л ий служит для предотвращения возникновения в них внутренних неравномерных напр я жени и , появляющихся при быстром охлажд е нии на воздухе и вызывающих самопроизвольно е растрескивание стекла. Отжиг сводится к выдерживанию изделий в течение некоторого времени при температуре, близкой к температуре размягч е ния стекла, и к последующему медл е н н ому охлаждению их по определё н ному режиму. Отжиг производится в отжигательных печах непрерывного или периодич. действия.

Длительность отжига определяется толщиной (массивностью) изделий до нескольких месяцев (астрономич, объективы). Не требуют отжига только некоторые тонкостенные изделия, например дроты, колбы (оболочки) для электрич, ламп и т. п.

Закалка стекла — о п ерация, обратная отжигу. Её назначение — создать в изделиях сильные равномерно распределённые напряжения. Закалённые изделия термически и механически гораздо более проч н ы, чем отожжённые. В результате закалки получается небьющееся стекло, применяемое для остекления окон вагонов, автомобилей, самолётов и т. п. Чтобы закалить листовое стекло, его предварительно разогревают до 600°—650°, затем быстро охлаждают в обдувочной решётке путём равномерного обдувания воздухом.

Обработка (иначе — отделка) отформованных стеклянных изделий может быть разделена на горячую (огневую), холодную (механическую) и химическую, которые применяются в отдельности либо во взаимном соч е тании.

Горячая обработка стекла включает отколку, отопку, огневую полировку и другие операции, требующие нагревания изделий.

Отколка колпачков («набелей»), образующихся на выдувных изделиях после выработки в форме, производится посредством надреза алмазом и последующего прогрева изделия у над реза узким пламенем горелки; колпачок отскакивает , по линии надреза, после чего остры е края шлифуются или подвергаются оплавлению ручную, с помощью горелки, или на машинах периодического либо непрерывного действия.

Огневая полировка (оплавление поверхности изделий) обычно производится вручную. К холодной обработке стекла относятся его резка, ( сверление, шлифовка и полировка.

Последние две операции придают стеклу ровную и гладкую поверхность. { Шлифовка — сначала грубая (обдирка), затем тонкая (дистировка) — осуществляется с помощью ( абразивов и даёт матовую поверхность изделий.

Полировка (обычно крокусом) сглаживает микро неровности поверхности, остающиеся после шли ф овки, и придаёт стеклу прозрачность и блеск. В производство листового стекла шлифовка и полировка вы п олняются на одинаковых станках (ручных или конвейерных), только при шлифовке применяется {м еталлический плоский диск, а при полировке — {м ягкий (например, суконный) полировальник. При мас с овом поточном производстве автоматические шлифовка и полировка осуществляются на конвейер ных линиях, производительность которых определяет с я сотнями тысяч квадратных метров листового стекла в год. Ш лифовка применяется также для нанесения матовых узоров на поверхность стеклянных изд елий с помощью пескоструйных аппаратов и для образования на изделиях алмазных граней. Химич еская обработка применяется для получения при кислотной полировке, клеймении, художественно-декоративной отделке стеклянных изделий.

Распространённым ме тодом химической обработки является травление стекла азотобразным фтористым водородом или растворами плавиковой кислоты и её солей.

Взаимодейтвие фтористых соединений со стеклом приводит к обра зованию нерастворимых и малорастворимых химических соединений, и поверхность изделия становится матовой. При травлении слабыми растворами плавиковой кислоты в смеси с концентрированной серной кислотой на поверхности стекла происходит равномерное образование растворимых соединений, и она становится гладкой и бл е стящей (кислотная полировка). Для нан е сения на изделия методом травления рисунков применяют специальные маш и ны — пантографы, рез е ц которых выч е рчивает рисунок на предварительно нанесённом на издели е защитном кислотоупорном слое, снимая его; после этого изделие погружают в ванну с раствором кислоты, которая протравливает стекло в местах, где оно обнаж е но резцом.

Обработкой парами хлористого олова в сочетании с другими солями получают ирризирующие стекла, поверхность которых похожа на перламутр; при комбинированном прогреве слабо окрашенного стекла с молочным стеклом и последующем травлении плавиковой кислотой получают атласные стекла и т.д. С таринным способом украш е ния посуды является живопись по стеклу путём нан е сения на него муфельных красок (смеси легкоплавкой глазури и минеральных красок) с последующим обжигом. Для художеств е нной отделки стекла на него наносят также различными способами тончайши е плёнки золота и серебра.

Основой химических способов золочения и серебрения стекла является осаждение на поверхности изделий коллоидно-дисперсных частиц м е талла при его восстановлении из растворов солей.

Серебрение, а также алюминирование широко применяются в производстве зеркал.

Химический состав стекла. Схема строения стекла. Карбонат кальция, подобно соде, при сплавлении с песком взаимодействует с ним, образуя силикат кальция и двуокись углерода. При сплавлении с избытком песка смеси карбонатов натрия и кальция получают переохлажденный взаимный раствор полисиликатов кальция и натрия; это и есть обыкновенное оконное стекло.

Главное свойство всякого стекла заключается в том, что оно переходит из жидкого в твердое состояние не скачком, а загустевает по мере остывания постепенно вплоть до полного затвердевания.

Стекло — аморфное вещество.

Аморфные вещества отличаются от кристаллических тем, что атомы в них не образуют кристаллической решетки.

Однако известная упорядоченность расположения атомов существует и в стеклах. Для плавленого кварца и силикатных стекол остаются в силе общие законы кристаллохимии силикатов; каждый атом кремния в них тетраэдрически окружен четырьмя атомами кислорода, но эти тетраэдры сочетаются друг с другом беспорядочно, образуя непрерывную пространственную сетку, в пустотах которой тоже беспорядочно располагаются ионы металлов (рис ). Благодаря этому один «микроучасток» стекольной массы отличен по атомному строению от другого, сосед ствующего с ним. Этим и объясняется отсутствие у стекла постоянной точки плавления, постепенность перехода его из твердого в жидкое состояние и обратно. Как материал стекло широко используется в различи и областях народного хозяйства, В соответствии с назначени е м изв е стны разнообразные виды стекла: оконное посудное, тарное, х и мико-лабораторное, терми ческое, жаростойкое, строит е льное, оптическое, электровакуумное и многочислен н ые другие ви д стекла технического . В пределах каждого ви д стекла имеются самые разнообразные его сорта. В зависмости от условий службы каждого вида и сорта стеклу п редъявляются о п р е делённые требования в отношении свойств, сформулированные в соответствующих стандартах и технич еских условиях.

Физико-химические свойства стекла определяются главным обр азом его составом В таблице приводится примерный химич еский состав некоторых п ромышленных стекол.

Примерны й химичес к ий соста в не к оторых промышленных ст е кол (в %)

Вид сте к ла
Оконное ...... . .....
Посуд н ое ..... . .... . ..
Зер к альное ...........
Парфюмерное .... . . . ...
Б у ты л очное ........ . ..
Хрусталь ...... . .....
Полухрусталь .... . ....
Химико-лабораторное .. ...
Термостойкое т и па
Опало во е . .......... .
Термометричес к ое
Электровакуумное .......
Стеклянное во локно . ... . .
При детальном исследовании стекла изучаются, в зависимости от технич еских условий, следующие его физико-химич еские свойства: вязкость, поверхностное натя жение, внутренние напряжения, т е мп е ратура раэмягчения, удельный вес, предел прочности на с жа ти е , разрыв и изгиб, твёрдость, модуль упругоси, газопро н ицаемость, термич еское расширение, теплоё м кость, теплопроводность, электропроводность, диэлектрические потери, по казат е ль преломл е ния, спектральные характеристики в видимой и невиди мой части спектра, химическая стойкость, кристаллиза ционная способность и другие.

Прочность на разрыв зависит от толщины стекла и от термической его обработки.

Наибольшей теплопроводностью отличается прозрачное кварцево е стекло. СТЕКЛО ОПТ И ЧЕСКОЕ — прозрачное стекло любого химического состава, обладающее высокой стептнью однородности. С одержат 46,4% РЬО, 47,0% Si0 и другие оксиды; кроны — 72% SiO щелочные и другие оксиды.

Оптическое стекло применяется для изготовления линз, призм, кювет и др.

Стекло для оптич еских прибор ов изготовлялось уже в 18 веке, однако возникновени я собствен н о производства оптического стекла относится к началу 19 века, когда швейцарским учёным П. Гинаном был изобретён способ механич еского размешивания стекломассы во время варки и охлаждения — круговым движением глиняного стержня, вертикально погруж е нного в стекло. Этот приём, сохранившийся до н астоящего времени, позволил получить стекло высокой степени однородности.

Производство оптического стекла получило дальнейшее развитие благодаря совместным работам немецких учёных Э. Аббе и Ф. О. Шотта, в р е зультате которых в 1886 возник изв е стны й стекольный завод товарищества Шотт в Иен е (Германия), впервые выпустивший огромное многообразие совреме н ных оптич ескиъх ст е кол. До 1914 производство оптического стекла существовало только в Англии, Франции и Германии. В России начало производства оптического стекла относится к 1916. О н о достигло большого развития только после Великой Октябрьской социалистической революции благодаря работам советских учё н ых Д. С . Рождественского, И. В. Гребенщикова, Г. Ю. Жуковского, Н. Н. Качалова и др.

Основное требование, предъявляемое к оптическому стеклу — это высокая степе н ь од н ородности.

Отсутствие однородности вызывает отклонение лучей света от их правильного пути, что делает стекло негодным для его прямого назначения.

Однородность оптического стекла н арушается причинами химич еского и физич еского порядка. Химическая н е од н ородность обусловлена местными измене н иями химического состава и устраняется размешиванием оптического стекла в процессе варки.

Физическая неод н ородность вызывается напряжениями, возникающими в процессе охлаждения оптического стекла, и устра н яется тщательным отжигом.

Оптическое стекло должно иметь определённые оптические свойства — точные величины показателей преломления для лучей различных дли н волн. Большой ассортиме н т оптического стекла с различными показателями преломления и средней дисперсией имеет огром н ое значение при расчёте и конструировании оптич. систем для снижения их дефектов, в частности для уничтожения вредного влияния вторичного спектра и исправл е ния качества изображения.

Оптические свойства стекла зависят от его химического состава.

Разнообразным сочетанием окислов удаётся получить стекло с требуемыми значениями оптических постоянных.

Некоторы е сорта оптического стекла, например, н е содержат кремнезёма (основного составляющего любого стекла), другие содержат обычно применяемые окислители, но в чр е звычай н о больших количествах.

Прозрачность оптического стекла должна быть высокой, порядка 90—97% на 100 мм пути луча в стекле.

Оптическое стекло должно быть химически устойчивым по отношению к действию влажной атмосферы и к действию слабых кислот, характеризующему «пятнимость» их, т. е. чувствительность к прикосновению рук. Для производства оптического стекла применяются такие ж е сырьевые материалы, как и для других типов ст екол.

Однако требования к чистоте сырья весьма высоки.

Особенно вредными прим е сями являются соединения железа и хрома, окрашивающие стекло и увеличивающие его светопоглощепие. Варка оптического стекла производится в одно -, двухгоршковых печах. Важнейшая операция в производстве оптического стекла — размешивание стекла в процессе варки и особенно в процессе охлаждения. Для разделки оптического стекла применяются три способа: 1) охлаждение стекла вместе с горшком с последующей разбивкой на куски и формовкой этих кусков в нагретом состоянии; 2) отливка стекломассы в железную форму; 3) прокатка в лист отлитой на стол стекломассы.

Оптические стекла выпускаются стекловаренными заводами в виде прямоугольных кусков различных размеров «плитки» и в виде заготовок — «прессовки» (линзы, призмы). К оптическим стеклам можно отнести также и специально окрашенны е цвет н ые ст е кла, применяемые для изготовления точных св е то фи л ьт ров , которые в виде плоско-параллельных пластин часто применяются в оптических приборах и служат для изменения спектраль н ого состава проходящего через них света. Эти цветные ст е кла изготовляются на заводах оптического стекла теми же приёмами, что и оптическое стекло. СТЕКЛО СТРО И ТЕЛЬНОЕ — изделия из стекла, применяемые в строительстве.

Строительное стекло служит для стекления световых проёмов, устройства прозрачных и полупрозрачных перегородок, облицовки и отделки стен, лестниц и других частей зданий. К строительным стеклам, относят также теплои звукоизоляционные материалы из стекла (пеностекло и стеклянная вата), стеклянные трубы для скрытой электропроводки, водо п ровода, канализации и других целей, архитектурные детали, элементы стекложелезобетонных перекрытий и т. д. Б ольшая часть ассортимента строительного стекала служит для остекления световых проёмов: листовое оконное стекло, зеркальное, р и флёное, армированное, узорчатое, двухслой н ое, пустотелые блоки и др. Тот же ассортимент стекла может быть использован и для устройства прозрачных и полупрозрачных перегородок.

Листовое оконное стекло , наиболее широко применяемое в строительстве, вырабатывается из расплавленной стекломассы, главным образом вертикальным или горизонталь н ым непрерывным вытягиванием ленты, от которой по мере её охлаждения и затвердевания отрезаются от од н ого ко н ца листы требу е мых размеров.

Существенным н едостатком листового окон н ого стекла является наличие некоторой волнистости, искажающей предметы, просматриваемые через него (в особ е нности под острым углом). Зеркальное стекло обрабатывается шлифовани е м и полировкой с обеих сторон, благодаря чему оно обладает минимальными оптическим искажениями. С овременный наиболее распространённый способ производства зеркального стекла состоит в горизонтальной непрерывной прокатке стекломассы между двумя валами, отжиге отформованной ленты в туннельной печи, шлифовке и полировке на механизированных и автоматизирова н ны х конвейерных установках.

Зеркальное стекло изготовляется толщиной от 4 мм и выше (в особых случаях — до 40 мм ), для варки его прим е няют высококачественные материалы, поэтому оно о блада е т и более высоким светопропусканием , ч е м обычное оконное стекло; применяется главным обр азом для остекления окон и дв е рей в общественных здан и ях, витри н и для изготовл е н ия зеркал; механич еские свойства мало отличаются от механич еских свойств оконного стекла.

Прокат н ое узорчатое стекло имеет узорчатую поверхность, п олуча е мую п утём прокатки между двумя валками, оди н из которых рифл ё ный; вырабатыва е тся как бесцветное, так и цветное; прим е няется в тех случаях, когда требуется получить рассея н ный свет.

Узорчатое стекло с матовыми или «морозным» рисунком прим е няется для внутренних перегородок, дверных филёнок и остекления лест н ичных клеток; изготовляется путём обработки поверхности оконного или зеркального стекла.

Матовый рисунок получается обработкой поверхности стру е й песка под шабло н . Рису н ок, напоминающий морозный узор на стекле, получают нанесением на поверхность слоя животного клея, который в процессе сушки отрывается вместе с верхними слоями стекла.

Армированное стекло содержит в толще своей проволочную сетку; оно более прочно, чем обычное; при разбивании ударами или растрескивании во время пожара осколки его рассыпаются, будучи связанными арматурой; поэтому армированное стекло приме н яют для остекления фо н арей промышлен н ых и общественных зда н ий, кабин подъёмников, лест н ичных клеток , проёмов противопожарных сте н . Вырабатывается методом непрерывного проката между валками с закаткой проволочной с е тки, сматываемой с отдельного барабана.

Волнистое армированное стекло, по форме напоминающ е е вол н истые асбестоцементные листы, применяется для устройства перегородок, фонарей, п е рекрытия стеклян н ых галлерей и пассаж е й. С двоенные (пакет н ые) ст е кла с воздуш н ой или светорасссивающей прослойкой ( н апример, из стеклян н ого волокна) обладают хорошими теплоизоляционными свойствами; изготовля ю тся путём склейки 2 оконных ст е кол с прокладной рамкой. Толщина сдвое н ных ст е кол с воздушной прослойкой 12—15 мм.

Пустотелые стеклянные блоки изготовляются путём прессования и последующ е й сварки двух стеклянных полукоробок; приме н яются для заполнения световых проёмов, главным образом в пром ы шленных зда н иях; обеспечивают хорошую освещённость рабочих мест и обладают высокими теплоизоляционными свойствами.

Укладка блоков в проёмы производится на строительном растворе в виде панелей, перевяза н ных металлич. пере п лётами.

Облицовочное стекло (марблит) пред ставляет собой н е прозрач н ое цвет н ое листовое стекло.

Изготовляется путём периодич еской прокатки стекломасс ы на литейном столе с последующим отжигом в тунн е льных печах. Приме н яется для отделки фасадов и интерьеров жилых и общественных зданий. К облицовочному стеклу относится такж е цветное металлизированное стекло. СТЕКЛО КВАРЦЕВОЕ — содержит не менее 99% SiO - (кварца). Кварцевое стекло выплавляют при температуре более 1700° С из самых чистых разновидностей кристаллического кварца, горного хрусталя, жильного кварца или чистых кварцевых песков.

Кварцевое стекло пропускает ультрафиолетовые лучи, имеет очень высокую температуру плавления, благодаря небольшому коэффициенту расширения выдерживает резкое изменение температур, стойкое по отношению к воде и кислотам.

Кварцевое стекло применяют для изготовления лабораторной посуды, тиглей, оптических приборов, изоляционных материалов, ртутных ламп («горное солнце »), применяемых в медицине и др. СТЕКЛО ОРГАНИЧЕСКОЕ (плексиглас) — прозрачная бесцветная пластическая масса, образующаяся при полимеризации метилового эфира метакриловой кислоты . Легко поддается механической обработке.

оценка стоимости патента в Смоленске
залив квартиры независимая экспертиза в Курске
оценка ценных бумаг в Твери