История стекла

Наша жизнь немыслима без стекла. Посуда, зеркала, окна, полки… История стекла уходит своими корнями в далёкое прошлое, о нем знают люди уже более шести тысяч лет. Считается, что стеклоделие берёт своё начало в четвёртом тысячелетии до нашей эры. Это доказывают артефакты, обнаруженные в Корее, Китае, Египте и Индии. Как и когда люди научились делать стекло? В ответе на этот вопрос существует несколько гипотез. Но ни опровергнуть, ни доказать их до настоящего времени не представляется возможным.

Переходя от древности к современности, коснёмся стеклоделия средневековья.

В конце первого тысячелетия, глобально изменились методы производства стекла, и изначально это коснулось самого состава сырья для производства. Принимая во внимание трудности с доставкой такого компонента смеси как сода, ее заменили на поташ.

В XI веке, немецкие мастера, а затем и итальянские в XIII веке, освоили изготовление и производство листового стекла. Поначалу они выдували полый цилиндр, затем обрезали его дно, разрезали и раскатывали его в прямоугольный лист. Но качество такого листа было не высоким, хотя практически полностью повторяло химический состав современных оконных стекол. Этими изделиями стеклили окна церквей и замков знатных вельмож. Приблизительно на тот же период приходится и расцвет изготовления витражных окон, в которых использовались кусочки цветного стекла.

Возникновение русского стеклоделия относится к IX - Х векам, то есть намного раньше, чем в США (XVII век) и ранее, чем во многих странах Европы. В конце X века в Киеве византийские мастера стали изготавливать стекло из привозного сырья. Позднее в Новгороде, Полоцке, Смоленске и других городах стали появляться стеклоделательные мастерские. Однако в ХIII веке русское стеклоделание пришло в упадок, чтобы возродиться вновь в середине ХVII века. В 1635 году царь Михаил Фёдорович (1596 – 1645) дал «Жалованную грамоту» шведскому мастеру Юлиану Койету на устроение стекольного дела в селе Духанино, близ города Воскресенска.

С течением времени спрос на изделия из стекла рос, а работавшие в то время стекольные заводы были не в силах его удовлетворить. Импорт же стекла был достаточно дорог. Таким образом назрела объективная необходимость расширения в России производственных мощностей в стекольной отрасли, что стало воплощаться в реальность в начале ХVIII века, когда Петром I (1672 – 1725) был учреждён государственный стекольный завод на Воробьёвых горах под Москвой. В дальнейшем, в том же ХVIII веке, центр стекольного производства перемещается ближе к новой столице, к Санкт-Петербургу, где в 1714 году были открыты два стекольных завода, в Ямбурге и в Жабинске.

Неоценимый вклад в развитие отечественного стекольного производства внёс великий русский учёный М. В. Ломоносов (1711 – 1765). Наука о стекле является одной из важнейших страниц в естественнонаучном фолианте российского гения. Он, учёный – теоретик, в совершенстве владевший экспериментом, был первым, кто соединил технологию изготовления стекла с наукой. Впрочем, вклад М. В. Ломоносова в развитие стекольного дела заслуживает отдельной статьи.

Следует отметить, что многие российские учёные – химики периода XVIII – XIX веков работали в области исследования стекла. А Д. И. Менделеев (1834 – 1907) в своём труде «Стекольное производство» (1864 г.) впервые сформулировал представление о действительной природе стекла, которое принципиально отличалось от господствующего в то время.

Начиная с XIX века, производство стекла вышло на новый, промышленный уровень. Ниже будут приведены основные вехи в развитии стекольной отрасли:

• - немецкий учёный Фридрих Отто Шотт (1851 – 1935 г. г.) определил влияние различных химических элементов на оптические и термические свойства стекла;
• - Фридрих Симменс изобрёл новый тип печи, существенно повысившей качество изготовления стекла;
• - в 1905 году бельгиец Эмиль Фурко разработал технологию вертикального вытягивания стеклянного полотна постоянной ширины из печи;
• - в конце Первой мировой войны бельгиец Эмиль Бишеруа разработал технологию вытягивания стекла из печи между двух роликов, что делало последующую полировку стекла более лёгкой и экономичной;
• - в 1959 году английская компания «Пилкингтон бразерс Лтд» предложила современную технологию изготовления высококачественного стекла, так называемый «флоат - метод».

С развитием современных технологий появились автоматизированные предприятия по изготовлению широкой номенклатуры стеклянных изделий. Современные научные достижения дали возможность разработать на основе стекла новые материалы с уникальными свойствами, которые используются в медицине, в электронике, в космической отрасли и т. д.

Рассматривая сам процесс изготовления стеклянных изделий в совокупности, можно выделить несколько составляющих этапов, а именно: обработка сырья, приготовление шихты, варка стекломассы, формирование изделий, отжиг изделий, и наконец, первичная и последующая декоративная обработка.

Рассмотрим каждый из них конкретнее:

• 1. Обработка сырья, включает в себя очищение глины, песка и других составляющих стекла от нежелательных примесей. Также применяется на данном этапе измельчение компонентов и их просеивание.
• 2. Шихта - это смесь материалов в сухом виде, включающая в себя точное взвешивание компонентов согласно определённому индивидуальному рецепту, их перемешивание до полной однородности. Далее проводится изготовление прогрессивными методами брикетов и гранул из шихты; шихта по-прежнему должна сохранять свою однородность для ускорения процесса варки. Варку же полученной стекломассы из шихты осуществляют в специальных ваннах и горшковых печах при максимальной температуре 1450-1550°С.
• 3. Варка характеризуется протеканием в ней сложных химических процессов с образованием, а также последующим плавлением синдикатов и свободного кремнезема. После варки полученную стекломассу необходимо очистить от газовых включений. Для этого используют осветлители. Далее стекломассу перемешивают, добиваясь однородности состава и равномерности вязкости. При нарушении процесса варки возможны дефекты, проявляющиеся в образовании различных включений: газовых (пузырь. мошка), кристаллических (камни), стекловидных (свиль, шлир). Возможно также возникновение нежелательного оттенка стекломассы.
• 4. Процесс формирования изделий может варьироваться. Можно понизить температуру стекломассы - понизится вязкость, можно повысить поверхностное натяжение стекла - поверхность изделия будет более гладкой и блестящей. Всё зависит от конфигурации самого изделия, его толщины, окраски. Для формирования изделий пользуются ручным и свободным выдуванием, механизированным выдуванием, прессованием, прессовыдуванием, многостадийным методом, моллированием (гнутьём), центробежной формовкой. Далее следует процесс прессования полученных изделий. Он осуществляется на автоматических металлических прессах с использованием давления сердечника.

Так выглядит в общем виде технология изготовления стекла.

В настоящее время стекольная промышленность России является динамично развивающейся отраслью. По оценкам специалистов, в период с 2000 по 2010 год стекольная промышленность России развивалась довольно успешно, давая ежегодный прирост собственного производства 10-12%. Несмотря на кризис, объемы собственного производства были увеличены в два раза, вместе с производством развивалась отраслевая наука и машиностроение, внедрялись новые технологии.

Если темпы роста останутся прежними, то в период с 2010 по 2020 год российская стекольная промышленность доведет производство листового стекла до 500 миллионов квадратных метров в год, а по производству стеклопакетов выйдет на показатели стран Европейского союза — 22-25 квадратных метров на человека в год.

19 ноября 2000 года в России был учреждён профессиональный праздник стекольной отрасли «День работника стекольной промышленности». Дата 19 ноября была выбрана не случайно, в этот день родился великий русский учёный М. В. Ломоносов, о вкладе которого в дело производства стекла было сказано выше. Этот праздник отмечают все, кто связан со стекольным производством, начиная от профессионалов – стеклодувов и до специалистов по изготовлению в промышленных масштабах оконных стёкол, стеклянной посуды, стеклотары и прочих изделий из стекла, а также специалисты по изготовлению оборудования и инструмента для переработки стекла.