З глибини століть: як розвивалося виробництво скла

Ми вже писали про те, як виникло скло і як давні майстри застосовували його в архітектурі. А сьогодні поговоримо про технологічне виробництво скла з давніх-давен і до наших днів.

Історія скла сягає своїм корінням у незапам'ятні часи.

Найраніші предмети зі скла знаходять серед залишків матеріальної культури найдавніших цивілізацій Стародавнього Єгипту та Передньої Азії. Склоподібні напівпрозорі або непрозорі, пофарбовані шлаки, що виходили при оплавленні піску в контакті з лужною деревною золою, які древні майстри знаходили в печах після плавки металу або випалу кераміки, ймовірно, і з'явилися тим матеріалом, з якого розвинулася глазур, а потім і скло.

Виготовлення глазурі було поширене в IV тисячолітті до н.е. в Месопотамії, Єгипті, на території сучасної Сирії. Вже з кінця V тисячоліття до н. єгипетські майстри, покриваючи кам'яні намисто глазур'ю, пофарбованої мідними окислами, імітували бірюзу, яка високо цінувалася на той час.

Технологія нанесення глазурі полягала в тому, що кам'яну або фаянсову заготовку покривали дрібнотовченим кварцем, змішаним з деякою кількістю фарбуючих і в'яжучих речовин, а потім випалювали в закритій камері. Порошкоподібний кварц, оплавляючись, утворював шар глазурі.

Технічне відкриття глазурі було першим кроком на шляху, який надалі призвів до виробництва скла. Вважають, що скляні намисто з'явилися вже IV тисячолітті до зв. е., окремі знахідки підтверджують це.

Але найраніша майстерня з виробництва скла, виявлена ​​археологами, належала до пізнішого часу, до II тисячоліття до зв. е.., і розташовувалась на околицях древнього міста Тель-ель-Амарна в Єгипті.

Відомий єгиптолог У. М. Фліндерс Пітрі реконструював процес виготовлення скла, що відноситься до часів Аменхотепа IV. На думку вченого, єгиптяни близько 1400 до н. е. могли виготовляти прозоре, але не зовсім безбарвне скло. Воно містило чистий кремній у вигляді товченого кварцового піску або гальки та лугу деревної золи. Варили таке скло у глиняних лоточках чи горщиках ємністю близько 0,25 л.

Перші скляні вироби отримували, мабуть, двома способами.

Перший полягав у тому, що з розплаву скла, а він у ті часи був досить в'язким через низькі температури варіння, витягували нитку та навівали її на кам'яну заготівлю або сердечник. Сердечник, виготовлений з піску, змішаного з яким-небудь органічним в'яжучим, після остигання виробу довбали, в результаті виходив скляний посуд. При другому способі заготівлю або сердечник багаторазово занурювали в розплавлене скло, що, по суті, було процесом нанесення глазурі.

Свідчення про те, що на території Месопотамії у ІІ-І тисячоліттях до н. е. було високо розвинене склоробство, що містяться в найдавніших писемних джерелах, глиняних клинописних табличках, часів XVIII-VIII ст. до зв. е. У них наводяться рецепти кольорового, прозорого та позолоченого скла, Викладаються правила підбору палива, описуються прийоми роботи з плавильною піччю та ін.

Краса скла, особливо кольорового, визначила його використання на цій стадії для виготовлення прикрас, невеликих флаконів та судин, для інкрустації посуду та інших предметів.

Вже у II тисячолітті до зв. е. виготовляли шибки широкої колірної гами: блакитне, синє, аметистове, пурпурне, рубіново-червоне, зелене, жовте, коричневе, чорне та ін.

Стародавні майстри отримували кольорове скло, додаючи в шихту різні метали: мідь, кобальт, марганець, сурму, залізо і т. д. Для глушіння скла, перетворення його в непрозоре застосовували сурму, олово, миш'як, фосфор або мідь.

До 1200 до н. е. єгиптяни почали виготовляти лите, а потім пресоване скло. Далі у розвитку склоробства не спостерігалося помітного прогресу до рубежу нашої ери. Крім глазурованої плитки, інкрустації склом кам'яних та керамічних виробів, намистини та невеликих судин, здавалося, не було спроб застосувати скло в інших виробах. Скло ще не народилося як будівельний матеріал.

Справжня революція у технології склоробства відбулася лише з винаходом процесу видування.

Деякі джерела відносять цю подію до І ст. до зв. е., інші – до раннього періоду III в. до зв. е. Серед перших винахідників називають стародавніх вавилонян, стародавніх греків та римлян.

Інше значне досягнення у склоробстві – вдосконалення конструкції печей, що підвищило температуру плавки та надійність освітлення скла. У цей період на скло звернули увагу архітектори; Народження нового будівельного матеріалу відбулося.

Вважають, що римляни першими почали застосовувати скло для скління вікон. Найбільш давнє римське шибка відноситься до I і II ст. н. е. Це блакитні, зелені або навіть коричневі пластини скла завтовшки 3-6 мм з оплавленими краями. У III та IV ст. якість скла покращилась.Зразки, що дійшли до нас, свідчать про те, що це були майже безбарвні або зелені скла.

Відомо, що у середні віки та епоху Відродження шибки виготовляли трьома способами, суть яких не змінювалася з часів античності, а технологія відточувалася тільки за рахунок нових інструментів.

Перший спосіб отримання плоского (віконного) скла полягав у тому, що розплав скла розкочувався подібно до коржика на кам'яній плиті. Отримані пластини скла мали невеликі розміри, їхня поверхня не відрізнялася високою якістю, а товщина була значною.

Другий спосіб, «циліндричний», полягав у тому, що з кулястої скляної заготовки на кінці трубки видували довгий циліндр. Після охолодження дно та верхню частину відколювали, а циліндр розрізали по довжині і поміщали на глиняну плиту в плавильну піч, де він випрямлявся в аркуш. Цей спосіб дозволяв отримувати тонкі листи прямокутної форми, але їхня поверхня зберігала сліди перетворень циліндричної поверхні в плоску.

Третій спосіб дозволяв отримувати диски товщиною 2-3 мм і діаметром до 1,5 м. Видували велику скляну кулю, яка слугувала заготівлею. Дно його прикріплювали до спеціального стрижня (понтії), відколювали від трубки, що видується, а потім шляхом обертання перетворювали на плоский диск.

В історії склоробства відбилися долі народів та цивілізацій.

До початку нашої ери найбільш потужні центри склоробства розташовувалися в Єгипті та Сирії. У VI ст. н. е. до них приєдналася Візантія. Тут в основному вироблялося кольорове скло для посуду та смальту.

У період Римська імперія скло поширилося на всій її території.Утворилися нові центри скляного виробництва у Європі до Британських островів. Вони швидко та успішно розвивалися. Їх розквіту сприяв винахід безбарвного скла «кристалі», який спочатку використовувався для виготовлення намиста та посуду, лінз, а потім шибки та знаменитих венеціанських дзеркал. У XV ст. особливу славу набули венеціанські склороби.

Значний внесок у розвиток виробництва скла зробили європейські склороби.

Так, французькі майстри знайшли спосіб відливати дзеркальне скло високої якості за допомогою мідних плит і наступної прокатки, а також спосіб травлення скла (початок XII ст.). Англійський майстер Роберт Манзель вперше застосував кам'яне вугілля як паливо для варильної печі (1615 р). Майстер із Богемії Михайло Мюллер винайшов тверде, надзвичайно прозоре калієво-кальцієве скло. Чеські ремісники розвинули технологію гравіювання скла.

У другій половині XVII ст. німецький алхімік Йоганн Кункель відкрив спосіб отримання «золотого рубіна» та опублікував книгу «Експериментальне мистецтво склоробства». У XVIII ст. в Англії почали виробляти кришталеве скло та застосовувати алмазну грань.

У Стародавній Русі Скляне виробництво концентрувалося в основному в південно-західних областях, але в період татаро-монгольського ярма скляні майстерні були зруйновані. Виробництво скла відродилося лише у XVII ст. Величезна заслуга у відновленні склоробства у Росії цей період належить М. Ст. Ломоносову. Він не тільки сприяв організації скляних заводів, але відродив та розвинув мистецтво смальтової мозаїки.

До кінця ХІХ ст. Скляне виробництво було засноване на ручній праці.

Тільки 1900 р.було зроблено спробу механізувати виготовлення листового скла: з допомогою стиснутого повітря видувались скляні циліндри довжиною до 12 м діаметром близько 0,75 м, які розрізалися по утворюючої. Подальша обробка листового скла залишалася такою самою, як і при циліндричному способі.

Справжньою революцією в склоробстві стало винахід на початку XX ст. безперервного процесу варіння та формування листового скла. Механізація виробництва всіх видів скла була здійснена лише у другій половині XX ст. На цей період припадає і поява нових видів скла та виробів із нього.

Аж до 50-х років. ХХ століття практика склоробства випереджала теоретичні знання у цій галузі. Однак науково-технічна революція у склоробстві призвела до розробки технології принципово нових видів продукції зі скла: фотохромних, сонцезахисних, теплозахисних, надміцних та загартованих видів та ін.

У 1959 р. в СРСР вперше був синтезований шлакосітал - один з різновидів непрозорого «склопорцеляни», міцного та економічного вигляду скла, який можна фарбувати керамічними фарбами в будь-який колір і широко застосовувати у втіленні архітектурних задумів.

З'явилася технологія виготовлення триплексу – скла, що складається з окремих листів, склеєних прозорими синтетичними плівками у єдиний пласт. Для звукоізоляційного скління стали використовувати листи скла з нанесеними на одну з поверхонь прозорими пластмасовими плівками для зміни частоти своїх коливань.

Електрохімеська обробка скла, напилення плівок, виготовлення скловолокна – це приклади складної технології склоробства середини минулого століття.

Сучасне скло являє собою аморфний матеріал, що отримується з розплавів силікатів, алюмінатів або боратів натрію, калію, кальцію та ряду інших елементів.

Виробництво скла складається з таких процесів: підготовка сировинних компонентів, отримання шихти, варіння скломаси, її охолодження, формування виробів та їх відпал і у разі потреби - обробка (термічна, хімічна, механічна).

Компоненти, що входять до складу скла, визначають його фізико-механічні властивості. Так, окис алюмінію підвищує хімічну і термічну стійкість скла, механічну міцність. світлозаломлення та покращує зовнішній вигляд виробів.

Про те, які здібності відкриває перед архітекторами скло, читайте тут.