История развития технологии листового стекла

 

Во II тысячелетии до н.э. уже были известны методы, с помощью которых можно получать листовое стекло. Древний мастер просто выливал горячую стекломассу в форму или на плоскую керамическую плиту. Если стекломасса была текучей, то, растекаясь, она превращалась в лист стекла. Если же стекломасса была достаточно вязкой, то мастер раскатывал ее с помощью валка. Однако, эти два метода - отливки и проката, использовались в то время для изготовления декоративных пластин, мозаики и украшений, но получить листовое стекло для окон не удавалось. Дело в том, что тогда не умели наваривать значительные количества стекломассы, а соответственно, изготавливать листы большой площади; развивать достаточно высокие температуры, что не позволяло изготовить тонкие листы; а самое главное, не умели получать прозрачное стекло.

Поэтому должно было пройти почти две тысячи лет, когда печная техника позволила устранить эти недостатки. В это время появляются окрашенные в мутно-зеленые и мутно-синие тона толстые листовые стекла, которые, как и раньше, получали отливкой или прокаткой. Эти стекла все еще не годились для окон из-за низкой прозрачности.

По-видимому, бесцветные стекла были получены случайно. Стекловар Древнего Рима в надежде изготовить окрашенное стекло добавил в стекольную шихту немного черного порошка пиролюзита (оксид марганца) (МnO₂) и посильнее развел огонь. Изделия, полученные из стекломассы с добавкой МnО₂, не оказались окрашенными, а были бесцветны. Как только появился этот способ обесцвечивания, римские мастера сразу же стали изготавливать стеклянные пластины для окон. Они делали это путем отливки в форму и раскатывания расплава стекла на противне, который изготавливался из глины. Отливки, чтобы они не растрескивались, извлекались из формы еще в горячем виде, пока стекло сохраняло пластичность. Поскольку прилегающая к форме сторона листа оказывалась шероховатой, то стекло было малопрозрачным.

Все эти события датируются примерно 1 веком до н.э., что подтверждается раскопками Помпеи, где были найдены бесцветные оконные стекла размером 72x54 (см) и значительной толщины (10 и более мм). Более того, такие стекла находили и восточнее вплоть до Черноморского побережья.

После падения Римской империи (V век н.э.) секреты производства пластин из бесцветного стекла были утрачены и в начальный период средневековья в Европе оконного стекла не знали. Окна закрывались сплошными деревянными ставнями. В холодное время года ставни были всегда закрыты, а помещение освещали свечами или лучинами. В некоторых дворцах, парадных зданиях и культовых сооружениях в Европе в мелкие ячейки в оконных проемах вставляли пластинки слюды, которые ценились очень дорого. В домах простых людей для этой цели использовались бычий пузырь, промасленную бумагу или ткань.

 

 «Холявный» метод производства стекла

Спустя пять столетий (в X веке) в Европе возникает принципиально новый способ производства листового оконного стекла - «холявное» выдувание. Вначале на стеклодувной трубке выдували шар (рис. 25, а) который, периодически подогревая, раскатывали на плитке.

 

Рис. 25 Последовательность стадий получения листового стекла «холявным» методом

 

Выдувая и размахивая, заготовку постепенно превращали в подобие большой ампулы, так называемой «холявы» (рис. 25, б) После откалывания верхней и нижней частей получался полый цилиндр (рис 25, в). Последний разрезался по длине твердым минералом, выкладывался на раскаленную глиняную плиту в печи и разглаживался в лист деревянной гладилкой (рис. 25, г). Стекло получалось довольно тонким, хотя и небольшого размера, а сторона, прилегавшая к плите при разглаживании, была шероховатой. Стекло опять оставалось малопрозрачным. Кроме того, высокая трудоемкость, как самого процесса формования, так и наварки большого количества стекломасс необходимого качества, не способствовали широкому распространению «холявного» метода.

Как известно, древнерусское стеклоделие до татаро-моногольского нашествия (ХШ век) было достаточно развито и отличалось своей самобытностью. Кроме особых химических составов стекол, в древнерусском стеклоделии существовал интересный способ изготовления оконного стекла. На стеклодувную трубку набирали порцию стекломассы, выдували конусообразный сосуд с широким плоским дном (рис. 26, б). Отколов это дно от остальной части и загладив край (рис. 26, в), получали круглые оконные стекла диаметром в 200 - 250 мм.

 

«Лунный» метод, новый «холявный» метод изготовлениястекла

 

Все плоские стекла, получаемые вплоть до XVI века, были крайне дороги и дефицитны, поэтому использовались, как правило, для остекления общественно значимых зданий или храмов.

 

Рис. 26. Последовательность стадий древнерусского способа получения листовых стекол

Этот метод также основан на выдувании толстостенного шара (рис. 27, а), который сплющивался (рис. 27, б). Затем с противоположной от трубки стороны заготовки по центру припаивали железный прут - понтию (рис. 27, в). Далее откалывали от заготовки стеклодувную трубку, а образовавшееся отверстие расширяли с помощью специальных инструментов и вращения со всё возрастающей скоростью (рис. 27, г-ж). В итоге получался диск («луна») диаметром около 90 см, который откалывали от понтии (рис. 27, з) и после отжига разрезали на ромбы (рис, 27, и).

 

 

Рис. 27. Последовательность стадий «лунного» метода

 

Древнеримский метод отливки и раскатки стекла в лист не стоял на месте, а развивался, и к XVII веку постепенно превратился в метод периодического проката. Этот метод изобрел француз Лука де Негу (рис. 28). Здесь уже использовались железные валки и большие железные столы с укрепленными по краям рейками, которые ограничивали толщину стекла. Но, несмотря на это, стекло все еще получалось шероховатым. По этой причине его долго шлифовали, а затем полировали. Такие затраты в то время были оправданы, т.к. метод проката позволял формировать листы достаточно большой площади. Всего 2 века продержался «лунный» метод, и уже в начале XVIII в. на его смену приходит значительно усовершенствованный венецианцами новый «холявный» метод (рис. 29).

 

Рис. 28.  Метод периодического проката

 

Рис. 29. Последовательность стадий нового «холявного» метода

 

По новому «холявному» методу удавалось получать листы стекла с довольно качественной поверхностью длиной примерно 2-3 метра, шириной примерно 1 - 1,2 м и толщиной порядка 1,5-3 мм. Ряд нововведений венецианцев заключается в следующем:

Во-первых, длинную «холяву» формировали в основном за счет вращения и раскачивания в специальной глубокой щелевой яме, которую устраивали рядом с рабочим местом.

Во-вторых, керамическую плиту, на которой разглаживали стекла, тщательно шлифовали, поэтому поверхность стекла получалась ровной и гладкой.

В-третьих, нижнюю часть цилиндра не откалывали, как раньше, а аккуратно разворачивали, удлиняя цилиндр. После быстрого распространения модернизированного метода оконное стекло в быту широких слоев населения становиться обычным предметом.