Стекольная и фарфорофаянсовая промышленность России

p align="left">Египетские стеклоделы плавили стекло на открытых очагах в глиняных мисках. Спёкшиеся куски бросали раскалёнными в воду, где они растрескивались, и эти обломки, так называемые фритты, растирались в пыль жерновами и снова плавились.

Фриттование использовалось ещё долго после средневековья, поэтому на старых гравюрах и при археологических раскопках мы всегда находим две печи -- одну для предварительной плавки и другую для плавки фритт. Необходимая температура проплавления составляет 1450 °C, а рабочая температура -- 1100--1200°С. Средневековая плавильная печь («гуть» -- по-чешски) представляла собой низкий, топящийся дровами свод, где в глиняных горшках плавилось стекло. Выложенная только из камней и глинозёма, долго она не выдерживала, но надолго не хватало и запаса дров. Поэтому, когда лес вокруг гуты вырубали, её переводили на новое место, где леса было ещё в достатке.

Ещё одной печью, обычно соединяемой с плавильной, была отжигательная печь -- для закалки, где готовое изделие нагревалось почти до точки размягчения стекла, а затем -- быстро охлаждалось, чтобы тем самым компенсировать напряжения в стекле. В виде такой конструкции стеклоплавильная печь продержалась до конца XVII века, однако недостача дров вынуждала некоторые гуты, особенно в Англии, уже в XVII веке переходить на уголь; а так как улетучивающаяся из угля двуокись серы окрашивала стекло в жёлтый цвет, англичане начали плавить стекло в замкнутых, так называемых крытых горшках. Этим плавильный процесс затруднялся и замедлялся, и, тем не менее, однако уже в конце XVIII века преобладающей делается топка углем.

Актуальность легенд, повествующих о зарождении стеклоделия, сводится не столько к историческим и этногеографическим аспектам, которые с точки зрения теории познания лишь косвенно важны, -- сколько к происхождению технологии как таковой, словно отделившейся от «случайных» процессов гончарных ремёсел, и ставшей отправной точкой для создания материала с новыми свойствами -- первым шагом к управлению ими, а в дальнейшем -- к постижению строения.

Стекло -- неорганическое изотропное вещество, материал, известный и используемый с древнейших времён. Существует и в природной форме, в виде минералов (обсидиан -- вулканическое стекло), но в практие -- чаще всего, как продукт стеклоделия -- одной из древнейших технологий в материальной культуре. Структурно -- аморфное вещество, агрегатно относящееся к разряду -- твёрдое тело. В практике присутствует огромное число модификаций, подразумевающих массу разнообразных утилитарных возможностей, определяющихся составом, структурой, химическими и физическими свойствами.

Независимо от их химического состава и температурной области затвердевания, стекло обладает физико-механическими свойствами твёрдого тела, сохраняя способность обратимого перехода из жидкого состояния в стеклообразное, и возможность кристаллизации (данное определение позволяет наблюдать, что фигурально к стёклам, в расширительном значении, относят все вещества по аналогии процесса образования и ряда формальных свойств -- на сём она исчерпываться, поскольку материал, как известно, прежде всего характеризуется своими практическими качествами, которые и определяют более строгую детерминацию стёкол как таковых в материаловедении).

Стёкла образуются в результате переохлаждения расплавов со скоростью, достаточной для предотвращения кристаллизации. Благодаря этому стёкла обычно длительное время сохраняют аморфное состояние. Неорганические расплавы, способные образовать стеклофазу, переходят в стеклообразное состояние при температурах ниже температуры стеклования Tg (при температурах свыше Tg аморфные вещества ведут себя как расплавы, то есть находятся в расплавленном состоянии).

В настоящее время разработаны материалы чрезвычайно широкого, поистине -- универсального диапазона применения, чему служат и присущие изначально (например, прозрачность, отражательная способность, стойкость к агрессивным средам, красота и многие другие) и не свойственные ранее стеклу -- синтезированные его качества (например -- жаростойкость, прочность, биоактивность, управляемая электропроводность и т. д.). Различные виды стёкол используется во всех сферах человеческой деятельности: от строительства, изобразительного искусства, оптики, медицины -- до измерительной техники, высоких технологий и космонавтики, авиации и военной техники. Изучается физической химией и другими смежными и самостоятельными дисциплинами.

Стекло может быть получено путём охлаждения расплавов, так чтобы избежать кристаллизации. Практически любое вещество из расплавленного состояния может быть переведено в стеклообразное состояние. Некоторые расплавы (как то -- отдельных стеклообразующих веществ) не требуют для этого быстрого охлаждения. Однако некоторые вещества (такие как металлосодержащие расплавы) требуют очень быстрого охлаждения, чтобы избежать кристаллизации. Так, для получения металлических стёкол необходимы скорости охлаждения 100000--1000000 К/с. Стекло может быть получено также путём аморфизации кристаллических веществ, например бомбардировкой пучком ионов, или при осаждении паров на охлаждаемые подложки. Вязкость аморфных веществ -- непрерывная функция температуры: чем выше температура, тем ниже вязкость аморфного вещества. Обычно расплавы стеклообразующих веществ имеют высокую вязкость по сравнению с расплавами нестеклообразующих веществ.

Неорганические стёкла, благодаря полимерному строению могут становиться микрогетерогенным. Такие полимеры в стеклообразном состоянии приобретают индивидуальные качества, определяющие, в зависимости от характера этих структурных образований, на прозрачности и других свойствах стёкол. Присутствие в составе стекла соединений того или иного химического элемента, оксида металла, может определить его окраску, электропроводность, другие физические и химические свойства.

В твёрдом состоянии силикатные стёкла весьма устойчивы к обычным реагентам (за исключением плавиковой кислоты), и к действию атмосферных факторов. На этом свойстве основано его применение для изготовления посуды, оконных стёкол, стеклоблоков и других строительных материалов.

Для специальных целей выпускают химически-стойкое стекло, а также стекло, стойкое к тем или иным видам агрессивных воздействий.

Технология производства стекла

В качестве основного сырья для производства стекла используется кварцевый песок, кальцинированная сода, доломит, а также различные примеси. После смешивания в определённых пропорциях смесь попадает в высокотемпературные печи, где происходит плавление смеси и образование стекломассы, которая затем протекает вниз печи. Такой процесс называется «очисткой».

Существует два основных способа производства листового стекла, различающихся технологически на стадии формирования листового стекольного полотна из расплавленной стекломассы:

§ способ вертикального вытягивания. Считается устаревшим, однако до сих пор используется для производства менее качественных марок стекла, поскольку позволяет производить более дешёвое листовое стекло;

§ горизонтальный способ на расплаве металла. Способ производства т.н. флоат-стекла или термически полированного стекла. Эта технология отличается от первой тем, что стекломасса при выходе из печи попадает в ванну с расплавленным оловом, где происходит процесс формирования ленты стекла с помощью процесса флотации.

Флоат-стекло (полированное стекло) марок М1-М2 отличается идеально глянцевой поверхностью, высокой светопропускающей способностью (89-90%) и великолепными оптическими свойствами, исключающими искажение изображения. Этот вид стекла может применяться в многослойном остеклении и является основой для производства широкого спектра современных усовершенствованных стекол и стеклопакетов.

В странах Европы и США в основном используется флоат-производство как более современное и позволяющее производить стекло с заданными свойствами (закалённое, триплекс и т. д.).

Естественно, более совершенная технология производства стекла становится более капиталоёмкой, однако растущий мировой спрос именно на стекло качественных марок делает флоат-способ производства стекла всё более распространённым.

Виды стекол

В зависимости от основного используемого стеклообразующего вещества, стекла бывают оксидными (силикатные, кварцевое, германатные, фосфатные, боратные), фторидными, сульфидными и т. д.

Базовый метод получения силикатного стекла заключается в плавлении смеси кварцевого песка (SiO2), соды (Na2CO3) и извести (CaO). В результате получается химический комплекс с составом Na2O*CaO*6SiO2.

Кварцевое стекло получают плавлением кремнезёмистого сырья высокой чистоты (обычно кварцит, горный хрусталь), его химическая формула -- SiO2. Кварцевое стекло может быть также природного происхождения, образующееся при попадании молнии в залежи кварцевого песка.

Кварцевое стекло характеризуется весьма малым коэффицинтом температурного расширения и потому его иногда используют в качестве материала для деталей точной механики, размеры которых не должны меняться при изменении температуры. Примером служит использование кварцевого стекла в точных маятниковых часах.

Оптическое стекло -- применяют для изготовления линз, призм, кювет и др.

Химико-лабораторное стекло -- стекло, обладающее высокой химической и термической устойчивостью.

Основные промышленные виды стекла

В качестве главной составной части в стекле содержится 70--75% двуокиси кремния (SiO2), получаемой из кварцевого песка при условии соответствующей грануляции и свободы от всяких загрязнений. Венецианцы для этого применяли чистый песок из реки По или даже завозили его из Истрии, тогда как богемские стеклоделы получали песок из чистого кварца.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12