Большая Советская Энциклопедия (СТ)
Шрифт:
На стадии стеклообразования растворяются остатки шихты и удаляется пена — расплав становится прозрачным; стадия совмещается с конечным этапом силикатообразования и протекает при температуре 1150—1200 °С. Собственно стеклообразованием называют процесс растворения остаточных зёрен кварца в силикатном расплаве, в результате чего образуется относительно однородная стекломасса. В обычных силикатных С. содержится около 25% кремнезёма, химически не связанного в силикаты (только такое С. оказывается пригодным по своей химической стойкости для практического использования). Стеклообразование протекает значительно медленнее, чем силикатообразование, оно составляет около 90% от времени, затраченного на провар шихты и около 30% от общей длительности стекловарения.
Обычная стекольная шихта содержит около 18% химически связанных газов (СО2 , SO2 , O2 и др.). В процессе провара шихты эти газы в основном удаляются, однако часть их остаётся в стекломассе, образуя крупные
На стадии осветления при длительной выдержке при температуре 1500—1600 °С уменьшается степень пересыщения стекломассы газами, в результате чего пузырьки больших размеров поднимаются на поверхность стекломассы, а малые растворяются в ней. Для ускорения осветления в шихту вводят осветлители, снижающие поверхностное натяжение стекломассы; стекломасса перемешивается специальными огнеупорными мешалками или через неё пропускают сжатый воздух или др. газ.
Одновременно с осветлением идёт гомогенизация — усреднение стекломассы по составу. Неоднородность стекломассы обычно образуется в результате плохого перемешивания компонентов шихты, высокой вязкости расплава, замедленности диффузионных процессов. Гомогенизации способствуют выделяющиеся из стекломассы газовые пузыри, которые перемешивают неоднородные микроучастки и облегчают взаимную диффузию, выравнивая концентрацию расплава. Наиболее интенсивно гомогенизация осуществляется при механическом перемешивании (наибольшее распространение эта операция получила в производстве оптического С.).
Последняя стадия стекловарения — охлаждение стекломассы («студка») до вязкости, необходимой для формования, что соответствует температуре 700—1000 °С. Главное требование при «студке» — непрерывное медленное снижение температуры без изменения состава и давления газовой среды; при нарушении установившегося равновесия газов образуется т. н. вторичная мошка (мелкие пузыри).
Процесс получения некоторых С. отличается специфическими особенностями. Например, плавка оптического кварцевого С. в электрических стекловаренных печах ведётся сначала в вакууме, а в конце плавки — в атмосфере инертных газов под давлением. Производство каждого типа С. определяется технологической нормалью.
Формование изделий из стекломассы осуществляется механическим способом (прокаткой, прессованием, прессовыдуванием, выдуванием и т.д.) на стеклоформующих машинах . После формования изделия подвергают термической обработке (отжигу).
В результате отжига (выдержки изделий при температуре, близкой к температуре размягчения С.) и последующего медленного охлаждения происходит релаксация напряжений, появляющихся в С. при быстром охлаждении. В результате т. н. закалки в С. возникают остаточные напряжения, обеспечивающие его повышенную механическую прочность, термостойкость и специфический (безопасный) характер разрушения в сравнении с обычным С. (закалённые С. применяют для остекления автомобилей, вагонов и т.п. целей).
Историческая справка. В природе существует природное С. — перлит , обсидиан (см. Вулканическое стекло ).
Появление искусственного С. обычно связывают с развитием гончарства . При обжиге на изделие из глины могла попасть смесь соды и песка, в результате чего на поверхности изделия образовалась стекловидная плёнка-глазурь . Производство С. началось в 4-м тыс. до н. э. (Древний Египет, Передняя Азия).
Первоначально получались непрозрачные С., с помощью которых имитировали поделочные камни (малахит, бирюзу и т.д.). Постепенно состав С. менялся, количество окислов щелочных металлов с 30% (по массе) уменьшилось до 20%; в С. вводились окислы свинца и олова; для окрашивания стали добавлять соединения марганца и кобальта. Во 2-м тыс. до н. э. в Египте С. варили в глиняных горшочках — тиглях ёмкостью около 0,25 л.
Коренные изменения в технологии стеклоделия произошли на рубеже нашей эры, когда были решены две важнейшие проблемы стеклоделия — изготовление прозрачного бесцветного С. и формование изделий выдуванием. Получение прозрачного С. стало возможным в результате усовершенствования стекловаренных печей, что позволило повысить температуру варки и надёжно воспроизводить условия хорошего осветления стекломассы. Стеклодувная трубка, изобретённая в 1 в. до н. э., оказалась универсальным инструментом, с помощью которого стало возможным создавать простые, доступные всем предметы обихода, например посуду. Первым научным трудом по стеклоделию считают вышедшую во Флоренции в 1612 книгу монаха Антонио Нери, в которой были даны указания об использовании окислов свинца, бора и мышьяка для осветления С., приведены составы цветных С. Во 2-й половине 17 в. нем. алхимик И. Кункель опубликовал сочинение «Экспериментальное искусство стеклоделия», он же изобрёл способ получения золотого рубина. В 1615 в Англии стали применять для нагрева стеклоплавильных печей уголь, что повысило температуру в печи. С начала 17 в. во Франции был предложен способ отливки зеркальных С. на медных плитах, с последующей прокаткой; в то же время был открыт метод травления С. смесью плавикового шпата и серной кислоты, освоено производство оконного и оптического С. Существенную роль в создании основ стеклоделия сыграли русские учёные: М. В. Ломоносов, Э. Г. Лаксман, С. П. Петухов, А. К. Чугунов, Д. И. Менделеев, В. Е. Тищенко.
До конца 19 в. в стеклоделии преобладал ручной труд, и только со 2-й половины 20 в. производство всех видов массового С. (оконное, тарное и др.) было механизировано и автоматизировано, а ручные методы сохранились лишь при изготовлении художественного С. и некоторых сортовых изделий (см. также Стекольная промышленность ).
Н. М. Павлушкин.
Художественное С. включает в себя витражи , смальтовые мозаики , сосуды художественные, архитектурные детали, декоративные композиции, скульптуру (обычно малых форм), светильники, искусственные драгоценности (бижутерия). В древнем мире производство С. было особенно развито в Египте (эпоха Птолемеев, 4—1 вв. до н. э.), Сирии, Финикии, Китае. Как правило, в искусстве древнего мира изделия из С. (небольшие вазочки, чаши, блюдца, бусы, серьги, амулеты, печати) изготовлялись посредством прессования в открытых глиняных формах или путём навивания стекломассы на палочку; такое С. обычно было непрозрачным, а по цвету — зелёным, голубым, бирюзовым. Изобретение способа свободного выдувания С. с помощью трубки, а также повышение температуры его варки дали эллинистическим и древнеримским мастерам возможность получать тонкостенные (иногда двухслойные) более прозрачные и однородные по массе изделия относительно крупных размеров.
С 6 в. центры художественного стеклоделия сосредоточились в Византии, где процветала выделка цветного непрозрачного стекла для посуды и смальт. В средневековой Западной Европе эпохи готики важнейшей областью искусства, стимулировавшей развитие вкуса к художественному С., было изготовление витражей. Среди средневековых стран мусульманского Востока в 12—14 вв. производством стеклянных изделий с эмалевыми росписями славилась Сирия.
В 15—16 вв. ведущее значение в декоративно-прикладном искусстве Европы приобрело венецианское стекло . С изобретением в 17 в. более твёрдого кальциевого С. и развитием техники гравировки центр художественного стеклоделия переместился в Чехию (см. Чешское стекло ). С 1770-х гг. (первоначально в Англии) стало широко применяться С., полученное на основе окиси свинца (хрусталь или флинт-гласе), главным способом обработки которого явилось т. н. алмазное гранение, выявляющее способность хрусталя преломлять или отражать свет. Начиная с 18 в. интенсивно развивается и производство искусственных драгоценных камней. На рубеже 19—20 вв. к художественному С. обращаются специалисты по декоративно-прикладному искусству (Э. Галле, О. Даум, Э. Руссо во Франции, И. Хофман в Австрии, Л. К. Тиффани в США); в их изделиях, нередко отличающихся стремлением к ассоциативному сопоставлению художественных и природных, преимущественно растительных форм, преобладали черты стиля «модерн» . Для современного художественного С. характерно необычайное разнообразие техник и стилевых тенденций; увлечение изысканными, подчёркнуто фантастическим конфигурациями и усложнённо-орнаментальной обработкой поверхностей сосуществует с тяготением к аскетически-строгим решениям, выделяющим в качестве важнейших элементов образа простоту форм и прозрачность неукрашенного С.
В Древней Руси стеклоделие получило значительное развитие уже в домонгольский период (выделка украшений, сосудов, смальты для мозаик). Прерванное татаро-монгольским нашествием, производство художественного С. возродилось в 17 в., когда в 1635 был основан первый в России стекольный завод. Огромный вклад в производство цветного С. (главным образом для мозаик, бижутерии и архитектурной облицовки) внёс М. В. Ломоносов, создавший в 1753 Усть-Рудицкую фабрику. Важнейшую роль в развитии русского стеклоделия сыграл Императорский хрустальный и стекольный завод в Петербурге (заложенный Петром I в начале 18 в. под Москвой и к середине 18 в. вместе с Ямбургскими заводами переведённый в Петербург). В 18 в. были основаны также Гусевской хрустальный завод и Дятьковский хрустальный завод . Для русского искусства 18 в. Было характерно гутное С., изготовлявшееся путём свободного выдувания и лепки на небольших купеческих заводах (изделия из такого С., часто тёмные по тону, расписывались эмалевыми красками), и прозрачное светлое С., декорируемое в основном с помощью гравировки и выпускавшееся Императорским заводом и наиболее крупными частными предприятиями; на этих же заводах с середины 18 в. производилось много изделий из молочного С. По проектам крупнейших зодчих (А. Н. Воронихина, Ч. Камерона, М. Ф. Казакова, Н. А. Львова, К. И. Росси, Т. де Томона) на Императорском заводе выполнялись (в стиле классицизма ) детали осветительной арматуры, мебели и архитектурного декора. С конца 18 в. здесь же были освоены варка свинцового хрусталя и алмазное гранение, для которого в начале 19 в. типичен особый рисунок, подражающий бриллиантовой огранке («русский камень»). К середине 19 в. в русском художественном С. возникает увлечение гигантскими размерами изделий (сборные хрустальные канделябры, вазы, детали архитектурного декора); в конце 19 в. развивается имитационное направление (подражание камню, фарфору, дереву и металлу), распространяются влияния стиля «модерн».