Стакан

Стекло (от германского glasa «блестящий, мерцающий», также обозначающее « янтарь ») - собирательный термин для группы аморфных твердых тел . Большинство стаканов состоит в основном из диоксида кремния , например стаканы для питья или оконные стекла ; Эти - в основном полупрозрачные - силикатные стекла, безусловно, имеют наибольшее экономическое значение среди всех стекол. Также аморфными затвердевшими металлами являются стекла. Очки, изготовленные из органических материалов, - это, например, натуральный янтарь или многие пластмассы, такие как акриловое стекло.. При очень быстром охлаждении из жидкого или газообразного состояния практически любое вещество можно превратить в ( метастабильное ) стекло. Существует очень большое количество стекол различного состава, которые в силу своих свойств представляют экономический или научный интерес. В связи с широким спектром применения очков, существуют также разнообразные методы их производства и формования. Многие из этих методов уже очень стары и, не изменив своего основного принципа, все еще внедряются в промышленных масштабах сегодня.

определение

Стекло - это аморфное вещество, которое создается плавлением . Стекло также можно производить путем нагрева золь-гель и ударными волнами . Термодинамически стекло называют замороженной переохлажденной жидкостью . Это определение применяется ко всем веществам, которые плавятся и быстро охлаждаются соответственно. Это означает, что при затвердевании расплава до стекла при образовании зародышей кристаллов для процесса кристаллизации , однако, остается недостаточно времени. Затвердевающее стекло затвердевает слишком быстро, чтобы строительные блоки можно было перестроить в кристалл. Чтобы упростить ситуацию, атомная структура стекла примерно соответствует структуре жидкости. Область трансформации , то есть область перехода между расплавом и твердым телом, для многих типов стекла составляет около 600 ° C.

Несмотря на неопределенную температуру плавления, стекла твердые . Однако в технической терминологии они называются « неэргодическими ». То есть их структура не находится в термодинамическом равновесии . Многие пластмассы , такие как оргстекло , также попадают в категорию стекла из-за их аморфной структуры и стеклования , хотя они имеют совершенно другой химический состав, чем силикатные стекла. Поэтому их часто называют органическим стеклом.

Разница между стеклами и другими аморфными твердыми телами заключается в том, что при нагревании стекла переходят в жидкое состояние в области температуры стеклования , в то время как не стекловидные аморфные вещества кристаллизуются в процессе.

Наблюдая за свойствами стекол и их структурой, было сделано много попыток дать исчерпывающее определение термину стекло. Признанный ученый в области стекла Хорст Шольце провел оценку наиболее распространенных попыток дать определение термину «стекло». В своей монографии «Состояние стекла» (1933) Густав Тамманн сформулировал следующее определение: «Твердые некристаллизованные вещества находятся в состоянии стекла» , а определение ASTM 1945 года «Стекло - это неорганический расплав, который по существу затвердевает. без кристаллизации. » Предлагается. Фрэнсис Саймон дал в 1930 году определение с термодинамической точки зрения: «В физико-химическом смысле стекло - это замороженная переохлажденная жидкость» . По словам Шольце, у всех этих определений есть свои оправдания, но также и свои слабые стороны. Определение Таммана является слишком общим и не исключает силикагель , который также является некристаллическим твердым телом, как стекло. Ограничение определения ASTM неорганическими веществами было оценено Шольце как сомнительное, поскольку теперь известны некоторые органические стекла. Терминологическая комиссия СССР дала исчерпывающее определение : «Стекла - это все аморфные тела, полученные переохлаждением расплава, независимо от их химического состава и температурного диапазона затвердевания, которые в результате постепенного увеличения вязкости , являются механическими Предположим свойства твердых тел. Переход из жидкого в стеклообразное состояние должен быть обратимым » . Ограничение стекол твердыми веществами, полученными из фазы плавления, также является сомнительным с сегодняшней точки зрения, поскольку золь-гель процесс может также производить аморфные твердые вещества или стекла. Особенность стеклянного состояния вещества доходит до того, что некоторые исследователи рассматривают его как «четвертое агрегатное состояние между твердым и жидким».

Классификация очков

По генезису

Помимо искусственных , есть еще и натуральные стекла: обсидиан и пемза имеют вулканическое происхождение, ударные стекла и тектиты создаются при ударе метеорита , фульгурит - при ударах молнии , тринитит - при взрыве атомной бомбы и фрикцитовый кефельзит - при оползнях . Эти стаканы сделаны из плавящего песка . Под воздействием ударной волны кристаллическая решетка может потерять свою регулируемую структуру и таким образом превратиться в аморфное твердое тело. Созданные таким образом очки называют диаплектическими . Сюда входит маскелинит , который производится из полевого шпата . Искусственные стекла в основном производятся путем плавки сырья в различных плавильных агрегатах. Другой синтетический путь производства стекол - золь-гель процесс , с помощью которого можно производить тонкие слои или аэрогели .

По типу «химизма»

Большинство производимых сегодня стекол - это натриево-известковые стекла , которые относятся к группе силикатных стекол. Общим для всех стекол этой группы является то, что их сетка в основном состоит из диоксида кремния (SiO ₂ ). Стекла из алюминия или силиката щелочных металлов создаются путем добавления дополнительных оксидов, таких как оксид алюминия или различные оксиды щелочных металлов. Решающим фактором для классификации является то, какой оксид является вторым по количеству наиболее распространенным в силикатном стекле. Силикатное стекло без дополнительных компонентов, то есть чистый SiO _2, называется кремнеземом или кварцевым стеклом. Благодаря высокой химической стойкости и термической стойкости, а также низкому коэффициенту теплового расширения, он часто используется в специальных технических приложениях. Если пятиокись фосфора или триоксид бора присутствуют в качестве основного сеткообразующего агента в стекле , говорят о фосфатных или боратных стеклах, свойства которых также можно регулировать путем добавления дополнительных оксидов. Все упомянутые выше стекла состоят в основном из оксидов, поэтому все вместе они называются оксидными стеклами. Если анион стекла представляет собой галогенид-ион , говорят о галогенидном стекле или о халькогенидном стекле, если это в основном сера , селен или теллур в качестве аниона в сетке стекла. Эти очки характеризуются высокой прозрачностью, далеко за пределами видимого диапазона света, и поэтому используются в инфракрасной оптике. В дополнение к этим неорганическим неметаллическим стеклам существуют также органические стекла, например аморфные пластмассы , которые можно комбинировать с вышеупомянутыми неметаллическими стеклами, в отличие от металлических стекол. Границы между отдельными типами стекла плавные, и существует множество подтипов. Примером этого являются оксинитридные стекла, в которых некоторые ионы кислорода заменены азотом для создания определенных свойств. В результате это стекло следует понимать как гибрид оксидного и неоксидного стекла. Очки, которые состоят только из одного компонента, то есть построителя сети, называются однокомпонентными очками. Типичный пример - кварцевое стекло. Путем добавления дополнительных компонентов получают так называемые двухкомпонентные стекла, такие как щелочно-боратное стекло, или трехкомпонентные стекла, такие как натриево-известковое стекло. Как правило, стекла содержат более трех компонентов, но упоминаются только основные компоненты, поскольку стекла в этих составах во многом схожи по своим свойствам и областям применения. Иерархическая взаимосвязь между очками показана на рисунке ниже.

Согласно основной форме продукта и производственному процессу

Стекольная промышленность , как правило , делится на полого стекла , листовое стекло и специальность производства стекла , даже если это простой пробой не распространяется на всю области стекольной промышленности. Полое стекло обычно относится к контейнерам для пищевых продуктов, таким как бутылки и консервные банки. Эти серийно выпускаемые изделия производятся машинным способом с использованием процессов выдувания или выдувания . Стеклоблоки и стаканы для питья формируются только путем прессования . Высококачественные изделия, такие как бокалы для вина , называются так называемой посудой и обычно производятся в сложном, многоступенчатом процессе. В отличие от стеклянных бутылок, они производятся не на машинах IS , а на так называемых машинах ротационного выдувного формования . Для ламп накаливания необходим особый процесс, который особенно отличается высокой производительностью ленточной машины . Трубчатое стекло можно производить различными способами, которые различаются разными размерами производимого полуфабриката. Плоское стекло называется листовым стеклом или рулонным стеклом, в зависимости от производственного процесса . Основной продукт - это оконное стекло. Конечные продукты, например, B. автомобильное стекло , зеркала , закаленное или многослойное стекло , подвергнутые различной переработке. Применения в форме волокон включают оптические волокна , стекловату и пластик, армированный стекловолокном, а также текстильное стекло . Выдувные бокалы существуют практически только в декоративно-прикладном искусстве и в дорогих вазах и бокалах для вина.

Согласно их традиционным торговым названиям

Античное стекло , диатретное стекло , оптические стекла, такие как коронное стекло и бесцветное стекло (свинцовое стекло), гиалитовое стекло (непрозрачное стекло, используемое в XIX веке для столового и фармацевтического стекла), криолитовое стекло (непрозрачное, белое фторидное стекло).

В соответствии с их торговой маркой как общим термином

Торговая марка производителя стекла часто становится собирательным термином для различных продуктов от одного или даже нескольких производителей стекла. Керан очень часто используется как синоним стеклокерамики или варочных панелей. Jenaer Glas часто выступает за все виды термостойкого боросиликатного стекла. В англосаксонском регионе для этого типа очков была создана торговая марка Pyrex от Corning .

После их использования

Наиболее важными оптическими стеклами для производства линз , призм , зеркал и других оптических компонентов для микроскопов , биноклей , объективов и т. Д. Являются кварцевое стекло , коронное стекло , бесцветное стекло и боросиликатное стекло . Стеклокерамический материал Zerodur (Schott) используется в качестве материала подложки для оптических элементов в астрономии и космических путешествиях . Он имеет чрезвычайно низкий коэффициент расширения и поэтому подходит для. Б. отлично подходит в качестве держателя зеркала для больших астрономических телескопов . Другой пример - приборное стекло как общий термин для всех типов стекла в области технического лабораторного стекла. Аналогичным общим термином для различных обработанных стекол является архитектурное или строительное стекло .

характеристики

состав

Хотя стекло является одним из древнейших материалов, известных человечеству, многие вопросы об атомной структуре и ее структуре до сих пор остаются неясными. Между тем общепринятой интерпретацией структуры является сетевая гипотеза , выдвинутая У. Х. Захариасеном в 1932 году и экспериментально подтвержденная Б. Э. Уорреном в 1933 году. Это означает, что в стекле должны присутствовать в основном те же состояния связи или основные строительные блоки, что и в кристалле . В случае силикатного стекла так SiO ₄ - тетраэдры , но которые образуют, в отличие от кристалла кварца, случайную сеть. Чтобы иметь возможность предсказать стеклование других химических соединений, Захариасен установил дополнительные правила в своей сетевой гипотезе. Среди прочего, катион в соединении должен быть относительно небольшим по сравнению с анионом . Многогранники, образованные из анионов и катионов, можно соединять только своими углами. Если соединения , находящиеся на рассмотрении ограничены оксидов, пентаоксид фосфора (Р ₂ O ₅ ), диоксид кремния (SiO ₂ ) и бора триоксида (В ₂ O ₃ ) отвечают этим условиям для формирования сети и поэтому называются сетевыми формирователей.

Как показывают двумерные изображения кварца и кварцевого стекла , разница заключается в регулярности атомной структуры. В случае кварца, который представляет собой кристалл, существует структура решетки, а в случае кварцевого стекла - случайная сеть тетраэдров SiO _4, расположенных в ряд . Для ясности четвертая оксидная связка, которая должна выступать из плоскости чертежа, не показана. Валентные углы и расстояния в стекле нерегулярны, тетраэдры также искажены. Сравнение показывает, что стекло имеет только ближний порядок в виде тетраэдра, но не имеет кристаллического дальнего порядка. Отсутствие дальнего порядка приводит к очень сложному анализу структуры стекла. В частности, среднесрочный анализ, то есть связи нескольких основных форм (здесь тетраэдров), является предметом исследования и считается одной из величайших проблем современной физики. С одной стороны, это связано с тем, что стекла очень труднодоступны для рентгеновских исследований, а с другой - с тем, что процессы структурообразования иногда начинаются в расплаве.

Материал, определяющий эту основную структуру стекла, называется строителем сети . Помимо упомянутого оксида кремния, сеткообразователями могут быть и другие вещества, такие как триоксид бора, а также неоксидные вещества, такие как сульфид мышьяка . Однако однокомпонентные стекла встречаются очень редко. Это также относится к чистому кварцевому стеклу, которое является единственным однокомпонентным стеклом, имеющим экономическое значение. Причина этого - чрезвычайно высокие температуры (более 2000 ° C), которые необходимы для его образования.

Другие вещества по-другому интегрируются в стеклянную сеть строителей сети. Здесь различают сетевые преобразователи и стабилизаторы (или промежуточные оксиды).

Сетевые преобразователи встроены в структуру, сформированную построителем сети. Для обычного стекла для использования в повседневной - известкового-щелочного стекла (чаще всего , однако, термин более узкий известково-натриевое стекло ) - это натрия или оксид кали и оксид кальци . Эти сетевые преобразователи разрывают структуру сети. При этом связи мостикового кислорода в тетраэдрах оксида кремния разрываются. Вместо атомной связи с кремнием кислород образует значительно более слабую ионную связь с ионом щелочного металла.

Промежуточные оксиды, такие как оксид алюминия, могут действовать как формирователи сетки и преобразователи, то есть они могут укреплять (стабилизировать) сетку стекла или, как и преобразователи сетки, ослаблять структуры. Их соответствующий эффект в стакане всегда зависит от ряда факторов. Однако сами по себе промежуточные оксиды не способны образовывать стекло.

Переход от расплава к твердому стеклу

В то время как в случае кристаллических материалов переход от расплава к кристаллу происходит путем медленного охлаждения, в случае стекол этот процесс настолько быстр, что не может образоваться кристаллическая структура. Область перехода от расплава к стеклу называется областью трансформации . В процессе охлаждения вязкость материала резко увеличивается. Это внешний признак возрастающей внутренней структуры. Поскольку эта структура не имеет регулярного рисунка, состояние расплава в зоне превращения, как и у затвердевшего стекла, называется аморфным . В холодном конце области превращения происходит термодинамический переход, который характерен для стекла и поэтому носит название стеклования . На нем расплав переходит в твердое стеклообразное состояние, которое стекло сохраняет даже при дальнейшем остывании. Стеклование характеризуется резким изменением коэффициента теплового расширения и уменьшением теплоемкости . Такая последовательность областей превращения и стеклования характерна для всех стекол, в том числе сделанных из углеводородов, таких как оргстекло . Аморфное вязкое состояние расплава в зоне превращения используется для обработки стекла стеклодувами . Он допускает любую деформацию без поверхностного натяжения и силы тяжести, вызывая немедленное плавление заготовки.${\ displaystyle C _ {\ mathrm {p}}}$

Физические свойства

характерная черта	ценить	Ед. изм
Плотность в известково-натриевого стекла	2500	кг / м³
Плотность в тяжелых бесцветного стекла (SF59)	6260	кг / м³
Теплопроводность известково-натриевого стекла	0,80	Вт / (К · м)
Теплопроводность кварцевого стекла	1,38	Вт / (К · м)
Зеродур теплопроводность	1,46	Вт / (К · м)
Электропроводность	до 600 ° C изолятор
Натриево-известковое стекло термического расширения	9,0 · 10 −6	1 / К
Боросиликатное стекло с термическим расширением 3.3	3,3 · 10 −6	1 / К
Кварцевое стекло с термическим расширением	0,57 · 10 −6	1 / К
Тепловое расширение Zerodur	<0,1 · 10 −6	1 / К
прочность на разрыв	30-е	МПа
Прочность на сжатие	900	МПа
Модуль упругости	70 000	МПа
Теплоемкость	0,8	кДж / (кг · К)
Трансмиссия (физика)	0–100	%
Показатель преломления (см. Оптическое стекло )	1,47–1,95

Характерной чертой стекла в просторечии является его оптическая прозрачность . Оптические свойства так же разнообразны, как и количество очков. Помимо прозрачных стекол, которые пропускают свет широкой полосой , добавление в расплав специальных материалов может блокировать проход. Например, оптически прозрачные очки непроницаемы для инфракрасного света, а тепловое излучение блокируется. Самый известный контроль проницаемости - это окраска. Может быть получено большое разнообразие цветов. С другой стороны, есть непрозрачное стекло, которое уже из-за его основных компонентов или добавления глушителей непрозрачно .

Полезность стекло имеет плотность прибл. 2500 кг / м ( натриево-кальциево-силикатного стекла ) . Механические свойства сильно различаются. Хрупкость стекла широко известна. Прочность на разрыв во многом определяется качеством поверхности. Стекло в значительной степени устойчиво к химическим веществам. Плавиковая кислота - исключение ; он растворяет диоксид кремния и превращает его в гексафторкремниевую кислоту . Выветривание, например хранение в течение десятилетий в земле, создает микроскопические трещины на поверхности стекла, так называемую болезнь стекла . Тогда прозрачное стекло кажется человеческому глазу мутным. При комнатной температуре известково-натриевое стекло имеет высокое электрическое сопротивление , которое, однако, резко падает с повышением температуры. Кварцевое стекло (чистый диоксид кремния, который затвердел, как стекло), является изолятором даже при значительно более высоких температурах. Помимо силикатных стекол, существуют также так называемые металлические стекла, такие как Fe ₈₀ B ₂₀ , которые уже имеют более высокую проводимость при комнатной температуре, поскольку ведут себя так же, как замороженные жидкие металлы.

Из-за своей переохлажденной природы расплава стекло также может течь в очень ограниченной степени. Этот эффект заметен только при более высоких температурах. Частое утверждение, что церковные окна толще внизу, потому что стекло стекало вниз под действием силы тяжести на протяжении веков , неверно; такие процессы потока могли бы занять миллионы лет при комнатной температуре. Утолщение происходит из-за производственного процесса в то время (пузыри в цилиндрах).

Производственные процессы

смесь

Известково-натриевое стеклом является преобладающей массой стекла и приблизительно составляет 90% от производимого стекла по всему миру от. В основном это стекло состоит из диоксида кремния (SiO ₂ ), оксида натрия (Na ₂ O) и оксида кальция (CaO). В повседневное стекло, которое по-прежнему относится к семейству натронно-известковых стекол, добавляются различные другие ингредиенты для оптимизации свойств и условий производства. Незначительные примеси в сырье, которые соответствуют нормальным требованиям к качеству хозяйственного стекла, также являются источниками других (непреднамеренных) компонентов стекла: оксида магния и оксида калия, которые добавляются намеренно. Небольшие количества оксидов железа, оксида титана и, например, оксида хрома (III) все еще могут быть обнаружены в стекле из-за примесей. Наиболее распространенное сырье для массового производства стекла можно найти в следующем списке:

• Кварцевый песок является почти чистым носителем SiO ₂ для образования сетки. Важно, чтобы песок содержал только небольшое количество Fe ₂ O ₃ (<0,05%), поскольку в противном случае на белом стекле появится раздражающий зеленый цвет. Это сырье составляет большую часть смеси, более 70% по массе, и является одним из основных источников загрязнения.
• Сода (Na ₂ CO ₃ ) служит носителем оксида натрия, который служит преобразователем сети и флюсом, понижающим температуру плавления SiO ₂ . Двуокись углерода выделяется в расплаве и растворяется в стекле в виде газа. Сода - самое дорогое сырье для производства стеклопакетов, потому что она вряд ли доступна как природный минерал. Натрий также может быть добавлен в расплав в виде нитрата или сульфата ( сульфат натрия является рафинирующим агентом для уменьшения содержания пузырьков).
• Калий (K ₂ CO ₃ ) поставляет в расплав оксид калия, который, как и оксид натрия, служит сетевым преобразователем и флюсом.
• Полевой шпат (NaAlSi ₃ O ₈ ) добавляет в смесь не только SiO ₂ и Na ₂ O, но и оксид алюминия (Al ₂ O ₃ ). Это приводит к повышению химической стойкости к воздействию воды, пищи и окружающей среды.
• Известь служит сетевым преобразователем. В процессе плавления он разлагается на диоксид углерода и оксид кальция. Умеренное добавление (10–15%) CaO увеличивает твердость и химическую стойкость конечного продукта.
• Доломит является переносчиком CaO и MgO. Оксид магния оказывает на расплав такое же действие, как и оксид кальция. Однако чрезмерно высокое содержание MgO в стекле может нежелательно повысить температуру ликвидуса и привести к расстеклованию .
• В шихту также добавляется старое стекло или стеклобой от битого производства. Старое стекло, полученное из вторичной переработки стекла, в основном используется в производстве тарного стекла, потому что сегодня стеклянные бутылки состоят в среднем из 60% старого стекла, зеленых бутылок - до 95%, а при производстве стекловаты их доля составляет до 80%. %. Это экономит сырье и энергию, так как стеклобой плавится легче, чем смесь, и больше не нужно протекать химические реакции, такие как декарбонизация соды, извести и доломита. Переработанный стеклобой является еще одним основным источником загрязнения, поскольку сортировка по цвету вызывает проблемы, когда переработка старого стекла и других нежелательных посторонних веществ, таких как металлы, керамика или специальные стекла, может быть считана только неправильно. Посторонние вещества вызывают дефекты стекла из-за неполного плавления или нежелательного окрашивания стекла, а также повреждения емкости для плавления стекла, поскольку металлы разъедают огнеупорный пол.

Красный свинец , бура , карбонат бария и редкоземельные элементы также используются для изготовления специальных стекол .

таять

Стекловарку можно разделить на три фазы:

• Он начинается с быстрого плавления, включающего плавление смеси и ее гомогенизацию.
• Затем следует очистка , при которой газы удаляются.
• Наконец, очищенный расплав охлаждают до желаемой температуры формования («стекло выступает наружу»).

В случае периодического -типа день ваннами и портовых печей, эти шаги происходят один за другим в том же бассейне. Этот исторический процесс производства сегодня имеет место только в случае ручного производства специальных оптических очков в небольших количествах. В промышленных масштабах используются только печи непрерывного действия. Здесь последовательность вышеуказанных шагов разделена не во времени, а пространственно, даже если отдельные секции переходят одна в другую. Количество добавляемой партии должно соответствовать количеству снятого стекла. Энергия, необходимая для плавления стекла, может быть получена за счет ископаемого топлива или электроэнергии за счет прохождения электричества через расплав.

Шихта подается в плавильный резервуар с помощью машины для вставки на передней части, собачьей будке. Поскольку шихта имеет меньшую плотность, чем стекломасса, она плавает в расплаве и образует так называемый ковер шихты. При температуре около 1400 ° C и выше различные компоненты медленно плавятся. Некоторые из компонентов смеси могут вместе образовывать эвтектики и образовывать первые фазы плавления даже при значительно более низких температурах. Конвекции в стеклянной ванне вызывает непрерывное удаление материала , который отделяется от ковра смеси. В то же время он заставляет смесь разогреваться. Таким образом, создается как термическая, так и химическая однородность расплава. Это может поддерживаться барботажем , вдуванием воздуха или газов в расплав.

В зоне рафинирования, которая непосредственно следует за зоной плавления и часто отделена от нее стенкой в ​​расплаве, удаляются оставшиеся в расплаве газы. Для этого в смесь заранее добавляют так называемый рафинирующий агент. Этот рафинирующий агент разлагается при определенной температуре с образованием газа. Из-за разницы парциальных давлений газы из расплава диффундируют в пузырьки газа рафинирующего агента, которые в результате растут и поднимаются. Чтобы иметь возможность осуществлять этот процесс в экономически оправданное время, рафинировочная часть стекловаренного чана имеет такие же высокие температуры, как и плавильная часть, потому что слишком высокая вязкость расплава может значительно замедлить подъем газа. пузыри. Поскольку рафинирование имеет решающее значение для качества стекла, существуют различные вспомогательные меры.

К фильтровальной зоне примыкает конструктивно четко обособленная рабочая ванна . Поскольку для формования требуются более низкие температуры, чем для плавления и рафинирования, стекло заранее должно выступать, поэтому сосуд также называют резервуаром для хранения . Канал, соединяющий плавильный резервуар и рабочий резервуар, называется проходным и работает по принципу сифона . В случае плоских стеклянных резервуаров плавильный и рабочий резервуары разделены только за счет сужения, поскольку проход может создавать оптические помехи в готовом продукте.

Стекло течет из рабочей ванны к месту снятия, где ему затем придается форма. При производстве полого стекла это стояки или питатели . Здесь образуются капли, которые по системе каналов направляются в стекольные машины, расположенные ниже . При производстве плоского стекла с использованием процесса флоат-стекла стекло перетекает через губчатый камень в флоат-ванну .

Формирование

Стекло имеет разную форму в зависимости от продукта. Формование осуществляется прессованием, выдуванием, центрифугированием, прядением, прокаткой или волочением:

• Полое стекло производится несколькими способами: прессованием, выдуванием, всасыванием и сочетанием этих методов. Здесь доминирует машина IS ,работающая в процессах выдувания и выдувания или прессования и выдувания. Для изготовления посуды более высокого качества используются процессы выдувного прессования, которые работают в форме карусели и называются ротационными или ротационными выдувными машинами.
• Непрерывные стекловолокна производятся путем прядения в так называемом TEL-процессе.
• Стекловолокно , например, стекловата , производится путем пропускания через сито.
• Плоское стекло в основномпроизводится с использованием флоат- процесса, но его также можно вытягивать, катать или лить с помощью различных старых процессов. В течение некоторого времени производители все чаще предлагают выдувное вручную плоское стекло, которое называется старинным стеклом (или цилиндрическим стеклом, в зависимости от метода его производства).
• Трубчатое стекло изготавливается с использованием различных процессов непрерывной вытяжки, а широкоформатные стеклянные трубки производятся с использованием специального центробежного процесса.

охлаждение

В каждом стеклянном объекте механические напряжения возникают во время формования в результате принудительного формования или разницы в расширении материала из-за температурных градиентов . Эти напряжения можно измерить геометрически с помощью оптических тестеров напряжения в поляризованном свете ( двойное лучепреломление под напряжением ). Подверженность механическим нагрузкам зависит от коэффициента расширения соответствующего стекла и требует термической компенсации.

Для каждого стекла можно определить зону охлаждения, которая ограничена так называемой верхней и нижней температурой охлаждения . Положение этих температур определяется в зависимости от вязкости, поэтому верхняя температура охлаждения - это температура, при которой стекло имеет вязкость 10 ¹² Па · с. Вязкость при более низкой температуре охлаждения составляет 10 ^13,5 Па · с. Как правило, диапазон охлаждения большинства промышленных стекол составляет от 590 ° C до 450 ° C. Напряжения снижаются за счет отпуска , то есть за счет определенного медленного охлаждения, поскольку при преобладающих вязкостях релаксация напряжений вполне возможна и постоянные напряжения в стеклянном корпусе избегаются.

Время, в течение которого стеклянный объект может пройти через зону охлаждения, в значительной степени зависит от температуры, которую необходимо перекрыть, и толщины (толщины) объекта, в зависимости от типа стекла. В области полого стекла это составляет от 30 до 100 минут; с большими оптическими линзами диаметром 1 м и более может потребоваться медленное охлаждение в течение года, чтобы избежать видимого напряжения и, следовательно, искажения изображения линзы. В случае оптических стекол скорость охлаждения является вторым важным параметром для установки показателя преломления или дисперсии после химического состава и поэтому обычно имеет особое значение в производственном процессе.

Существует два типа охлаждающих устройств, которые можно использовать для релаксационного охлаждения стеклянных предметов: печи периодического охлаждения и непрерывно работающие охлаждающие дорожки . На практике, однако, обычно нет четкого различия между этими двумя случаями, например, охлаждающая установка непрерывного действия в производстве листового стекла часто называется охлаждающей печью с роликами.

Охлаждающие печи подходят только для специальных производств и очень небольших партий, так как печь должна снова нагреваться до температуры каждый раз, когда вынимаются заготовки. Трассы охлаждения используются в промышленных масштабах. В производстве полого стекла стеклянные объекты транспортируются на стальных матах или цепных ремнях по пути охлаждения, в то время как непрерывная стеклянная лента в производстве плоского стекла транспортируется по пути охлаждения с помощью роликов. Перед охлаждающими дорожками (также называемыми в регионе охлаждающими лентами) для среднего ассортимента использовались так называемые вытяжные печи. После того, как поезд в печи был заполнен стеклами, из печи выгнали один вагон и въехали пустой вагон. Горячий вагон накрыли изолированными металлическими листами, и ему дали медленно остыть, прежде чем его опорожнить. Обычно за смену производили три смены машины.

Описанные до сих пор процессы можно обобщить термином релаксационное охлаждение , то есть охлаждение стеклянного тела с целью предотвращения постоянного напряжения. Обратный случай можно увидеть при термической закалке стекла для производства, например, однослойного безопасного стекла . Стекло так быстро охлаждается от температуры, превышающей его температуру превращения, что термически генерируемые напряжения больше не могут быть сняты. В результате возникают растягивающие напряжения в объеме стекла и сжимающие напряжения на поверхности стекла, которые являются причиной повышенной прочности и термостойкости стеклянного тела.

Обработка поверхности

Улучшение поверхности достигается за счет нанесения или удаления слоев, а также изменения структуры или химического состава поверхности стекла. Целью таких мер является улучшение существующих эксплуатационных свойств стеклянного объекта или создание новых областей применения стеклянного объекта.

• Путем химического и физического осаждения из паровой фазы можно наносить тонкие металлические покрытия . Большинство оконных и автомобильных стекол имеют покрытия, непроницаемые для инфракрасного света . Тепловое излучение отражается, и внутренние помещения меньше нагреваются солнечным излучением. При этом снижаются тепловые потери зимой без значительного ухудшения прозрачности.
• Покрытие из диэлектрического материала, которое само по себе является прозрачным, но имеет показатель преломления , отличный от показателя преломления стеклянной подложки , позволяет создавать как отражающие, так и антибликовые покрытия . Он используется при производстве очковых линз и линз для фотоаппаратов, чтобы уменьшить раздражающие отражения . В научных целях делаются слои, отражающие более 99,9999% падающего света определенной длины волны. И наоборот, также можно добиться, чтобы 99,999% света проходило через поверхность.
• Поверхность может быть выполнена шероховатой с помощью пескоструйной обработки или с фтористоводородной кислотой , так что свет сильно рассеянной . Тогда он кажется молочным и больше не прозрачным, но все еще поглощается очень мало света. Поэтому этот прием часто используется для абажуров или непрозрачных окон (см. Также сатинированную отделку ).
• Поверхность стекла также можно полировать плавиковой кислотой. Поврежденные поверхностные слои удаляются, что приводит к бездефектной поверхности и, таким образом, к увеличению прочности стеклянного объекта.
• Другой часто используемый метод улучшения поверхности - это удаление щелочи с поверхности стекла. Реакция горячей поверхности стекла с агрессивными газами (например, HCl или SO ₂ ) приводит к образованию солей со щелочами из стекла, которые осаждаются на поверхности стекла. В результате стекло, обедненное щелочами, демонстрирует повышенную химическую стойкость.
• Во время производства полого стекла на стекло наносится так называемое горячее и холодное покрытие в два этапа . Эти два типа вознаграждения предназначены для предотвращения повреждения стеклянных бутылок друг друга во время производства и последующего наполнения за счет уменьшения их коэффициента трения, чтобы в случае контакта они скользили мимо друг друга, а не царапали друг друга. В качестве слоев для этого используются различные соединения олова и титана.

Контроль качества

Чтобы гарантировать качество стекла, необходимо регулярно проводить обширные испытания, в том числе:

• Онлайн-контроль на стекольном заводе (оптическая проверка всех отдельных изделий из стекла на точность размеров, наличие трещин, реликвий, примесей и т. Д.)
• ежедневный или еженедельный химический анализ стекла с помощью ИСП-ОЭС для , среди прочего, также контролировать тяжелые металлы в упаковочном стекле (требование инструкции по упаковке)
• еженедельный или ежемесячный анализ Fe ²⁺ и анализ окислительно-восстановительного состояния для оценки плавильного агрегата и качества используемых марок переработанного стекла
• Ежедневные испытания напряжения с красным светом 1-го порядка под микроскопом для уменьшения проблем с поломкой
• При необходимости анализ трещин с помощью SEM-EDX.

Пятна и обесцвечивание стекла

Принципы

Большинство видов стекла производятся с другими добавками, влияющими на определенные свойства, такие как цвет. По сути, существует три различных механизма окрашивания стекол: ионное окрашивание, коллоидное окрашивание и потускнение. В то время как первый вариант в основном основан на взаимодействии света с электронными оболочками красящих элементов, последние два демонстрируют широкий спектр явлений дифракции, отражения и преломления света, которые сильно зависят от дисперсных фаз. В случае потускнения это электронное возбуждение в кристаллической решетке хромофора.

Ионное окрашивание

В качестве красящих веществ в стеклах используются оксиды металлов, очень часто трехмерные элементы. Создание цветового эффекта основано на взаимодействии внешних электронов с электромагнитными волнами. Это может привести к поглощению определенных длин волн и излучению других длин волн. Если длины волн видимого света поглощаются, создается цветовой эффект, потому что оставшийся спектр длин волн больше не дает белого света. Поэтому окраску можно рассматривать как избирательную передачу. Актуальный цвет бокала зависит от большого количества параметров. Помимо концентрации окрашивающих ионов, решающее значение имеют их координация и структура окружающего стекла. Например, оксид кобальта (II) дает другой оттенок синего в силикатном стекле, чем в фосфатном. Чтобы получить особый оттенок цвета, различные красящие оксиды можно комбинировать друг с другом, но необходимо учитывать любые возможные взаимодействия.

Потускнение

К закаленным стеклам относятся стекла халькогенидного цвета, которые в основном используются в силикатных стеклах с высоким содержанием оксида цинка и калия . Чаще всего сульфид кадмия или селенид кадмия добавляют в низком процентном диапазоне, но также возможны халькогениды других металлов. Стекло плавится в восстановительных условиях, в результате чего получается бесцветное стекло. Только последующая закалка заставляет стекла окрашиваться - они тускнеют . По мере увеличения продолжительности ультрафиолетовая кромка стекла все больше и больше перемещается в видимую область. Таким образом, целенаправленное темперирование позволяет добиться различных цветовых эффектов. Причиной такого поведения являются микроскопические кристаллы (кадмия) халькогенидов, которые образуются во время отпуска и продолжают расти при длительном периоде отпуска. Так что это контролируемое расстекловывание . Исследования показали , что с увеличением кристаллизации халькогенидов, то запрещенная зона между валентной и зоной проводимости увеличивается, что является причиной сдвига УФ края в видимый диапазон. Эти очки из-за их острого цветного края часто используются в качестве фильтровальных стекол.

Коллоидное окрашивание

Коллоидные цветные стекла часто называют (настоящими) рубиновыми стеклами . В этих стеклах в расплав добавляют соли металлов. Сначала тоже бесцветное стекло. Последующая температурная обработка отделяет капли металла от стеклянной матрицы и нарастает на них. Цветовой эффект коллоидов основан как на поглощении света частицами, так и на рэлеевском рассеянии света на них. Чем больше производятся коллоиды, тем больше увеличивается их поглощение. В то же время длина волны его максимального поглощения смещается в сторону более длинноволнового света. Кроме того, эффект рассеяния увеличивается с увеличением размера коллоида, но для этого размер коллоида должен быть намного меньше длины волны рассеиваемого света.

Цветовой эффект отдельных компонентов (выбор)

В следующем списке представлены некоторые из наиболее распространенных видов сырья, используемых для окрашивания, независимо от их механизма окрашивания.

• Оксиды железа : в зависимости от валентности иона железа они становятся зелено-сине-зелеными (зеленая бутылка для вина) или желтыми и, в связи с диоксидом марганца , желтыми и коричнево-черными в связи с серой в условиях восстановительного плавления.
• Оксиды меди : двухвалентная медь становится синей; моновалентный красный цвет, в результате чего стекло медно- рубиновое .
• Оксид хрома (III): используется в сочетании с оксидом железа или отдельно для зеленого окрашивания.
• Оксид урана : дает очень тонкий желтый или зеленый цвет. ( Annagelbglas или Annagrünglas ) с зеленой флуоресценцией под ультрафиолетовым излучением . Такие бокалы в основном изготавливались в период модерна . В Англии и Америке этот тип стекла также известен как урановое стекло или вазелиновое стекло . Из-за радиоактивности урана сегодня он больше не используется.
• Оксид кобальта (II) : имеет интенсивный синий цвет и также используется для обесцвечивания. Оксид кобальта ранее добавляли в смесь, полученную из кобальтовых руд, называемую заффером или сафлоровым маслом .
• Оксид никеля : фиолетовый, красноватый; его также используют для поседения и обесцвечивания.
• Марганец (IV) оксид (Браунстоун): Он используется в качестве мыла стеклодува, чтобы удалить зеленый оттенок (путем поглощения в дополнительных цветах).
• Оксид селена : розовый и красный цвета. Розовый цвет известен как розалин , красный - селеновый рубин .
• Серебро : дает чистый серебристо-желтый цвет.
• Оксид индия : дает цвет от желтого до янтарно-оранжевого.
• Неодим : от розового до пурпурного, бледно-лилового.
• Празеодим : зеленый
• Самарий : желтый
• Европий : насыщенно-розовый
• Золото : растворяется только в царской водке и становится рубиново-красным, одним из самых дорогих цветов стекла ( золотисто-фиолетовый ).

Обесцвечивание очков

Обесцвечивание стекла необходимо, если в стекле присутствует большое количество красящих компонентов из-за примесей в сырье (нежелательный цветовой эффект) , или если продукт другого цвета должен производиться при обычном производстве стекла. Изменение цвета стекла может происходить как химически, так и физически. Под химическим изменением цвета понимаются изменения химического состава стекла, которые означают уменьшение окраски. В простейшем случае это можно сделать, изменив состав стекла. Если в расплаве присутствуют поливалентные элементы, их концентрация, а также степень окисления определяют цветовой эффект. В этом случае изменение окислительно-восстановительного состояния стекломассы также может влиять на цветовой эффект готового продукта. Если стекло окрашено халькогенидами (потускнение), в расплав можно добавлять окислители . Они вызывают разложение халькогенидов в расплаве стекла. Еще один способ компенсации неправильной окраски стекла - физическое обесцвечивание, для чего в расплав добавляют минимальное количество красящих компонентов. В основном дополнительный цвет используется для устранения цветовых оттенков. Это создает эффект бесцветного стекла. По мере увеличения интенсивности первоначального обесцвечивания требуется большее количество обесцвечивающих агентов, что означает, что стекло становится бесцветным, но все более темным. Обесцвечивающие средства называются мылом для стекловарения (также известным как стеклянное мыло ).

Фототропия и электротропия

Это изменения цвета и изменения цвета, которые возникают под влиянием большего или меньшего количества солнечного света; они подходят для очков, которые автоматически темнеют при ярком солнечном свете.

Подобного эффекта можно добиться с помощью переменного электрического поля; он используется, среди прочего, для затемнения лобовых стекол.

Регулировка свойств стекла в целом

Свойства стекла можно определить и оптимизировать с помощью статистического анализа баз данных по стеклу. Если желаемое свойство стекла не связано с кристаллизацией (например, температурой ликвидуса ) или разделением фаз, можно использовать простой линейный регрессионный анализ с помощью алгебраических уравнений от первого до третьего порядка. Многие методы прогнозирования свойств стекла носят преимущественно эмпирический характер.

Уравнение второго порядка, приведенное ниже, является примером, где C представляет собой концентрацию компонентов стекла, таких как Na ₂ O или CaO. Значения b - это переменные коэффициенты, а n - количество всех компонентов стекла. Основной стеклянный компонент SiO ₂ исключен из приведенного уравнения и учитывается с постоянной b _o . Большинством членов в уравнении примера можно пренебречь из-за корреляционного анализа и анализа значимости. Для получения более подробной информации и приложений см.

${\ displaystyle {\ text {Glass property}} = b_ {0} + \ sum _ {i = 1} ^ {n} \ left (b _ {\ mathrm {i}} C _ {\ mathrm {i}} + \ sum _ {k = i} ^ {n} b _ {\ mathrm {ik}} C_ {i} C _ {\ mathrm {k}} \ right)}$

Часто бывает необходимо одновременно оптимизировать несколько свойств стекла и затраты на производство. Это делается с использованием метода наименьших квадратов , который сводит к минимуму расстояние между желаемыми свойствами и предсказанными свойствами фиктивного типа стекла за счет изменения состава. Можно по-разному взвесить желаемые свойства.

Состав важных стаканов (данные в процентах по массе )

Тип стекла	SiO 2	Al 2 O 3	Na 2 O	К 2 О	MgO	CaO	В 2 О 3	PbO	TiO 2	Ф.	В качестве	Se	Ge	Te	SO 3
Кварцевое стекло	≥99	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Боросиликатное стекло	70-79	1-4,5	2-6	0-4,4	0-0,3	0-0,5	14-17	-	-	-	-	-	-	-	-
Корона стекло	73	2	5	17-е	-	3	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Известково-натриевое стекло	71-73	1-2,4	14-17	0,2–1,6	2,6–3,8	4,2-6,6	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Стеклянный поплавок	72-72,6	0,1-1,1	13,5–14	≤ 0,7	4-4,1	8,4-8,8	-	-	≤ 0,2	-	-	-	-	-	0,2
Бесцветное стекло	62	-	Шестой	8-е	-	-	-	24	-	-	-	-	-	-	-
Свинцовый хрусталь	58	-	4-й	9	-	-	2	24	-	-	-	-	-	-	-
стекловолокно	54	14-е	-	-	4.5	17,5	10	-	-	-	-	-	-	-	-
Эл. почта	40	1.5	9	Шестой	1	-	10	4-й	15-е	13	-	-	-	-	-
Халькогенидное стекло 1	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	12-е	55	33	-	-
Халькогенидное стекло 2	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	13	32	30-е	25-е	-

Составы исторических, современных и натуральных очков (данные в процентах по весу )

Тип стекла	SiO 2	Al 2 O 3	Fe 2 O 3	Na 2 O	К 2 О	MgO	CaO	H 2 O
Силикатное натриево-кальциевое стекло
Стекло тарное (белое)	73	2	-	13	1	-	11	-
Стеклянный поплавок	72	0,5	-	14-е	-	4.5	9	-
Исторические очки
Месопотамское стекло	68	1	0,5	14,5	3	5	8-е	-
римское стекло	70	2	0,5	18-е	1	1	7,5	-
средневековая церковь оконное стекло	49	2	0,5 + 1 П 2 О 5	0,5	20-е	4-й	23	-
Натуральные очки
Обсидиан	75	14-е	0,5	4-й	5	-	1	0,5
Тектит	79	10	3	0,5	2,5	2	3	-
Стекло ливийской пустыни	98 + 0,2 TiO 2	1.3	0,3	-	-	-	-	0,2

Стеклянные агрегаты включают:

• другие флюсы для понижения температуры плавления
  • Оксид калия
  • оксид цинка
  • Таллий
• изменить показатель преломления
  • Оксид бария
  • Оксид свинца (также поглощает рентгеновские лучи)
• Глушитель :
  • Диоксид олова
  • Фосфат кальция
  • Фторид для опалового стекла
  • Цирконий
• Церий используется для защиты стекла от радиоактивного и рентгеновского излучения .
• Оксид бора в качестве добавки изменяет тепловые и электрические свойства.
• Оксид алюминия увеличивает прочность на разрыв .

История производства стекла

Первые дни

Натуральное стекло, такое как обсидиан , издавна использовалось для изготовления таких инструментов, как клинья, лезвия, скребки и сверла из-за его большой твердости и острого разрушения. Однако обсидиан, в отличие от искусственно произведенного стекла, нельзя было расплавить или покрасить древними средствами.

Встречающиеся в природе полупрозрачные и делящиеся минералы слюда и мариенглас также использовались в качестве оконного стекла до того, как стало возможным искусственно производить соответствующие большие и равномерно толстые стекла. Римляне называли Marienglas Lapis specularis . Римский историк Плиний Старший (23 / 24–79) описал в своей энциклопедии Naturalis Historia добычу и переработку ляпис-зеркала в оконные стекла и лампы.

Нельзя сказать с абсолютной уверенностью, было ли производство стекла изобретено в Месопотамии , Древнем Египте или на побережье Леванта . Самые старые находки из стекла происходят из Месопотамии; Древние египетские источники указывают на импорт с востока стекла на начальном этапе использования в Египте. Самое старое текстовое упоминание происходит из Угарита и датируется примерно 1600 годом до нашей эры. Датировано. Жемчуг Нузи - древнейшая находка . Старейший стеклянный сосуд , который может быть точно датированы является чашей , которая несет на тронное имя из фараона Тутмоса III. несет и около 1450 г. до н.э. До нашей эры. Чаша находится в Государственном музее египетского искусства в Мюнхене с 20 века .

Стекло было в Египте примерно с 1450 года до нашей эры. Chr. Перерабатывается в сосуды ( см. Ниже ). Место изготовления этого самого раннего стекла неизвестно, считается , что оно находится в Фивах , напротив современного Луксора . Наиболее известная технология обработки основана на производстве полых сосудов путем наматывания стержней из размягченного стекла вокруг пористой керамической сердцевины, которую затем соскабливают. Лучшие находки на нем - из раскопок Флиндерса Петри из Амарны . Единственный известный стекольный завод бронзового века, на котором стекло производилось из сырья, относится к периоду Рамессайдов и был обнаружен в конце 1990-х годов во время раскопок Музея Ремера и Пелицея (Хильдесхайм) под руководством Эдгара Пуша в восточной дельте Нила в Кантир Пирамесс найден. Исследования предоставили информацию о процессе плавки. Таким образом кварцевую породу измельчают, смешивают с растительной кальцинированной содой, хальтигер заполняют кувшин и, возможно, при температуре 800 ° C, чтобы фритта расплавилась. После охлаждения эту фритту предположительно раздробили и расплавили во второй плавке в специально изготовленных тиглях при температуре от 900 до 1100 ° C с образованием бруска высотой от 8 до 10 см и диаметром от 10 до 14 см. Стекло окрашивали в черный, фиолетовый, синий, зеленый, красный, желтый или белый цвета путем добавления оксидов металлов. Невозможно доказать конкретную связь между производством стекла и извлечением металла, несмотря на схожие температуры. Цветное необработанное стекло в слитках поступало в цеха дальнейшей обработки, где из него изготавливались монохромные и полихромные предметы. Такие стеклянные решетки были найдены на месте кораблекрушения Улубурун недалеко от Бодрума в Турции , которое восходит к 14 веку до нашей эры. Датировано. Первый известный рецепт взят из библиотеки ассирийского царя Ашурбанипала , которая датируется примерно 650 годом до нашей эры. Датируется: Возьмите 60 частей песка, 180 частей золы из морских водорослей и 5 частей мела и получите стекло. В то время обрабатывалось намного больше стекла, и развивалась новая технология плавления стекла.

Античность

Плиний Старший описывает производство стекла в Naturalis Historia . Химический анализ и результаты экспериментальной археологии подтвердили Плиния во многих вопросах. В римские времена стекло (лат. Vitrum ) плавили с речным песком и содой из Египта. Египетский натр был добывали в Вади Natrun , природный содового озера на севере Египта, и экспортируется по финикийцами в Средиземноморье через Александрию . Он был относительно чистым и содержал более 40 процентов оксида натрия (информация была основана на оксиде, как это принято в петрологии , но на самом деле присутствует карбонат натрия ) и до 4 процентов извести . Состав сделал его идеальным флюсом. Плиний продолжает писать об месторождениях стеклянного песка в Италии, Испании и Галлии , но ни в одном из этих мест не было такого значительного производства стекла, как на палестинском побережье между Акко и Тиром или на египетских стекольных заводах вокруг Вади-Натрун около Александрии.

В 301 году император Диоклетиан установил цены на весь ассортимент товаров, включая необработанное стекло. Было проведено различие между иудаикумом и александрием , последний был более дорогим и, вероятно, обесцвеченным стеклом. В то время производство стекла еще было разделено на основные и второстепенные цеха. В первичных цехах сырое стекло плавили в больших плавильных ваннах, которое затем доставлялось во вторичные цеха, где оно плавилось в тиглях и обрабатывалось. В Бет-Элиэзер на территории нынешнего Израиля было обнаружено 17 стекловаренных емкостей, каждая размером 2х4 м. После того, как смесь была помещена в ванну, печь замуровали кирпичом и обжигали от 10 до 15 дней. Всего за одну операцию было расплавлено от восьми до девяти тонн голубого или зеленого необработанного стекла. После того, как печь перестала гореть и остыла, свод печи был удален, стеклянный блок извлечен, а сырое стекло было отправлено на дальнейшую обработку. При кораблекрушении 3-го века, найденном на южном побережье Франции, было загружено более трех тонн сырого стекла. В Египте были обнаружены сырые стекольные заводы, относящиеся к 10 веку. Египтяне использовали сурьму для обесцвечивания, поэтому они смогли произвести бесцветное прозрачное стекло.

Вторичные изделия из стекла были широко распространены по всей Римской империи и производили полое стекло, плоское стекло и мозаичные камни. Стекло-сырье плавили в тигле, вынимали из печи с трубкой в ​​вязком состоянии и обрабатывали. Стекло на трубе можно было надуть, что позволило изготавливать сосуды большего размера и новые формы. До этого стекло использовалось для изготовления жемчуга, парфюмерных флаконов и чаш для питья, но тарное стекло, в частности, было распространено в Римской империи - в отличие от обычных глиняных, деревянных, металлических или кожаных контейнеров, стекло безвкусное, а также графинов для сервировки. и стаканы в поздней античности. Первые оконные стекла были найдены в Экс-ан-Провансе и Геркулануме . Находки имеют размеры до 80 × 80 см. Однако ни в одной письменной записи не упоминается производственный процесс. Что касается раннего, толстостенного и одностороннего матового оконного стекла, в профессиональном мире существуют разные мнения о его производстве. С одной стороны, рассматривается техника ручного растяжения, с другой - предполагается литье для его изготовления. Для тонкостенных и двусторонних прозрачных оконных стекол, появившихся во II веке нашей эры, вероятен процесс выдувания цилиндров.

Стеклянные нарукавные кольца - типичная форма ювелирных изделий, которые, наряду со стеклянными перстнями и кольцевым жемчугом, появились в качестве женских украшений в период Среднего Ла-Тена в кельтской Центральной Европе и были найдены в качестве погребального инвентаря.

Средневековье и Новое время

В раннем средневековье , куда бы ни ушли римляне , германцы производили стекло, которое безупречно следовало германизированному языку дизайна поздней античности . Сегодня считается, что существовавшие еще римские стекла были переработаны для франконского стекла.

Лесное стекло

С Де diversis Artibus от в бенедиктином монах Пресвитер Теофил , более длинный письменный источник доступен в первый раз, который описывает производство стекла, выдувание из плоского стекла и полого стекла, а также технологию печи. Феофил, вероятно, находившийся в Константинополе , смешал золу из высушенной древесины бука с просеянным речным песком в соотношении 2: 1 и высушил эту смесь в духовке при постоянном помешивании, чтобы она не таяла и не слипалась в течение дня и ночи. Затем эту фритту поместили в тигель и за одну ночь при сильном нагревании расплавили в стекло.

Этот текст, который, вероятно, был написан в Кельне в начале XII века, вероятно, лег в основу готических церковных окон, а также лесного стекла. Овощная зола со всеми ее примесями также давала часть извести, которая была необходима для производства хорошего стекла. Чтобы не перевозить огромное количество дров , необходимых для топки печей и для извлечения золы на большие расстояния, стекольный завод был построен в отдаленных лесных районах. Эти лесные стекольные заводы производили в основном стекло зеленого цвета из-за оксида железа (из загрязненного песка).

В 15 веке свинец также использовался для изготовления стекла.

Краткое описание стекольного искусства есть в « De re Metallica» Георгия Агриколы . Он жил в Венеции с 1524 по 1527 год, и, вероятно, ему разрешили посетить остров Мурано , как следует из подробных описаний печей.

Прозрачные камни названы в качестве сырья , то есть горный хрусталя и «белые камней», то есть мрамор , которые сжигаются в огне, измельчают в грубые манные крупы в штамповочной мельнице и затем просеивают. Он также ссылается на поваренную соль , магнитный камень и соду . Поваренная соль и магнитный камень более поздние авторы отвергают как бесполезные. В Алтарях и в Милане были мрамор и сода ; они недоступны в Германии. Только намек «соль, представленная из щелочи» указывает на венецианский секрет.

В стекловаренных печах в лесу стекольных и Венеции были яйцевидной конструкцией с диаметром 3 м и высотой до 3 метров, выполненный из керамических кирпичей , смешанных с обожженным шамотом . Помещение для стрельбы находилось на нижнем этаже с одним или двумя полукруглыми отверстиями для забрасывания дров. В центре пламя прорвалось через большое круглое отверстие на второй этаж, где находились портовые печи . Это помещение высотой примерно 1,20 метра было снабжено дверцами духовки размером 20 × 20 см по периметру, через которые можно было вставить смесь и вынуть стекло. На верхнем этаже, который был соединен с плавильным помещением через небольшое отверстие, находилась охлаждающая печь, температура в которой составляла всего 400 ° C. Охлаждающая печь была снабжена небольшим отверстием, через которое можно было вводить готовые заготовки. Вечером отверстие между плавильной камерой и охлаждающей закрывали камнем, чтобы стекло могло остыть за ночь.

Венеция

В начале традиции венецианского стекла, вероятно, была торговля византийскими изделиями из стекла, которые импортировались и экспортировались по всей Европе еще в 10 веке. Первые мастера по стеклу можно найти в реестрах 11 века. Их называют phiolarius («Флашнер»). Торговое судно, потерпевшее крушение на южном побережье Турции, затонувшее около 1025 года, перевезло не менее трех тонн сырого стекла, пришедшего из Кесарии в Палестине. Предназначался ли он для Венеции, сказать нельзя, но очевидно. К 1295 году все стеклодувы обосновались на острове Мурано, и их свобода передвижения была ограничена законом. На этом изолированном от мира острове Анджело Баровье смог раскрыть секрет обесцвечивания в середине 15 века и впервые в Европе произвести незамутненное прозрачное стекло. Crystallo , силикатное стекло , которое было обесцвечивает с оксидом марганца , было установить мировую известность венецианского стекла. Сода была импортирована из Леванта или Александрии , выщелочена и пропитана до тех пор, пока не будет получена чистая соль. В качестве песка использовался чистый стеклянный песок из Тичино или обожженный мрамор. Марганцевые руды, вероятно, были добыты у странствующих старателей из Германии, которых там называли китами или Венедигером. Еще одно новое открытие венецианцев - латтимо ( молочное стекло ), непрозрачное белое стекло, которое было потускнено диоксидом олова и костяной золой и имитировало китайский фарфор .

Было разработано много новых техник, особенно в 19 и 20 веках. Пик отрасли пришелся на 1950-е и 1960-е годы. Известные методы этого периода включают в себя: Anse Volante, Battuto , Canna, Colorazione Caldo Senza fusione, Fenicio, Incamiciato, MURRINA, Oriente, Pezzato, Pulegoso, Скаво , Siderale, Sommerso, TESSUTO. Муранское стекло сейчас является востребованным предметом коллекционирования. Иногда за редкие и особенные вещи платят очень большие суммы. Известными историческими производителями стекла являются, например, Venini & C., Pauly & C., Barovier & Toso, Seguso Vetri d'Arte. Некоторые из этих фабрик существуют и сегодня.

• 

  Чаша Анджело Баровье (?), Середина 15 века

• 

  Стеклянная чаша с позолотой, ок. 1510 г.

• 

  Стеклянный кувшин или ваза, Венеция, ок. 1550–1600.

• 

  Ваза из синего стекла, Мурано, ок. 1600 г.

• 

  Стеклянная тарелка в технике ретичелло

• 

  Чаша изготовлена из Vetro calcedonio с инкрустацией по Vetro aventurino , Мурано, около 1700

• 

  Венецианские бокалы, 1880–1890 гг.

• 

  Ваза в технике миллефиори , Fratelli Toso, ок. 1900–1910 гг.

• 

  Современные стеклянные сосуды из Венеции

• 

  Пепельница из муранского стекла с пузырьками воздуха, 1960-е гг.

Стеклянные бусины

Стеклянные бусины стали популярным товаром и быстро распространились по Европе. На протяжении веков стеклянные бусы были популярным средством оплаты при бартерной торговле золотом, слоновой костью, шелком и специями. Красочные произведения искусства уже много лет являются желанными предметами для коллекционеров.

Стеклянные бусы из Венеции - самый известный и востребованный жемчуг в мире. Мастера венецианского стекла на протяжении нескольких столетий оказывали влияние на производителей бисера во всем мире. Там над открытым пламенем делают стеклянные бусины. Это очень трудоемкий процесс, так как каждая бусинка изготавливается индивидуально.

Стеклянный стержень нагревают до плавления с помощью паяльной лампы и наматывают на металлический стержень, пока не будет достигнута желаемая форма шарика. Постепенно на эту основную бусину можно расплавлять другие цвета стекла и наносить различные декоративные элементы, такие как тонкие стеклянные нити или тонкие стеклянные пластины (конфетти). Затем жемчужина очень медленно охлаждается и снимается со стержня, образуя отверстие, через которое впоследствии можно продеть жемчужину. Такой жемчуг называют вьющимся жемчугом .

Стекло

Находки оконного стекла в Помпеях доказывают, что римляне знали оконное стекло еще в I веке, которое, например, использовалось в термальных ваннах или на виллах. Есть даже единичные сообщения о стеклянных теплицах. В большинстве случаев панели представляли собой прямоугольные плиты размером примерно от 20 см × 30 см до 80 см × 80 см и толщиной от 3 до 5 мм, с гладкой стороной и шероховатой стороной. Начиная со II века нашей эры, гладкое тонкостенное оконное стекло с обеих сторон, кажется, вытесняет толстостенное и, из-за его шероховатой стороны, только умеренно прозрачное оконное стекло, которое часто трудно отличить от стеклянной посуды и современного стекла. в археологических свидетельствах. Это тонкостенное оконное стекло, вероятно, было создано с помощью процесса выдувания цилиндра. Он получил более широкое распространение с появлением готики в 12 веке.

В процессе изготовления лунного стекла, который был задокументирован еще в четвертом веке на Ближнем Востоке и позже широко использовался во Франции, стеклянная капля выдувается в шар трубкой стеклодува . Горячий стеклянный шар прикрепляется к металлическому стержню с противоположной стороны, и стеклодувная труба сдувается. Теперь у мяча есть отверстие, края которого вывернуты наружу. Шарик снова нагревали для дальнейшей обработки. При температуре около 1000 ° C стекло было достаточно мягким, чтобы принять форму пластины под действием центробежной силы. Шар открылся вокруг отверстия, к которому ранее была прикреплена труба. С помощью этого метода производились стеклянные пластины диаметром около 1,20 м. Затем внешний край разрезали на прямоугольники. Они использовались, например, как Б. Церковное стекло в свинцовой оправе. Средняя часть с точкой соединения метательного стержня называется Butze и использовалась для пулевых дисков диаметром от 10 до 15 см.

Процесс производства прокатного стекла был впервые задокументирован в 1688 году в Сен-Гобене , ядре сегодняшней всемирной корпорации с таким же названием . Расплавленное стекло выливается на рольганг, распределяется и окончательно прокатывается. В отличие от ранее упомянутых методов здесь была достигнута равномерная толщина. Впервые были также возможны размеры окон 40 × 60 дюймов, которые использовались для производства зеркал . Однако неровная поверхность вызывает проблемы. Оконное стекло, изготовленное с помощью этого производственного процесса, часто бывает слепым, а зеркальное стекло можно получить только путем кропотливой холодной полировки.

Индустриализация и автоматизация

Индустриализация и автоматизация производства стекла началась постепенно в 19 веке. В первую очередь были оптимизированы отдельные технологические участки. В 1847 году Джозеф Магун ввел металлические формы для производства полого стекла, которые заменили деревянные формы, которые в основном использовались до того момента. В 1856 году Фридрих Сименс разработал первую стекловаренную печь с регенеративным обжигом , которая в 1867 году привела к созданию первой баковой печи непрерывного действия, также созданной Фридрихом Сименсом. Регенеративный обжиг позволил значительно сэкономить энергию и, в то же время, улучшить контроль температуры в стекловаренной ванне. Чуть позже, в 1884 году, Эрнст Аббе и Отто Шотт основали в Йене стекольный завод по производству специальных оптических очков.

Плоское стекло

В 1905 году американец Джон Х. Любберс разработал метод производства плоского стекла, пытаясь реализовать процесс ручного выдувания цилиндров в промышленных масштабах. Цилиндры вытягивались прямо из эмали, они могли достигать диаметра 80 см и высоты до 12 м. Затем цилиндр был разрезан и сплющен. Однако процесс был очень громоздким, и, в частности, поворот цилиндра в горизонтальное положение вызвал трудности.

Патент на улучшенное производство плоского стекла должен был последовать за Эмилем Фурко в 1902 году . В его честь назван процесс Фурко по производству тянутого стекла . Стекло непрерывно вытягивается вертикально вверх из расплава как лист стекла через сопло. Таким образом, плоское стекло производилось без обхода через цилиндр. Протянув его через вертикальный охлаждающий канал на высоту примерно 8 м, охлажденное плоское стекло можно разрезать до нужного размера сверху. Толщину стекла можно регулировать, изменяя скорость вытягивания. Метод Фурко начал применяться с 1913 года и стал большим усовершенствованием.

Американец Ирвинг Вайтман Колберн запатентовал аналогичный процесс в 1904 году. Стеклянная лента также вытягивалась из эмали вертикально, но для удобства использования была отведена в горизонтальный канал охлаждения через шкив. На собственном заводе попытки освоить этот процесс предпринимались до 1912 года, но в конечном итоге так и не увенчались успехом, поэтому было объявлено о банкротстве. Патент достался компании Toledo Glass Company . В 1917 году в промышленное использование вошел так называемый процесс Либбейса-Оуэнса . Преимущества перед процессом Фурко заключаются в более простом охлаждении. С другой стороны, несколько волочильных машин могли работать на баке для плавления стекла. Поскольку охлаждающая печь могла быть любой длины, этот процесс позволял увеличить скорость производства примерно в два раза. В последующий период обе процедуры существовали параллельно. В 1925 году компания Plate Glass Company улучшила преимущества процессов Фурко и Колберна; Благодаря питтсбургскому процессу она добилась значительного увеличения скорости производства.

Немец Макс Бишеру сделал решающий шаг в производстве литого стекла в 1919 году . В отличие от ранее упомянутых способов, лист стекла не вытягивался из расплава, а жидкая стеклянная масса формировалась в виде стеклянной ленты между охлаждаемыми валками. Пока стекло еще нагревается, стеклянную ленту разрезают на листы и охлаждают в печах. С помощью этого процесса можно было изготавливать стекла шириной до 4,5 м. Аналогичный процесс был разработан в 1921 году компанией Pilkington и производителем автомобилей Ford для непрерывного производства автомобильного стекла в виде катаного стекла . Однако этот метод дал более узкую ширину, чем метод Бишеру.

В 1960-х годах компания Pilkington первой преодолела технические проблемы производства флоат-стекла , когда расплав стекла выливали в ванну с жидким оловом. Этот принцип произвел революцию в производстве плоского стекла , поскольку он имел очень высокую производительность и сделал возможным производство зеркального стекла без дополнительных этапов постобработки. В 1970-х годах эта процедура стала общепринятой и почти полностью вытеснила другие. Этот процесс основан на идее Генри Бессемера, патент на которую Уильям Э. Хил уже подавал в 1902 году.

Полое стекло

В начале 19 века для выдувания стекла использовались новые механические инструменты. Использовались формы с рельефом, который можно было воспроизвести как негатива. Стекло прижимается к форме давлением выдувания, и заготовке придается ее форма. Однако мощность легких стеклодува недостаточна для создания более глубоких рельефов, поэтому были введены механические вспомогательные средства. Достаточное давление было достигнуто за счет использования воздушных насосов.

Еще одним нововведением середины 19 века стало внедрение металлических форм. Впервые в 1847 году формы, разработанные Джозефом Магуном, заменили старые деревянные, что значительно повысило их прочность.

Британцы Александр Майн и Ховард М. Эшли разработали первую полуавтоматическую машину для выдувания бутылок в Питтсбурге в 1859 году. Однако ручная работа все еще была необходима.

Вехой стала машина Owens, представленная Майклом Джозефом Оуэнсом в 1903 году как первая полностью автоматическая машина для производства стекла. В погруженном в расплав питателе создается вакуум, и необходимое количество расплавленного стекла точно абсорбируется. Рычаг питателя откидывается назад и вдавливает каплю в форму. Капля вдувается в металлическую форму сжатым воздухом, и заготовке придается окончательная форма. Этот метод называется формованием с отсасыванием и раздувом . Это позволило одновременно производить огромное количество четырех бутылок в минуту.

Несмотря на это достижение, бутылки, выдуваемые машинным способом, долгие годы оставались тяжелее, чем выдуваемые вручную. Чтобы превзойти производителей стекла, станки должны были работать намного точнее. Это также объясняет, почему различные производственные процессы долгое время использовались параллельно.

Существенные улучшения в удалении капель с помощью питателя капель Карла Э. Пфайффера в 1911 году также привели к увеличению производительности. Порционирование стеклянной массы производилось уже не путем снятия или отсасывания некоторого количества стекла с голой поверхности эмали, а путем стекания капли через отверстие на конце питателя (питающий канал). Более точная дозировка количества стекла позволила изготавливать более однородные бутылки.

В 1924 году машина IS была запатентована однофамильцем Инглом и Смитом, первое промышленное применение последовало несколько лет спустя. Эта машина, в которой реально используются только преимущества капельного процесса, работает по принципу выдувания и выдувания. Капля подается в металлическую форму и предварительно выдувается. Предварительно сформованная капля поворачивается во вторую форму, в которой деталь выдувается раздувом.

Первые применения нового процесса последовали несколько лет спустя. Первая машина 1927 года имела четыре станции: питатель питал машину, и она могла производить четыре бутылки параллельно. Принцип выдувного процесса все еще применяется в массовом производстве.

Трубчатое стекло

До 19 века стеклянные трубки также производились (выдуваться вручную) исключительно прерывисто из одной партии или одной партии стекла. Промышленные процессы производства стеклянных трубок делятся на процессы с вращением труб и процессы волочения с помощью форсунок. Последние могут быть дополнительно подразделены на варианты, в которых стеклянная трубка вытягивается из расплава вертикально вниз или вверх. В 1912 году Э. Даннер (Libbey Glass Company) разработал первый в США процесс непрерывной вытяжки труб, патент на который был получен в 1917 году.

В процессе Даннера стекломасса течет лентой на вращающийся полый керамический цилиндр, наклоненный вниз - трубу Даннера . После подачи сжатого воздуха через внутреннюю часть трубы образующаяся стеклянная труба отрывается в направлении оси трубы. Скорость вытягивания трубы и давление подаваемого воздуха определяют размеры трубы.

Во Франции в 1929 году Л. Санш-Велло разработал процесс вертикального рисования. Это процесс рисования вертикальной трубы. Расплав втягивается через сопло на дне плавильной ванны и вскоре после этого отводится в горизонтальное положение.

Существует ряд других процессов производства трубчатого стекла, но все они работают по очень похожим принципам.

Рынки для стекла

Стекло - универсальный материал, который используется во многих сферах повседневной жизни. Стекло играет важную роль в исследованиях и науке, в современной архитектуре и в отраслях промышленности будущего. Основные области, в которых используется стекло: строительная промышленность, пищевая промышленность, автомобильная промышленность, электрическая (электронная) промышленность, домашнее хозяйство и гастрономия, медицина, исследования и наука, химия, фармацевтика, косметика, мебельная промышленность и дизайн интерьера, пластмассы и текстильная промышленность.

Ремесла и искусство стекла

Египет

Торговля стеклом в Египте фараонов восходит к началу 18-й династии; Изначально это касается небольших находок, таких как жемчуг, амулеты или звенья цепи, а также цветных вставок в типичных египетских ювелирных изделиях (например, на груди). Обычно они бирюзового или темно-синего цвета, так как должны имитировать такие предметы из лазурита или бирюзы; это не считалось дешевым украшением , но имитация этих благородных, очень мощных камней считалась особым искусством . Процесс был очень сложным для того времени, и такие небольшие находки делались из кусков необработанного стекла, полностью сопоставимых с каменными. Это также подтверждается тем фактом, что на египетском языке не было слова «стекло»; его называли искусственным лазуритом или искусственной бирюзой, в отличие от настоящей / настоящей бирюзы или лазурита. Во время первого расцвета египетского стекольного искусства (18–20 династии) появились сосуды в форме стержней (которые также называются стержневыми из-за техники песчаного стержня ). Они восходят к моделям современных сосудов, особенно каменных. Типичными формами египетских стеклянных сосудов являются кубки лотоса, сосуды граната, кратериски и сосуды для макияжа, такие как горшки для капусты и столбики капустных пальм (для черных теней для век читайте «кочель»). Начиная с Тутмоса III. , в период правления которого происходят также самые старые находки из полого стекла, есть также импортированные формы сосудов из Средиземноморья (например, амфориски, бутылка из чечевицы, бутылка с ручкой, билбиллы и другие особые формы); они обычно вводятся в спектр форм сосудов и, таким образом, также применяются, например, к формам сосудов из керамики и фаянса . Более старые сосуды в форме ядра (примерно от Тутмоса III до Аменхотепа III) в основном от бирюзового до темно-синего (как настоящая бирюза и лазурит, потому что стекло считалось имитацией этих драгоценных камней). Позже, особенно в период Рамессайда, стали популярными очки ярких, ярких цветов, таких как желтый и зеленый, белый и коричневый. В качестве украшения использовались ниточные украшения в виде зигзага или гирлянды желтого, белого и голубого цветов, а также скрученные нити в контрасте светло-темного цвета, иногда они оставались монохромными и только ручки или плечевые перемычки подчеркивались ниточным орнаментом. В египетских стеклянных сосудах хранились косметические средства, такие как мази, масла, духи и макияж для глаз. Сильно окрашенное непрозрачное стекло имело консервирующий эффект.

В поздний период (с 3-го промежуточного периода до греческой эпохи) полые стеклянные изделия оставались недостаточно представленными, полые стекла появлялись лишь изредка, все еще в виде небольших, в основном неукрашенных сосудов для мази. Напротив, стеклянные вставки в украшениях или статуэтках не были редкостью и, как и прежде, рассматривались наравне с драгоценными камнями. В эллинистический период производство стекла снова приобрело значение, в том числе и в Египте. Вместе с новыми технологиями изготовления появился совершенно новый мир форм, но он не типичен для Египта, а скорее типичен для того времени. Еще в V веке до нашей эры. До н.э. Родос зарекомендовал себя как важный центр производства стекла. Помимо инкрустаций и жемчуга, появились разноцветные мозаичные чаши и сосуды группы Каносса .

Римская империя

В I веке производство стекла увеличилось до такой степени, что ранее редкий и дорогой материал стал доступным для большого количества людей. Начато широкое производство сосудов для питья, кувшинов, мисок и тарелок, сначала в основном ручной формы или опускания, а затем все чаще выдуваемых вручную. Большое количество высококачественных специальных очков демонстрируют мастерство, такие как очки с мозаичной резьбой, очки с камеями , очки с золотой фольгой , очки с эмалевой росписью и особенно стекла из диатрета , в основном в форме колокола, великолепные легкие сосуды в технологии сетчатого стекла, которые по сей день восхищаются их художественным качеством. Одно из самых известных римских очков принадлежит Британскому музею, расположенному в Ликургосбехер, с 4-го века, где трехмерное фигуративное изображение соответствует непрозрачному зеленому переходу в красный цвет на заднем свете и в отраженном свете.

Венецианское стекло

С середины 15 века Венеция завоевала международную репутацию производителя изысканного стекла благодаря «изобретению» кристалла . Это нововведение основано на внедрении предшествующего процесса производства vitrum blanchum, при котором нежелательные вещества, такие как железо, загрязняющие стекло, удалялись из золы Леванта. Это дальнейшее развитие восходит к муранскому маэстро Анджело Баровье. Коппа Баровье и бутылка с гербом семьи Бентивольо и Сфорца, которая сегодня находится в Городском музее в Болонье (2-я половина 15 века), были созданы примерно в это же время. Среди шедевров XVI века - эмалированный кубок (ок. 1510 г.), найденный в 1902 г. под обрушившейся башней Сан-Марко (ныне в Музее дель Ветро, ​​Мурано), и сосуды для мытья рук в форме корабля из прозрачного стекла. и синее стекло (сегодня в Museo del Vetro, Мурано). Картины из окрестностей Венеции, а также голландские и фламандские натюрморты предоставляют информацию о различных вариациях венецианских очков эпохи Возрождения , их формах и декоре . Большинство из них представляют собой чашки, миски, кувшины и бутылки с дужками на плоских ножках, составленными из полых выдувных балясин . Эти древки становились все более и более изощренными в конце 17 века, крылья были прикреплены в виде образных орнаментов и фигурных украшений, иногда древко также выполнялось в фигуральной форме, например, в форме животного.

Были специальные методы отделки для стены . В случае ледяного стекла (итал. Ghiaccio), сделанного путем закалки в ледяной воде или путем перекатывания мелких осколков, на поверхности достигается эффект, подобный оконному стеклу, покрытому ледяными цветами . В случае нити или сетчатого стекла ( итал. Latticinio / vetro a filigrano / reticello ) нити из молочного стекла плавили в прозрачной стеклянной массе, и полученные таким образом стеклянные стержни переплетали, прикладывая их к корпусу из выдувного стекла таким образом, чтобы был создан нитевидный или сетчатый узор. Эта техника была известна в некоторой степени уже в древности, но пережила возрождение в Венеции в 17-18 веках, когда республике предстояло конкурировать с сильными конкурентами из Франции, Англии и Богемии. В соответствии со вкусом барокко, работа была выполнена с пышной прозрачностью - меньше цветов, но вместо этого использовались различные текстуры (например, баттуто) и, прежде всего, имитация растительных мотивов в стекле (цветы, деревья и т. Д.) ). Одним из самых выдающихся художников того времени был Джузеппе Бриарти, который создал ряд замечательно продуманных люстр и столешниц. После того, как гильдии были распущены Наполеоном около 1800 года под влиянием сильной иностранной конкуренции, стеклянное искусство в Венеции пришло в упадок. Он был возвращен к жизни примерно в 1850 году потомками знаменитых семейств стеклодувов. Были заново открыты и улучшены старые рецепты. Навыки старых мастеров в основном практиковались путем копирования их собственного производства раннего современного периода (например, несколько экземпляров бутылки Bentivoglio, Coppa Barovier и Klechs von San Marco были изготовлены в Venice and Murano Company / Сальвиати и Ко). Но также часто имитировали древние стеклянные формы, вдохновленные последними археологическими открытиями. Не только типы сосудов и украшения / методы, такие как Б. имитировал камею, но и состояние находок. Стекло авентурина имитирует z. Б. окисление и накопление осадка на древней керамике.

Как стеклянный фасад Венеции , венецианский стиль нашел доступ к странам к северу от Альп, несмотря на все попытки Венецианской республики сохранить свое искусство в секрете.

Ювелирные техники в стиле барокко и рококо

Рубленое стекло в стиле барокко (и стекло в стиле рококо ) в основном из Богемии и Силезии, но также из Нюрнберга, Бранденбурга и Саксонии, реже Тюрингии, Гессена, Северной Германии и Нидерландов обогнало венецианское стекло XVIII века, поскольку их стекло использовалось для резки и шлифовки. стекло не подходило из-за тонких стенок.

Формы со ступней, балясиной и тонкостенным куполом были похожи на бесцветное венецианское стекло, но без крыльев и с более толстыми стенками. В Потсдаме, Силезии, Богемии, Касселе и других регионах люди экспериментировали с рецептами стекла, чтобы получить массу, которую можно было бы измельчать и резать. Тематика кроя была разнообразной. Обычными были сцены охоты, пейзажи, а также аллегорические фигуры с надписями, растительными орнаментами и листьями, а также современные личности и батальные сцены.

Еще в 17 веке стеклорезы иногда подписывали свои работы, а резчики по стеклу также известны с 18 века, например: Кристиан Готфрид Шнайдер и Фридрих Винтер сформировали резку стекла Силезии, как Мартин Винтер и Готфрид Шпиллер , из Потсдама, Иоганн. Кристоф Кислинг работал на Августа Стронга , Франц Гонделах был на службе у ландграфа Карла фон Гессена, а Давид Вольф работал в Нидерландах.

Иногда очки в стиле барокко имеют позолоту на основании, стержне или краю губ. Промежуточные золотые бокалы также были популярны в 18 веке. Для их изготовления использовались два стакана, один из которых точно подходил ко второму, следовательно, большему по размеру. На внешнюю стенку внутреннего стекла помещалась золотая фольга, на которой ластиком нацарапывались орнаменты. Затем его вставили во второе стекло и обработали дальше.

Из фарфора пришла техника росписи черным припоем , которая в другом контексте была известна уже в средние века. Иоганн Шапер и Игнац Прейсслер сформировали это искусство в Нюрнберге и Силезии, Богемии и Саксонии.

Сельский прием отделки стекла в стиле барокко - роспись эмалью . В основном он встречается на стекле, используемом в сельской местности (например, пивные бутылки из стрелковых клубов и бутылки шнапса). Мотивы соответствуют происхождению: фермер со скотом и сельскохозяйственными орудиями, сцены в тавернах, игральные карты, поговорки. В Чехии роспись эмалью также выполняется на непрозрачном молочном стекле , что приближает эту технику к росписи фарфора.

Бидермейер стекло

Англичане переняли типы и формы богемских стекол в 18 веке, а в начале 19 века благодаря чистоте их свинцового хрусталя , превосходные светопреломляющие свойства которого были эффективно воплощены в бриллиантовой огранке. века они окончательно доминировали на рынке, который характеризовался классическими вкусами того времени. Чтобы компенсировать преимущество англичан, чешские производители стекла пытались улучшить чистоту своего бессвинцового хрусталя . При этом они использовали все возможности шлифования рисунка для разнообразных декоров и, прежде всего, старались производить дешевле. Результат этих усилий можно увидеть в искусно вырезанных очках в стиле бидермейер, которые считаются замечательным образцом ручной резки стекла.

Расцвет стиля бидермейер пришелся на 1830-е годы . Чтобы расширить производство и продажи, стекольные заводы расширили свой ассортимент за счет недавно разработанного цветного стекла после 1840 года и, таким образом, все больше и больше вытесняли бесцветное стекло с рынка. В частности, стекольный завод Северной Богемии разработал свои бокалы во все более эффектных цветах. Однако в ходе этого развития огранка стекла стала менее важной, чем красочность декоров, а форма и огранка стали все более простыми, не в последнюю очередь по причинам стоимости.

Разнообразие изделий из цветного стекла и накладного или окрашенного (см. Красное пятно ) хрустального стекла с резным декором, а также каменного стекла ( литиалиновое стекло и гиалитическое стекло , окрашенное золотом, эмалью и прозрачными красками), наконец, достигло пределов ранее неизвестный. Например, стаканы и графины из цветного стекла, цельные ликеры и десертные сервизы, наборы для комодов и умывальников, письменные принадлежности и флаконы для духов, миски, тарелки, центральные предметы и, прежде всего, вазы. Кроме того, были представлены бесчисленные сувениры и бокалы для дружбы, декоративные и почетные кубки, а также предметы экспорта, такие как водопроводные трубы и детонаторы для розовой воды.

Стекло в стиле модерн

Примерно в 1900 году дизайнеры молодого поколения были единодушны в своем отходе от традиционного историзма . В результате стремления к новым, свежим, оригинальным формам самовыражения, основанным на старых ремесленных техниках, термин « ар-нуво» утвердился в немецкоязычных странах, Нидерландах и странах Северной Европы , а термин « ар-нуво» используется повсюду . Воображение художников модерна в первую очередь вдохновляло мир красок и форм Дальнего Востока. Существенные части или элементы стиля модерн характеризуются декоративно изогнутыми линиями, а также двумерными цветочными орнаментами и асимметрией .

Стекло сыграло центральную роль в развитии стиля модерн. Причина этого кроется в творческих возможностях, соответствующих желаемой органичности дизайна. Результатом сотрудничества дизайнеров и мастеров стало создание оригинального студийного стекла ручной работы ограниченным тиражом, которое поражает разнообразием цветовых эффектов. Французские стеклодувы, такие как Эмиль Галле и Даум Фререс, создали резное и травленое блестящее стекло ярких цветов. Стекло в богемном стиле модерн своей хорошей репутацией обязано прежде всего Максу Риттеру фон Спауну, владельцу компании Joh. Loetz Witwe в Клостермюле в Богемии. Из-за пруда, из Нью-Йорка, прилетели переливающиеся стекла и знаменитые творения Луи Комфорта Тиффани , которые считаются образцовыми в Европе .

Конструктивный стиль, который стремился создать все формы с помощью простейших структур, таких как квадрат, прямоугольник, круг и эллипс, и использовать сильные контрасты цветов, наиболее последовательно преследовался Венской школой. Вашими ведущими представителями были Йозеф Хоффманн и Коломан Мозер .

С ростом экономических трудностей во время Первой мировой войны эпоха модерна подошла к концу. Это длилось почти двадцать лет, но его последствия все еще заметны.

Фьюзинг

При фьюзинге или фьюзинге (новый немецкий термин для плавления стекла) разные (белые или цветные, возможно окрашенные расплавом стекла) кусочки стекла плавятся вместе при 780–900 ° C. Температура плавления зависит от состава и толщины стекол. Термостойкие предметы, например, металлы, также можно плавить.

Согласно нынешнему уровню археологических знаний, фьюзинг - это, в основном, метод обработки стекла, которому не менее 2200 лет. За последние несколько десятилетий он превратился в одну из самых универсальных и технически сложных технологий обработки стекла. Многие стекольщики и студии художественного стекла умеют обрабатывать стекло в технике фьюзинг. Процесс используется в самых разнообразных формах: от бижутерии и украшения объектов к объектам техники (например , используя Murrine и Millefiori техники), больших художественно оформленных окон и других элементов из стекла в архитектуре и дизайне интерьера.

Различают следующие основные варианты фьюзинга:

1. Рельеф ( прихватка предохранителя )
2. Полное слияние (англ. Full fuse )
3. Стеклянный поток (французский: pâte de verre ), стеклянная паста плавится в форму.

Условно наплавление может происходить следующим образом: от пластинок разноцветного стекла подходящие детали отщипывают специальными плоскогубцами или отрезают стеклорезом. Художник по стеклу собирает кусочки стекла в соответствии с дизайном, например, как узор для рамы зеркала или для изготовления стеклянной чаши. Промежутки часто заполняют порошковым стеклом из толченых стеклянных пластин. Теперь детали плавятся в стекловаренной печи . Температуры выбираются таким образом, чтобы стекло еще не текло как жидкость, но чтобы все части и частицы стекла образовывали прочную связь. При соответствующем регулировании температуры можно изготавливать полностью закрытый корпус из твердого стекла. Этот процесс обжига занимает от 18 до 22 часов, в зависимости от толщины и диаметра стекла.

Стеклянное тело сначала плавится, чтобы сформировать плоскую пластину, которой, если необходимо, дополнительно формуют в стекловаренной печи на втором этапе, например. Б. Если из него будет изготовлена ​​стеклянная чаша. Для этого используются опорные формы или модели, которые часто изготавливаются из глины или неглазурованной керамики. В вогнутых моделях стеклянная пластина с подогревом может опускаться сама собой, а в выпуклых - изгибаться вверх. Форма должна быть немного больше, чем стеклянная пластина, так как стекло расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. После остывания к полученным предметам можно применять техники отделки стекла: гравировка , роспись стекла , шлифовка, пескоструйная обработка или травление.

Продвинутое применение этого процесса - производство больших самонесущих оконных стекол или стеклянных предметов, которые могут быть созданы художественно управляемым способом, например, как современное искусство или церковное искусство. Для этого также используются промышленные осколки стекла (фритты) и стеклянный порошок из бесцветных и цветных стекол. Художница Ульрике Умлауф-Орром создает образцы технологии фьюзинга в стекольном искусстве .

Изготовление таких сплавов требует художественного таланта и знания технологических приемов. Расплавленное стекло должно иметь одинаковый коэффициент расширения (AKW), а нагрев и охлаждение стекла должны точно контролироваться по определенным температурным кривым. В противном случае в стекле могут возникнуть механические напряжения, которые могут разорваться или расколоться. Поэтому большие детали для плавления можно производить только на плоской платформе в печах с цифровым управлением.

Особенно продвинутые художники по стеклу используют стеклянные печи типа Glory Hole, потому что они позволяют художественно обрабатывать меньшие стеклянные массы непосредственно в различных расплавленных или почти жидких состояниях. Стекло повторно проходит через отверстие в стенке печи для нового рабочего этапа и нагревается, чтобы затем его можно было обрабатывать вне печи.

Для непосредственной обработки используются печи с выдвижной плоской платформой. Стекло, лежащее на плоской станине, доводится до температуры обработки, а затем на короткое время вынимается из печи. Затем, используя правильные процедуры и меры предосторожности, на расплавленное стекло наносят, например, химикаты, металлическую пыль или порошок цветного стекла. Требуются особые знания, чтобы непосредственно работать с инструментами в этой стеклянной массе.

Еще один новый вариант - изготовление крупноформатных стеклянных скульптур pàte-de-verre.

Смотри тоже

Виды стекла и сопутствующие предметы

• Оксинитрид алюминия
• Строительное стекло
• Просечно-вытяжное стекло
• Фотуран
• Ирис стекло
• Металлическое стекло
• Пеностекло

Производство

• Стеклодув
• Стул стеклодува
• Стеклодув
• Шлифование стекла

медицина

В медицине имплантаты имеют стеклянное покрытие для подавления отторжения от организма. В зависимости от состава можно регулировать биосовместимость . Биостекло с обозначением 45S5 означает 45% по массе SiO ₂ и молярное отношение кальция к фосфору 5: 1 .

• Стеклянный глаз
• Очковые линзы
• Dappenglas

Особенности

• Гидролитический класс

Разное

• Музей стекла Пассау
• Музей стекла Корнинг
• Музей стекла Фрауэнау
• Европейский музей флаконного стекла на Реннштайге
• Стеклянная архитектура
• Стеклянные модели Блашки
• Королевство Кристалла
• Стеклянное искусство Тиффани
• Исламское искусство стекла
• Морское стекло

литература

Химия стекла

• Г. Х. Фришат: Стекло - структура и свойства. В кн . : Химия в наше время . 11-й курс, № 3, 1977 г., стр. 65-74, ISSN  0009-2851
• Вернер Фогель : Химия стекла . 3. Издание. Springer-Verlag, Берлин 1992, ISBN 3-540-55171-9 . 
• Хорст Шольце: Стекло. Природа, строение и свойства . 3. Издание. Springer-Verlag, Берлин 1988, ISBN 3-540-18977-7 . 

Производство и технология стекла

• Иоахим Ланге: Сырье в стекольной промышленности . 3-е, исправленное. Версия. Wiley-VCH, Лейпциг 1993, ISBN 3-342-00663-3 . 
• Гюнтер Нёлле: Технология производства стекла . Немецкое издательство для базовой промышленности, Штутгарт 1997, ISBN 3-342-00539-4 . 
• Вольфганг Триер: Стекловаренные печи, конструкция и эксплуатационные характеристики (перепечатка) . 1-е издание. Springer, Berlin 1984, ISBN 3-642-82068-9 . 
• Гюнтер, Рудольф: Стекловаренная печь . Издательство немецкой Glastechnische Gesellschaft, Франкфурт-на-Майне. 1954 г. 
• Алексис Г. Пинкус: Горючее плавление в стекольной промышленности (сборник статей из журналов для Industry Inc.) . 1980 г. 
• И. И. Китайгородский: Технология стекла . 2., глагол. и эксп. Версия. VEB Verlag Technik, Берлин, 1957. 
• Ханс Джебсен-Марведель (ред.): Технические дефекты стекла при производстве . 4-е издание. Springer, Берлин 2011 г., ISBN 978-3-642-16432-3 . 
• W. Giegerich, W. Trier: Стекольные машины, конструкция и работа машин для формовки горячего стекла . Спрингер, Берлин, 1964 год. 
• Зигфрид Рех: Стекольная технология 1 . 1-е издание. VEB Немецкое издательство базовой промышленности, Лейпциг, 1978. 
• Юрген Диспан: Стекольная промышленность Германии. Отраслевой отчет 2013 . Штутгарт (= Информационная служба ИДУ № 3-2013). Ссылка на отраслевое исследование

История производства стекла

• Биргит Нольте: Стеклянные сосуды в Древнем Египте . Гесслинг, Берлин, 1968 год. 
• Даниэле Фой, Мари-Доминик Ненна: Tout feu tout sable . Экс-ан-Прованс 2001, ISBN 2-7449-0264-0 . 
• Рита Ханниг: Стеклянная хронология северо-восточной Баварии с 14 до начала 17 века . Greiner, Remshalden 2009, ISBN 978-3-86705-027-2 . 
• Антон Киса : Стекло в древности . 3 тома. Hiersemann, Leipzig 1908 ( оцифрованный том 1 , том 2 , том 3 ). 
• Генрих Маурах: Стекло как слово и понятие. В кн . : Технические отчеты по стеклу. Том 25, 1952, стр. 1-12.
• Франк Швейцер: Стекло 2-го тысячелетия до нашей эры В восточном Средиземноморье . Greiner, Remshalden 2003, ISBN 3-935383-08-8 . 
• Хайке Вильде: Технологические инновации во втором тысячелетии до нашей эры. Для использования и распространения новых материалов в Восточном Средиземноморье . Harrassowitz, Wiesbaden 2003, ISBN 3-447-04781-X . 
• Лукас Клеменс, Питер Степпун (ред.): Производство стекла. Археология и история. Вклад в 4-й Международный симпозиум по исследованиям стекольных заводов средневековья и раннего Нового времени в Европе . Kliomedia, Трир 2012, ISBN 978-3-89890-162-8 . 
• Хайди Амрейн: L'atelier de verriers d'Avenches. L'artisanat du verre au milieu du Ier siècle après J.-C. В: Cahiers d'archéologie romande . Лента 87 . Лозанна 2001, ISBN 2-88028-087-7 (французский). 
• Аксель фон Зальдерн: Античное стекло . Бек, Мюнхен, 2004 г., ISBN 3-406-51994-6 . 
• Гельмут А. Шеффер (Ред.): Стекольная технология . Лента 1 : Материал стекло . Немецкий музей Verlag, 2012, ISBN 978-3-940396-35-8 . 
• Гельмут А. Шеффер (Ред.): Стекольная технология . Лента 2 : Полое стекло , 2010, ISBN 978-3-940396-16-7 . 
• Маргарета Бенц-Заунер, Гельмут А. Шеффер (ред.): Стекольная технология . Лента 3 : Flachglas , 2007, ISBN 978-3-940396-01-3 . 
• Маргарета Бенц-Заунер, Гельмут А. Шеффер (ред.): Стекольная технология . Лента 4 : специальное стекло , 2003 г., ISBN 3-940396-07-9 . 

Ремесла и искусство стекла

• Вальтер Шпигль: Стекло . Battenberg Verlag, Мюнхен, 1979, ISBN 3-87045-155-6 . 
• Джудит Миллер: Модерн. Мир модерна . Дорлинг Киндерсли Верлаг, Штарнберг 2005, ISBN 3-8310-0767-5 . 

Исторические реставрации из стекла

• Стакан. В: Ганс-Герберт Мёллер (Ред.): Реставрация памятников культуры. Примеры из сохранения исторических памятников в Нижней Саксонии (= отчеты по сохранению памятников . Приложение 2). Управление государственной администрации Нижней Саксонии - Институт охраны памятников . Niemeyer, Hameln 1989, ISBN 3-87585-152-8 , стр. 405-424.

веб ссылки

• Как было изобретено стекло? (PDF; 60 kB) Оригинальный текст Плиния Старшего Ä. об открытии стекла (с немецким переводом Вольфганга Кильба).
• Материалы - стекло . В кн . : Знание о планете. Проверено 1 июля 2010 г. (статьи и видеоролики по истории и производству стекла).
• glasrepliken.de особенно о римском стекле и его производстве в античности и точных копиях . Проверено 6 мая 2009 г.
• Мартин Вайс (Ред.): Vitrum - зеркало старины . Проверено 8 марта 2012 года.
• Матиас Хеннис: Торговля стеклом на Шелковом пути. Совместный исследовательский проект немецких и китайских археологов . В: студийное время. Из культурных и социальных наук. Deutschlandfunk, 26 февраля 2009 г., по состоянию на 26 февраля 2009 г.
• Рудольф Бергманн: Историческое производство стекла в Вестфалии . В: Географическая комиссия Вестфалии (Hrsg.): Вестфалия региональная - региональная онлайн-документация о Вестфалии. Мюнстер 2009
• Наилучшие доступные технологии (буклет BVT) для производства стекла ( Memento от 17 июля 2013 г. в Интернет-архиве ) Федеральное агентство по окружающей среде , Дессау
• Подборка видеороликов из телепрограммы Kunst und Krempel ( Баварское радио) с подробным описанием стеклянных предметов.

Замечания