История стекла. От стеклянного оружия до стекол иллюминаторов космических кораблей

Уильям Кларк из Питтсбурга первый предложил способ производства листового стекла вытягиванием со свободной поверхности расплава. В 1857 году он представил английский патент, согласно которому, формование плоского листа осуществляется медленным вертикальным вытягиванием затравки с поверхности расплава. В течение последующих 50 лет старались решить основную проблему – сужение ленты стекла при вытягивании, но все попытки были неудачными.

В 1871 году бельгийский изобретатель Ф. Вэллин (F. Vallin) получил французский патент – № 91787 – на производство оконного стекла механическим вытягиванием стекла. Для непрерывной подачи расплава он предложил систему горшков, которые связаны между собой трубкой, так что стекломасса из одного горшка поступала в другой. В последний большой овальный горшок, который был заключен в трубу, опускалась металлическая пластина (затравка).

Формование плоского листа происходило при движении этой пластины вверх. В трубе также располагались по бокам стекла воздушные трубки с отверстиями для охлаждения стекла. Лист стекла поддерживался роликами, покрытыми асбестовой тканью. Вытягивание стекла может происходить в двух направлениях: вертикальном и горизонтальном. В последнем случае предусматривался специальный металлический валок. Вэллин был гениальным изобретателем и предложил практически все основные элементы механического вытягивания, которые в XX столетии будут применяться во всех способах вытягивания стекла.

В то время, когда ванные печи были неизвестны, он представил систему стекловаренных горшков, в которых осветленная стекломасса поступала снизу по трубкам из одного горшка в другой, до основного, из которого происходило вытягивание стекла. Эта система непрерывной подачи расплава стала основой появления ванных стекловаренных печей. В 1890 году Вэллин основал в Гифорсе компанию по производству оконного стекла механическим вытягиванием.

В 1905 году бельгийский инженер Эмиль Фурко (Emile Fourcault) предложил свой способ вертикального вытягивания стекла. При этом старейшем способе используется шамотная лодочка, из щели которой под действием гидростатического давления вытекает постоянный поток стекла. Скорость вытягивания можно регулировать глубиной погружения лодочки. Лента стекла из лодочки поступала в шахтную камеру, где с двух сторон находятся водоохлаждаемые трубки, и далее по роликам поступала в печь отжига.

Для предотвращения сужения ленты по краям ленты были установлены бортоформующие ролики и охлаждаемые трубки. Толщина ленты стекла определялась скоростью вытягивания и температурой в зоне вытяжки («луковицы»). Первые машины Фурко для вытягивания листового стекла были установлены в Бельгии и Чехии в 1913 году. Производительность 11 машин, установленных на одной ванной печи, составляла 250 тонн стекла в день.

Процесс вытягивания стекла позволил производить дешевое оконное стекло с огненно-полированными поверхностями. Основной дефект тянутого стекла появляется при формовании (вытягивании) и связан с нарушением плоскостности стекла. Такие нарушения приводят к оптическому эффекту линзы и искажению изображения. Тянутое (машинной выработки) оконное стекло широко применялось в строительстве для остекления окон и теплиц.

Промышленная революция XVIII–XIX веков стала важным этапом и в истории стекла. Разрабатывались печи нового типа, изменялись технологии. Появилось множество новых заводов, продукция которых создавалась уже для широких масс, а не для титулованных особ. Стекло стало доступным для всех. В начале прошлого века в России работала масса предприятий, производивших как посуду, так и листовое стекло. Но оставался немалым и объем импорта.

С тех пор многое изменилось, усовершенствовалась технология производства стекла, расширился диапазон его применения, постоянно улучшается его качество. Важным событием стало изобретение термостойкого и небьющегося стекла. Оно широко используется не только в научных лабораториях, но и в повседневной жизни: хорошо известна посуда, изготовленная из него.

До конца XIX века стекольное производство было основано на ручном труде.

Только в 1900 году была сделана попытка механизировать изготовление листового стекла: с помощью сжатого воздуха выдувались стеклянные цилиндры длиной до 12 м диаметром около 0,75 м, которые разрезались по образующей. Дальнейшая обработка листового стекла оставалась такой же, как и при цилиндрическом способе.

Подлинной революцией в стеклоделии явилось изобретение в начале XX века непрерывного процесса варки и формования листового стекла. Механизация производства всех видов стекла была осуществлена только во второй половине XX века. На этот период приходится и появление новых видов стекла и изделий из него.

Вплоть дo 50-х годов XX века практика стеклоделия опережала теоретические знания в этой области. Однако научно-техническая революция в стеклоделии привела к разработке технологии принципиально новых видов продукции из стекла: фото-хромных, солнцезащитных, теплозащитных, сверхпрочных и закаленных видов.