Краткая история технологий. Идеи, процессы и устройства, при помощи которых человек изменяет окружающую среду с древности до наших дней

Еще в Древнем Египте знали, что насыщенные цвета стекла получают добавлением минералов в расплав. Искусство окраски стекла веками совершенствовалось методом проб и ошибок, пока современная химия не объяснила происходящие процессы. Так как почти вся стекольная индустрия жаждала производить предметы роскоши, большое внимание, естественно, уделялось созданию чистых оттенков. В Средние века получали основные спектральные цвета, а промежуточные создавались путем смешивания, однако получить красный цвет долго не удавалось. Хотя есть доказательства, что ассирийцы создавали рубиновое стекло добавлением золота в расплав, применять золото для этой цели стали только в XVII веке. Стекольных дел мастера из Мурано получали качественное красное стекло, добавляя в расплав оксид меди и медленно нагревая его в отсутствие воздуха. Такое стекло называлось аввентурино, что означает «риск»; оно – отличный пример случайности в технологическом прогрессе, имеющем первостепенное значение даже сегодня.

В Англии потребовалось создать самостоятельную стекольную индустрию, ибо декларация 1615 года в целях экономии запрещала применять древесное топливо для производства стекла. Появились каменноугольные печи, в которых пламя располагалось на решетке из железных прутьев; температура в них была намного выше, чем в дровяных печах. Должно быть, из-за этого стали применять закрытый тигель, чтобы соединения серы и сажа от каменного угля не окрасили стекло. Важнейшее изобретение принадлежит Джорджу Рейвенскрофту, который в 1675 году создал конкурента венецианскому хрусталю – флинтглас, из смеси поташа, оксида свинца и обожженного кремня. Этот тяжелый свинцовый хрусталь подвергся суровому испытанию в 1745 году, когда британское правительство обложило налогом стекло по весу. Германия и Чехия тем временем создали венецианскому хрусталю очередного соперника – калиево-известковое стекло, тяжелое и бесцветное, отлично подходящее для гравировки. Из-за огромного спроса на сильно гравированное стекло появилась серия медных режущих кругов диаметром 1–10 сантиметров, на которые капала смесь масла и абразива. Такие круги приводились в движение педалью ножного привода, но иногда работали на гидроэнергии.

Существенное производственное направление конца XVII века – изготовление листового стекла больших размеров методом литья. Кольбер привез в страну итальянских рабочих: одни выдували стекло для зеркал – такие можно увидеть в Версале, они собраны из маленьких секций и не дают искажений; другие почти в то же время основали производство в Ламбете. Но метод литья листового стекла, известный венецианцам, впервые разработали мастера по производству стекла в Нормандии под королевским патронажем. Ради этого примерно 2 тысячи фунтов стекла поэтапно загружали в огромный тигель, нагревали, чтобы удалить пузыри, а затем выливали на литейный стол с подвижными направляющими, которые определяли размер листа. Меньше чем за минуту, пока стекло было расплавленным, его разравнивали и придавали ему нужную толщину. После отжига в течение приблизительно десяти дней стекло нарезали на меньшие пластины и полировали покрытой войлоком доской и вальцом.

При производстве зеркал для исследовательских и навигационных приборов, а также для украшений и гардеробных комнат создание листового стекла с абсолютно плоской поверхностью без искаженного изображения было не единственной проблемой. Серебрение (нанесение яркой пленки металлического серебра химическими методами) не применялось до середины XIX века, вместо этого отражающая поверхность делалась при помощи олова. Именно венецианцы покрывали чистое полированное стекло листами оловянной фольги, затем ртутью, образуя амальгаму. Через несколько дней остатки ртути удаляли, а заднюю часть зеркала лакировали – для защиты.

Рис. 40. Немецкая стекловаренная печь. 1752 г.

В XVIII веке в Англии появилась конусообразная стеклоплавильная печь, качество которой признали французские энциклопедисты, ибо воздушные потоки в ней направлялись вверх (что равномерно распределяло и экономило тепло); и еще печь создавала прохладный сквозняк для рабочих. Но немецкая печь, описанная металлургом Агриколой двумя веками ранее, оставалась самой распространенной (рис. 40). У нее было одно устье топки для огня; выше был ярус, на котором в горшках из белой гончарной глины плавилось стекло; еще выше – камера охлаждения, где стеклянные изделия проходили отжиг.

Стекло использовали не только в бытовых целях. Мы уже сказали о важности зеркал в оптических приборах, поэтому поговорим об этом в конце главы.