Стекло.

Стекло - это материалы, которые благодаря разнообразию своих уникальных свойств, широко используются в практической деятельности человека.

История стекла.

Первое стекло, с которым познакомился человек, было естественного природного происхождения, оно было темным и не прозрачным.

Стекло найденное в природе, в особенности вулканическое стекло (обсидиан), использовалось ещё в каменном веке для обработки режущих инструментов.

Бронзовый век.

Археологические источники свидетельствуют, что искусственное стекло впервые начали производить в Месопотамии и в Древнем Египте.

Большая часть древнейших изделий из стекла была найдена в Египте, но возможно, что некоторые из этих изделий были ввезены в Египет.

В позднем бронзовом веке, в Египте и в Передней Азии, - технологии изготовления стекла начали быстро развиваться.

Археологические находки этого периода включают слитки из цветного стекла и сосуды, иногда с инкрустацией из полудрагоценных камней. Для изготовления египетского и сирийского стекла начали использовать соду, которую легко получить из углей многих видов древесины, в особенности растений-галофитов, произрастающих на берегу моря.

Самые ранние сосуды производили, вращая пластичные стеклянные волокна вокруг формы из песка и глины, насаженной на металлический стержень. После этого, многократно нагревая стекло, добивались того, что оно сплавлялось в единый сосуд. Затем полосы цветного стекла можно было нанести поверх первоначальной формы, создавая таким образом орнаменты. Затем форму разрушали, а стержень вынимали из получившегося сосуда.

К XV веку до н. э. - стекло массово производилось в Передней Азии, на Крите и в Египте.

Предполагается, что изначально технологии производства стекла из природных материалов представляли собой тщательно охраняемую тайну, и эти технологии применялись лишь при дворе правителей наиболее могущественных государств. В других местах стеклоделие состояло в обработке заранее приготовленного стекла, часто в виде слитков. Такие слитки, например, были найдены в месте крушения улу-бурунского корабля (финикийский корабль, затонувший у мыса Улу-Бурун) около побережья современной Турции. До конца бронзового века стекло продолжало оставаться предметом роскоши.

Железный век.

В IX веке до н. э. – стеклоделие, на побережье Сирии и на Кипре, возобновилось и получило новое развитие. Были найдены технологии для производства бесцветного стекла.

Первое известное «пособие» по производству стекла датируется 650 годом до н. э. - это таблички, содержавшиеся в библиотеке ассирийского царя Ашшурбанапала.

В Египте первоначальное стеклоделие угасло, и было возобновлено, в эллинистический период благодаря грекам после походов Александра Македонского.

В эллинистический период произошло дальнейшее развитие технологии стеклоделия, что позволило производить стеклянные изделия большого размера, в частности, столовую посуду. В частности, была разработана технология смешения стекла нескольких цветов, так что получалась мозаичная структура. Именно в этот период бесцветное стекло начало цениться сильнее цветного, и, соответственно, усовершенствованы технологии его изготовления.

В древнем Риме.

Древние стеклянные предметы были обнаружены на всей территории Римской империи, как в домашнем, погребальном, так и в производственном контексте. В древнем Риме стекло использовали в основном для пoсуды, а также для мозаики и остекления окон.

Согласно легенде из «Этимологии» Исидора Севильского, стекло впервые было изготовлено в устье реки Белус, где прибрежный песок состоит из смеси кварца с известняком. Ныне эта река носит название Нахаль Неэман‏‎), около города Акко в Израиле.

«В части Левантийского побережья, называемого Финикией, есть низменный берег, близко к району, проживания иудеев. Место это около подножия горы Кармель, где течёт река Белус… Быстрое течение водного потока в её устье очищает пески на побережье от загрязнений. Сохранилась история, как на этот берег был выброшен корабль, который вёз соду из Египта в Финикию. Когда купцы занялись приготовлением пищи, то не нашли поблизости никаких камней для того, чтобы сложить очаг. Поэтому, чтобы сложить печь, они принесли куски спрессовавшейся соды с корабля. Песок на берегу смешался при высокой температуре с содой, и полупрозрачными потоками новой жидкости стал вытекать из печи, застывая снаружи. Таково происхождение стекла.»

Источником этой мифологической версии явилась «Естественная история» Плиния Старшего. И возникла эта красивая легенда, вероятно, как отражение римского опыта стекольного производства - белый кварцевый с восточного побережья Средиземного моря, как и из других аналогичных источников сырья, благодаря его химической чистоте широко использовался по всей Римской империи для производства стекла, получившего бурное развитие в I веке до н. э.

Первые археологические и достоверные исторические свидетельства появления настоящих стекольных технологий на сирийско-палестинском побережье относятся к этому же времени.

Легенда появления стекла согласно Плиния, как и многое в его причудливых записках, закономерно перекочевавшая в творчество Исидора Севильского, разумеется, не может считаться исторически корректным свидетельством.

Опытным путём установлено, что таким способом стекло сварить невозможно. Жар, который даст даже очень большой костёр, будет недостаточен для того, чтобы образовался сплав песка и соды; кроме этого, есть и другие технологические особенности, которые вступают в явное противоречие с такой версией зарождения стеклоделия.

Применение стекла в остекление.

Первое застеклённое окно было найдено в помещении греческой бани в Помпеях. Его размер составлял метр на полтора метра. Это первое окно имело и оконную раму.

Стекло во времена средневековья.

В эпоху Средневековья стекло широко применяется для изготовления посуды. Центрами стеклоделия становятся Италия (Венецианское стекло) и Чехия (Богемское стекло). Английский монах Роджер Бэкон делает первые шаги в технологии оптического стекла.

Стеклянные окна (бифорий, роза, трифора) становятся неотъемлемой частью средневековых готических соборов. Для изготовления оконного стекла в средневековье применялись два метода, «лунный метод» и «метод цилиндров».

Новое и Новейшее время.

Масштабная индустриализация дала новый мощный толчок для развития технологий изготовления стекла.

Стекло широко стало использоваться для производства изготовления посуды и стеклотары.

Стекло стало неотъемлемым элементом архитектуры: окна, витражи, стеклянные крыши и павильоны. Особенно стремительно этот процесс стал развиваться в начале XX века, когда бельгийский инженер Эмиль Фурко разработал способ механического производства оконного (листового) стекла методом вытягивания.

Стекло оптическое нашло свое применение в линзах для телескопов и микроскопов.

Стекло. Виды стекла.

Итак, стекло, по факту, - это большая группа материалов имеющих различную химическую структуру, общим показателем для которых является свойство переходить при охлаждении из жидкого состояния в твердое без образования кристаллической решетки.

Все виды стёкол при формировании преобразуются в агрегатном состоянии - от чрезвычайной вязкости жидкого до так называемого стеклообразного - в процессе остывания со скоростью, достаточной для предотвращения кристаллизации расплавов, получаемых плавлением сырья (шихты).

Температура варки стёкол, от +300 до +2500 °C, определяется компонентами этих стеклообразующих расплавов (кварцем, силикатами, оксидами, фторидами, фосфатами и другими).

Прозрачность (для видимого излучения) не является общим свойством для всех видов природных и искусственных стёкол.

Свойства стекла.

Стекла сочетают в себе ряд ценных физических качеств, таких как:

- Прозрачность (не всегда).

- Твердость.

- Низкий коэффициент температурного расширения.

- Малая теплопроводность.

- Термостойкость.

- Высокая твердость.

Виды стекла по сырью.

Для изготовления стекла может использоваться различное сырье. От него зависят свойства и внешний вид материала.

Различают следующие основные разновидности стекла:

- Кварцевое стекло.

- Натриево-силикатное стекло.

- Известковое стекло.

- Свинцовое стекло.

- Боросиликатное стекло.

Существуют и другие разновидности стекол, которые однако не нашли широкого применения на практике. Они больше подходят для узкоспециализированных задач. К примеру, такой редкой разновидностью является урановое стекло,  которое раньше использовалось для изготовления ваз, чаш и прочей посуды.

Виды стекла по химическому составу.

Кварцевые стекла.

Кварц как материал является самым простым в плане сложности химического состава. По сути это просто сваренный кварцевый песок. Хотя кварцевое стекло простое в плане состава, но сложное в изготовлении. Это связано с высокой температурой плавки песка. С расплавленной кварцевой массой достаточно сложно работать при формировке изделий.

В частности из кварцевого стекла делают химические стаканы, колбы для ртутных ламп. Для менее ответственных изделий его применение нерационально. Важным качеством кварцевого стекла является высокая температурная устойчивость. Оно не меняет свою форму при нагреве до температуры +1000°С.  Материал хорошо переносит резкие перепады температуры.

На фотографии химические стаканы из кварцевого стекла.

Натриево-силикатные стекла.

Материал получается в результате совместной варки оксида кремния и оксида натрия. Последний компонент это обычная сода, которая действует как флюс. Плавка и варка стекла выполняется при температуре +900°С.  Главная особенность таких стекол в том, что они растворяются в воде. Однако, несмотря на это они получили широкое распространение в промышленности.

На фотографии изделия из натриево-силикатного стекла.

Известковые стекла.

Это стекло является практически натриево-силикатным, в которое добавлена известь. Включение последнего компонента делает материал устойчивым к растворению в воде. Именно этот тип стекла широко использовали в древности благодаря сравнительной легкости его производства.

Известковые стека производят и в наше время, но немного по усовершенствованной технологии. В него добавляют оксид алюминия, оксид магния и прочие компоненты, позволяющие повысить качество готового изделия. Зачастую оконные стекла сделаны именно из этого материала, как и большинство зеркал. Массовая доля всего производимого в мире стекла является известковым.

На фотографии листовые известковые стекла.

Свинцовые стекла.

Несмотря на название, в состав этого стекла помимо свинца также включены сода, кремнезем и еще несколько оксидов. Этот материал является очень эффективным электрическим изолятором. Благодаря этому его используют в электронике при изготовлении микросхем, изоляторов для конденсаторов.

Эта разновидность стекла отличается повышенным блеском. Подавляющее число так называемых хрустальных изделий являются свинцовыми стеклами. Это дорогой материал с высокими декоративными качествами.

На фотографии хрустальная посуда из свинцового стекла.

Боросиликатные стекла.

В став боросиликатных стекл включен оксид бора. За счет этого материал отличается высокой устойчивостью к температурному воздействию как минимум в 2 раза выше, чем у обычных видов стекла. Его часто называют пирекс. Это его торговое название, которое было присвоено производителем, разработавшим его рецептуру.

Высокая стойкость боросиликатного стекла к термоудару делают данный вид стекла популярным при производстве посуды. Из боросиликатного стекла делают тарелки, кастрюли, чашки и т.д.

На фотографии термоустойчивая посуда

из боросиликатного стекла.

Виды стекол применяемых в остеклении.

Помимо различия по сырью, также осуществляется классификация стекла на виды и по другим критериям.

Стекла, которые используют в остекление, бывают:

- Ламинированные стекла.

- Закаленные стекла.

-Армированные стекла.

-Энергосберегающие стекла.

- Солнцезащитные стекла.

- Стекла окрашенные в массе.

- Окрашенные стекла.

Ламинированные стекла.

Ламинированное стекло также называют триплекс. Это листовой материал, состоящий из нескольких слоев обычного стекла, между которыми располагается пленка или полимер.

Наличие последних делает материал более крепким и безопасным. При разбивании он не разлетается на мелкие осколки. В связи с этим его используют для изготовления лобовых стекол автомобилей.

В целом материал имеет массу достоинств. Его сложнее разбить, он лучше останавливает ультрафиолет. За счет пленки при взгляде на него с внешней стороны создается эффект поляризации, снижающий просматривание.

Закаленные стекла.

Эти стекла поддаются термической или химической обработке. За счет этого они становятся более крепкими и твердыми. Их очень сложно разбить или поцарапать. Их используют для изготовления триплекса, стеклопакетов для окон. В случае разбивания, что бывает редко, закаленное стекло разлетается на мелкие не острые - безопасные осколки.

Армированные стекла.

Эти стекла содержат внутри металлическую сетку. Она выступает в качестве армирующего слоя. За счет нее обеспечивается высокая ударопрочность. В случае разбивания осколки стекла удерживаются на сетке. Это позволяет ему по-прежнему выполнять свою функцию, хотя и менее эффективно.

Армированное стекло считается эффективным для удержания распространения огня и дыма. Его часто используют для остекления хозяйственных построек, СТО, гаражей, автомоек. За счет сетки внутри окна разбиваются с меньшей вероятностью, чем обычные стекла. Армированное изделие хорошо пропускает свет, но искажает изображение. По этой причине оно совершенно непригодно для установки в окна домов, административных и офисных зданий.

Энергосберегающие стекла.

Это низкоэмиссионные виды стекла. Они наделены весьма важным качеством - отражают обратно тепловые лучи при воздействии с одной стороны. Их применяют для сборки стеклопакетов для окон. За счет них тепло помещения при попадании на остекление не проходит наружу. При этом свет и тепло от солнечных лучей проникают внутрь помещения без проблем.

Эффект энергосбережения может достигаться напылением на стекло специального состава или путем приклеивания пленки. Нужно отметить, что энергосберегающее остекление может дополнительно работать и в обратную сторону, препятствовать проникновению солнечного тепла внутрь помещения.

Солнцезащитное стекло.

Изделие этого типа работает на отражение солнечного тепла. Оно используется для изготовления стеклопакетов. Оно размещается отражающей стороной на улицу, за счет чего внешнее тепло не проникает в помещение. Стоимость такого стекла может существенно отличаться. Самые дорогие способны отражать солнечное тепло, при этом пропускать внутрь практически весь свет. За счет этого в помещение поступает нормальное дневное освещение.

Стекло окрашенное в массе.

Такое стекло является менее прозрачным. За счет этого оно поглощает часть света и тепла. Чаще всего при его изготовлении используются цветные пигменты: зеленые, коричневые, бронзовые, серые.

За счет поглощения тепла поверхность стекла сильно разогревается. Установлено, что у стекол с поглощением света на 50% температура поверхности днем может дойти до +90°С. Прикосновение к ним в такие моменты вызывает ожог на коже. Использование таких стекол на окнах также нежелательно и по причине пагубного влияния на человека. Тусклый свет через такое окно приводит к нарушению ориентированию во времени, порчи зрения.

Окрашенные стекла.

Такие стекла изначально являются прозрачными. Для снижения пропускной способности они могут окрашиваться с одной из сторон. Как следствие сквозь них может проникать меньше света. Кроме этого отдельные виды красок дают возможность сохранить отличную прозрачность с одной стороны и зеркальный эффект с другой.

Стекло. История стекла. Виды стекла.

Женский сайт: Я-самая-красивая.рф (www.i-kiss.ru)