Glass er det viktigste materialet i menneskets historie. Historien om oppfinnelsen av glass: legender og spekulasjoner Oppfinnelse av glass i det gamle fenicia

Alexander Prokhanov. "Slik blir kull til en diamant ..." Mellom regjeringen og Russlands samfunn ble Krimbroen bygget. Krim, som en lett storm som brøt ut i det russiske livet, forvandlet samfunnet, spiritiserte makten, forandret en person. Borte er apati og fortvilelse som slepte

Mennesker har kjent glass siden eldgamle tider. Først brukte folk det til å lage smykker og servise. Imidlertid begynte denne typen materiale å være nyttig når folk la merke til dens viktigste kvalitet - gjennomsiktighet. Siden den gang har glass blitt mye brukt til glassvinduer over hele verden.

Forskere fremfører fremdeles forskjellige hypoteser og krangler om når og hvor glass først dukket opp på planeten vår. Komponentene for å lage det - sand, brus og kalk - er allestedsnærværende, så det første glasset kunne ha blitt laget hvor som helst på jorden.

I følge en av de eksisterende teoriene ble glass oppdaget av de gamle fønikerne, fordi de var de første som solgte vakre og uvanlige glassprodukter i alle land i Middelhavet.

Et annet land der glassens egenskaper var kjent fra eldgamle tider, var Egypt. Det var der det under utgravningen av graver ble funnet perler og amuletter laget av farget glass, hvis produksjon går tilbake til 7000 f.Kr. Man kan imidlertid ikke si med full sikkerhet at disse produktene er lokale håndverkere, fordi de kunne ha blitt hentet fra Syria.

Men allerede i 1500 f.Kr. lærte egypterne å lage sitt eget glass. For dette formålet brukte de en blanding av knuste småstein og kvarts med sand. Parallelt oppfunnet egypterne en metode for å lage fargede. Hvis håndverkere tilførte kobolt, mangan eller kobber til blandingen, ble resultatet blått, lilla eller grønt glass.

Tre århundrer senere (ca 1200 f.Kr.) visste egypterne allerede hvordan de skulle støpe forskjellige glassprodukter i spesielle former. Men glassblåsingsrøret ble berømt først i begynnelsen av den kristne tiden.

Romerne ble kjent for det faktum at de begynte å lage vindusruter, som raskt ble populære og deretter spredte seg over hele verden. I dag brukes glass mye i konstruksjon, produksjon, samt for produksjon av mange verdifulle og nyttige gjenstander, smykker og servise. Noen glassprodukter er ekte kunstverk, og kan godt bli en dekorativ detalj.

jeg liker

Denne artikkelen beskriver historien om fremveksten av glass og utviklingen av glassproduksjon i verden fra det gamle Egyptens tid til i dag. Spesiell oppmerksomhet er rettet mot metodene for glassproduksjon som brukes til forskjellige tider.

Opprinnelsen til glass

Produksjonen av glassplater startet for rundt 2000 år siden. Men før det dukket opp, var det allerede grunnleggende teknikker for å jobbe med smeltet glass og forskjellige teknikker for å lage enkle glassprodukter i form av perler, kar og armbånd.

Fremveksten av gammel glassproduksjon dateres tilbake til omtrent det 3. årtusen f.Kr. e. I denne perioden skapte de gamle mestrene et nytt materiale - glass. Opprettelsen av glass på skalaen til oppdagelsen er en kolossal vitenskapelig og teknisk prestasjon, dens utseende i historien om teknologi og kultur kan sammenlignes med oppdagelsen av metaller, keramikk og metalllegeringer.

Hvordan, hvor, når og hvem begynte å lage kunstig glass? Det er forskjellige versjoner av dette spørsmålet. Glass er et kunstig materiale som ble skapt av mennesker, men det er også kjent med naturlige glass - obsidianer, som dannes i magmatiske smelter ved høye temperaturer under vulkanutbrudd og meteoritter. Obsidians er gjennomsiktige sorte briller med høy hardhet og korrosjonsbestandighet og ble brukt i gamle tider som skjæreverktøy. Noen mener at det var obsidianer som presset mennesker til å skape sine kunstige kolleger, men distribusjonsområdene for naturlige og kunstige briller faller ikke sammen. Det er mest sannsynlig at konseptet med glass utviklet seg i nær tilknytning til produksjon av keramikk og metallbearbeiding. Kanskje på tidlige stadier eldgamle mestere av glassproduksjon så analogier i egenskapene til glass og metaller, som bestemte de teknologiske metodene for glassbehandling. De gamle erkjente glass som analogt med metall (plastisitet i varm tilstand, hardhet i kald tilstand) og skapte muligheten for å overføre teknikker til metallbehandling til glassfremstilling. På denne måten ble det lånt smeltedigler for smelting av glassmasse, former for støping av produkter, teknologiske metoder for varmbearbeiding (støping, sveising). Denne prosessen skjedde gradvis, spesielt i de første trinnene, er glass og metall så forskjellige.

Den tidligste "teorien" om glassets opprinnelse - foreslått av den romerske forskeren Plinius den eldre i "Natural History":

”En gang, i svært fjerne tider, bar fønikiske kjøpmenn en mengde naturlig brus ekstrahert i Afrika over Middelhavet. For natten landet de på sandstranden og begynte å tilberede sin egen mat. I fravær av steiner for hånden, omringet de ilden med store brusstykker brus. Om morgenen oppdaget kjøpmennene en fantastisk barre, som var like hard som stein, brent med ild i solen og var klar og gjennomsiktig som vann. Det var glass. "

Denne historien er ikke veldig pålitelig, selv Plinius selv begynner den med ordene "fama est ... .." eller "i følge rykter ...", fordi det ikke kan oppstå dannelse av glass ved temperaturen til en ild i et åpent rom. Mest sannsynlig antagelsen fra den tyske forskeren Wagner, som knytter utseendet til glass med produksjonen av metaller. I løpet av smelting av kobber og jern ble det dannet slagger som kan bli glass under påvirkning av varme. Det er nå vanskelig å fastslå nøyaktig hvordan glass ble oppfunnet, men det er ingen tvil om at denne oppdagelsen var tilfeldig.

De eldste gjenstandene hadde bare et glasslegemet på overflaten av fajanse, og ble funnet i graven til farao Djoser (III-dynastiet i det gamle riket i Egypt, 2980-2900 f.Kr.). Prøver av glass i form av barrer som stammer fra XXII-XXI århundrer. F.Kr. e., oppdaget under utgravninger i området Ancient Mesopotamia.

Glassproduksjon i det gamle Egypt og Mesopotamia

De tidligste arkeologisk kjente glassverkstedene dateres tilbake til midten av 2. årtusen f.Kr. e. Det bør bemerkes at først selve materialet (glass) ble oppnådd, og deretter blir dets nyhet realisert, og dets egenskaper blir avslørt. Teknikker for bearbeiding av et nytt materiale velges i forhold til dets egenskaper: strekking, bøying, vikling. Bare med tiden ble andre metoder valgt og tilpasset: støping, pressing, innkjøring.

Historien om glassproduksjon begynner med produksjon av perler. Nytt materiale fant sin anvendelse i ikke-produksjonssfæren, og produkter laget av den ble likestilt med verdiene til edle steiner og halvedelstener. De eldste glassproduktene er glassperler av dronning Hatshepsut, som styrte Egypt i 1525-1503. F.Kr. e. og en glassbeger med en hieroglyfisk inskripsjon med navnet Farao Thutmose III som dateres tilbake til det nye rikets tid.

Ved midten av II årtusen f.Kr. e. glassfremstilling tok form i hovedtrekkene nesten samtidig i forskjellige sentre for de eldste sivilisasjonene i Egypt og Mesopotamia. Den eneste kilden på grunnlag av hvilken man kan bedømme dannelsen og innledende stadier historien om glass og dens opprinnelse er ferdigvarer: perler, innsatser, kar. Ifølge forskere fungerte perler til egypterne som amuletter.

Siden midten av VIII århundre. F.Kr. e. settet med funn utvider seg, og ringer, armbånd, ritualer og toalettretter blir lagt til perler og kar, som begynte å bli funnet ikke bare i Middelhavsområdet, men også i Kaukasus og Vest-Europa. Dekorativiteten og kompleksiteten til de funnet produktene økes betydelig. Teknikken for å lage produkter blir mer komplisert, håndverkere, sammen med støping, vikling og støping, har mestret andre metoder for å jobbe med smeltet glass: skjæring, gravering, sliping, polering og pressing i former av forskjellig design og materiale. Teknikker for behandling av glassmasse ble ledsaget av komplikasjoner av verktøy og verkstedutstyr.

Oppfinnelse av glassblåseprosessen

Ved begynnelsen av den romerske perioden hadde glassproduksjonen samlet seg mye produksjonserfaring og kunnskap for å gjøre en reell revolusjon innen glassvareteknologi.

Den første "revolusjonen" innen glassfremstilling anses å være oppfinnelsen av glassblåsemetoden. Prosessen med å blåse smeltede glassprodukter begynte med den viktigste oppfinnelsen - glassblåsingsrøret av syriske håndverkere mellom 27 f.Kr. B.C. og A.D. 14 e. Med åpningen av glassblåseprosessen ble Syria det største glassfremstillingssenteret i hundrevis av år. Oppfinnelsen av å blåse førte til fødselen av en ny kvalitet og dannet grunnlaget for ikke bare det gamle, men også moderne metoder lager glassvarer, og deretter vindusglass

Blåsing - tidligere en ekstraoperasjon, begynte å bli brukt som en uavhengig teknikk i romertiden. Etter å ha samlet smeltet glass på et glassrør, blåste mesteren det originale emnet i en treform og mottok forskjellige hule glassprodukter i form av kanner, krukker og flasker. Sammen med enkelt servise laget håndverkerne også dekorative unike gjenstander dekorert med tråder og et overlegg av farget glass.

Første vindusglass

Det første virkelig flate vindusglasset dukket opp mye senere, i det gamle Roma. Den ble oppdaget under utgravningene av Pompeii og stammer fra året for utbruddet av Vesuvius, 79 e.Kr. e. Vindusglass ble oppnådd ved å støpe på en flat steinoverflate. Selvfølgelig var kvaliteten på glasset veldig forskjellig fra det moderne. Dette glasset ble malt i grønne toner og matt (de visste ikke hvordan de skulle lage fargeløst glass på den tiden), inneholdt et stort antall bobler, som indikerte en lav smeltetemperatur, og var ganske tykk (ca. 8-10 mm). Men likevel var dette den første bruken av glass i arkitekturen, noe som ga en betydelig drivkraft til den videre utviklingen av glassproduksjon og spredning av glass i hele Europa.

Kroneprosess

Den andre revolusjonen innen glassproduksjon fant sted omtrent på begynnelsen av det 2. århundre, da de syriske mestrene oppfant en helt ny teknologi for produksjon av flatt glass - kronen, eller som det i Russland ble kalt månemetoden. Denne ideen kan ha sitt utspring i å blåse ut store flate plater. Glasset ble laget ved å blåse ut store bobler, som i neste trinn ble skilt fra glassblåsingsrøret og festet til et annet rør, pontiaen. Etter intensiv rotasjon på pontia tynnet det opprinnelige arbeidsstykket under påvirkning av sentrifugalkrefter og ble til en flat rund skive (se fig.). Diameteren på denne skiven kunne nå 1,5 m. Etter avkjøling ble firkantede og rektangulære glassbiter kuttet ut av den. Den sentrale delen av platen hadde en fortykning - et spor fra pontiaen, som ble kalt "bull's eye". Som regel ble ikke denne delen av skiven brukt og ble smeltet, men i noen middelalderbygninger er disse rundene fortsatt bevart (se fig.).

Denne teknologien gjorde det mulig å skaffe glass av ganske god kvalitet for de tider, uten praktisk talt forvrengning. Ikke overraskende varte denne teknologien til midten av 1800-tallet. Så, kjent for alle og en av de eldste glassprodusentene i verden - det engelske selskapet Pilkington (Pilkington) sluttet helt å bruke kroneprosessen først i 1872.

Imidlertid var det også et problem - størrelsesbegrensningen. Det var ikke mulig å oppnå store glassstørrelser ved hjelp av kroneprosessen. Derfor i mange år i forskjellige land I Europa ble det gjort forsøk på å forbedre denne teknologien, noe som førte til etableringen av en ny metode for glassproduksjon - metoden for å blåse sylindere.

Sylindrisk vindusglassproduksjon

Generelt var denne metoden veldig lik kroneprosessen, men samtidig tok glassblåseren glass fra potten i flere trinn og oppblåste arbeidsstykket (pellet) i form av en sylinder med konstant rotasjon. For støping sylindrisk mesteren vugget arbeidsstykket i en spesiell rektangulær grop. Etter at arbeidsstykket har herdet, skilles de koniske endene med en spesiell oppvarmet krok. Deretter lages et langsgående kutt inne i den avkjølte sylinderen og rettes til flate ark i spesielle "vanlige ovner", hvor sylindrene gradvis oppvarmes til de myknes på de flate underlagene av leiren og glattes ut i et ark med en trekloss festet til en jernstang. Mot slutten av 1800-tallet begynte luftpumper å bli brukt til å blåse sylindere, og snart dukket metoden opp for mekanisk å strekke sylindere (se figur).

Anvendelse av mer effektiv metode produksjon av vindusglass gjorde det mulig å øke størrelsen på flatt glass og redusere mengden glassavfall. Dermed gjorde luftmaskinene til den amerikanske ingeniøren John H. Lubbers, som ble installert i 1910 på en av de britiske fabrikkene Pilkington, det mulig å produsere glassflasker opp til 13 m lange og opptil 1 m i diameter.

Produksjon av vindusglass ved smeltetegning

William Clarke fra Pittsburgh var den første til å foreslå en metode for produksjon av flatt glass ved å trekke en smelte fra en fri overflate. I 1857 sendte han inn et engelsk patent, ifølge hvilket dannelsen av et flatt ark utføres ved sakte vertikal trekking av frøet fra overflaten av smelten. I løpet av de neste 50 årene prøvde de å løse hovedproblemet - innsnevring av glassbåndet når det ble trukket, men alle forsøk mislyktes.

I 1871 mottok den belgiske oppfinneren F.Vallin et fransk patent (nr. 91787) for produksjon av vindusglass ved mekanisk trekking av glass. For en kontinuerlig tilførsel av smelte, foreslo han et system med gryter, som er sammenkoblet av et rør, slik at det smeltede glasset strømmer fra en gryte til en annen. En metallplate (frø) ble kastet i den siste store ovale gryten, som var lukket i et rør. Dannelse av et flatt ark skjedde da denne platen beveget seg oppover. Røret hadde også luftslanger med hull for kjøling av glass på sidene av glasset. Glassplaten ble støttet av ruller dekket med en asbestduk. Å trekke glass kan gjøres i to retninger: vertikal og horisontal. I sistnevnte tilfelle ble det gitt en spesiell metallrulle. Wellin var en genial oppfinner og foreslo nesten alle de grunnleggende elementene i mekanisk tegning som skal brukes i alle metoder for å tegne glass i det 20. århundre. På en tid da badovnene var ukjente, presenterte han et system med glassmeltende gryter, der det klarede smeltede glass ble matet nedenfra gjennom rør fra en gryte til en annen, til den viktigste, hvorfra glasset ble trukket. Dette kontinuerlige smelteforsyningssystemet var grunnlaget for fremveksten av badeglassovner. I 1890 grunnla Wellin et mekanisk trekkfirma i Gyfors.

I 1905 foreslo den belgiske ingeniøren Emile Fourcault sin egen metode for vertikalt strekkende glass. I denne eldste metoden (VVS) brukes en båt med ildskjær, fra hvilken spalten en konstant strøm av glass strømmer under påvirkning av hydrostatisk trykk. Trekkehastigheten kan justeres etter dybden på båtens nedsenking. Et bånd av glass fra båten gikk inn i gruvekammeret, der vannkjølte rør er plassert på begge sider, og deretter, langs rullene, kom inn i glødningsovnen. For å forhindre tapesnevring ble det montert perler som dannet ruller og avkjølte rør på kantene av båndet. Tykkelsen på glassbåndet ble bestemt av trekkehastigheten og temperaturen i tegnesonen ("løk"). De første Furco-maskinene for å strekke flatt glass ble installert i Belgia og Tsjekkia i 1913. Produktiviteten til 11 maskiner, installert på ett ovnsbad, var 250 tonn glass per dag.

Glassstrekningsprosessen gjorde det mulig å produsere billig vindusglass med brannpolerte overflater. Hovedfeilen til strukket glass dukker opp under støping (strekking) og er forbundet med et brudd på glassets flathet. Slike forstyrrelser fører til den optiske effekten av linsen og bildeforvrengning. Tegnet (maskinfremstilt) vindusglass ble mye brukt i konstruksjonen for vinduer og drivhus.

Vindusglassproduksjon ved støping og sliping

Som nevnt ovenfor hadde både kroneprosessen og metoden for sylinderblåsing, så vel som VVS-metoden, et antall ulemper forbundet med tilstedeværelsen av optiske defekter og forvrengninger, eller med umuligheten av å oppnå store glassplater. Som et alternativ ble det fra begynnelsen av 1800-tallet i Europa også brukt en annen produksjonsmetode ved støping og påfølgende gløding av støpt rullet glass. I den ble en gryte med smeltet glass hellet direkte på hellebordet og rullet med ruller. For gløding ble en spesiell ovn med flere hyllerader brukt, noe som økte lastekapasiteten. Det valsede glasset kan være laget av hvilken som helst ønsket størrelse og tykkelse på 3-6,5 mm. Denne metoden ble brukt til å produsere farget og fargeløst mønstret glass, samt store ark med upolert vindusglass. Mønstret farget glass var spesielt populært for glassvinduer i kirker og katedraler.

Senere, med fremveksten av behovet for glass av høyere kvalitet i sluttfasen, begynte de å bruke slipende bearbeiding av glassoverflater. På den tiden var det en møysommelig, langvarig og flertrinnsprosess som inkluderte å flytte en gryte med glassmelting, støpe og rulle inn i et ark, gløding, sliping og polering. Behandlingstiden for glass var omtrent 17 timer.

Tidlig på 1900-tallet stimulerte veksten av bilindustrien utviklingen av mer effektive, høyytelsesmetoder for produksjon av polert glass. En av pionerene for denne metoden var også Pilkington, som i 1923 sammen med Ford Motors utviklet og lanserte en kontinuerlig prosess for produksjon av valset glass. Glassmeltingen ble smeltet i ovnbadet og ført gjennom avløpsanordningen i en kontinuerlig strøm gjennom de vannkjølte valsene og presset til en forutbestemt tykkelse. Hovedproblemet var å oppnå en kvalitetssmelting i et ovnbad. I 1925 ble denne metoden supplert med en ensidig slipemaskin og poleringsmaskin. Det neste trinnet mot automatisering av produksjonen var utviklingen av maskiner for dobbeltsidig glasssliping og polering. Etter mye eksperimentering og vanskelig monteringsarbeid, den første produksjonslinje produksjon av polert glass ble lansert på Pilkington-fabrikken i Doncaster (Storbritannia) i 1935. Et kontinuerlig glassbelte med en lengde på 300 m beveget seg med en hastighet på 66 m / t og ble behandlet samtidig på begge sider av store, flate slipeskiver. Innføringen av denne teknologien var den viktigste utviklingen i den lange historien med produksjon av polert glass.

Det dyrere polerte glasset hadde god optisk kvalitet og ble vellykket brukt til glassing av bygninger, butikkvinduer, transport og produksjon av speil. Men prosessen med å produsere polert glass har alltid vært preget av høyt energiforbruk, høyt drifts- og investeringer... Glassavfall under sliping og polering nådde 20%. For eksempel, strukket produksjonslinjen til dobbeltsidig kontinuerlig sliping og polering av firma Pilkington (Pilkington) i Cowley Hill (Storbritannia) i 1944, inkludert en glassovn, lehr, sliping og polering maskiner, i mer enn 430 m. Samtida bemerket med stolthet eller anger at produksjonslinjen var 21 meter lenger enn den største havlinjen på den tiden, Queen Mary.

Ved midten av 1900-tallet var det behov for å bruke nye, enklere og billigere metoder for å produsere glass av høy kvalitet.

Overgang til nye metoder for produksjon av vindusglass - flyteprosess

Sir Alastair Pilkington er kreditert for å skape en revolusjonerende metode for å produsere polert glass (flyteprosessen).

Lionel Alexander Betin (Alastair) Pilkington ble født i 1920, etter at han ble uteksaminert fra videregående skole i Sherborne, gikk han inn i Trinity College, Cambridge, hvor han fikk sin første grad i mekanikk. Under krigen forlot han universitetet og ble med i Royal Artillery. Han deltok i fiendtligheter i Hellas og Kreta. Etter løslatelsen fra fangenskap på slutten av krigen vendte han tilbake til Cambridge for å fortsette studiene og bestemte seg for å fortsette en karriere som sivilingeniør. I mars 1947 ble han utnevnt til teknisk assistent ved Pilkington Flat Glass Factory, og to år senere overtok han som produksjonsleder ved Doncaster Factory. I 1952 kom Alastair tilbake til St. Helens, og under hans ledelse startet eksperimentelt arbeid med utviklingen av flyteprosessen. Som et resultat av de første eksperimentene foreslo han å bruke et smeltet metall til å danne og transportere et glassbånd. I 1953 produserte det første pilotanlegget en floatglassprøve 300 mm bred. I 1955 produserte et nytt pilotanlegg 760 mm bredt flottørglass, og Pilkington-styret tok en dristig og risikabel beslutning om å bygge en 2540 mm bred flottørlinje. Selskapet håpet på suksess, men forsto samtidig at i tilfelle feil skulle økonomiske tap utgjøre millioner av pund. På den annen side garanterte den vellykkede lanseringen av linjen et betydelig og revolusjonerende sprang fremover innen flat glassteknologi gjennom den lange historien med glassproduksjon.

Flyteproduksjonslinjen ble satt i drift hos Coley Hill (UK) 6. mai 1957. Mange på den tiden trodde ikke på den nye prosessen og sa at denne linjen ikke engang ville produsere 1 m² glass. Bare 14 måneder senere ble det første kvalitets flottørglass produsert med en tykkelse på 6,5 mm, og 20. januar 1959 publiserte Pilkington offisielt en pressemelding der den introduserte flottørprosessen med følgende ord:

"Flyteprosessen er det mest grunnleggende, revolusjonerende og viktige fremskritt innen glassproduksjon i det 20. århundre."

I samsvar med flyte-metoden utviklet av Pilkington, mates glassmeltet fra studiobassenget ved en temperatur på 1100 ° C fra glassovnen til overflaten av den smeltede tinn som et kontinuerlig belte. Båndet herdes ved høy nok temperatur for å fjerne alle feil og uregelmessigheter på glassoverflaten. Siden overflaten på det smeltede metallet er en perfekt flat overflate, får glasset en “ildpolert” blank overflate som ikke trenger videre sliping og polering. Under eksperimentene ble det funnet at den smeltede glassmassen ikke sprer seg uendelig på overflaten av den smeltede tinn. Når tyngdekraftene og overflatespenningen er balansert, når båndet en likevektstykkelse på litt under 7 mm. Metoder basert på justering av viskositeten til glasset i dannelsonen og størrelsen på strekkraften er utviklet for å oppnå et glassbånd med forskjellige tykkelser. Hvis det er nødvendig å oppnå en tykkelse på glassbånd større enn 7 mm, komprimeres den av ikke-fuktende sidebegrensninger.

I begynnelsen av arbeidet oppstod problemet med å velge et smeltet metall, som skulle være i flytende tilstand innenfor temperaturområdet fra 600 til 1050 ° C, ha lave damptrykk, og tettheten skulle være høyere enn glass. Studier har vist at alle disse kravene blir oppfylt av tinn, som neppe samhandler med glass, og er et lett tilgjengelig og billig produkt. Men tinn ved høye temperaturer oksyderes med oksygen for å danne oksidforbindelser. Derfor, for å utelukke oksidasjon av overflaten av tinnsmelten, må det skapes en inert nitrogenatmosfære med en liten tilsetning av hydrogen i flottørbadet. Etter forming avkjøles glassstrimmelen til 620 ° C og transporteres til en glødende ovn.