Стекло — один из древнейших материалов, известных человеку, после камня и дерева. Есть подозрение, что стекло было получено даже раньше керамики.
Уже в древнем Египте умели изготавливать такие себе стеклянные стаканчики. Однако, их не выдували — их выдавливали в форму, поэтому тонкостенных сосудов получить не могли. А не выдували потому, что стекло было очень низкого качества и из-за этого очень вязкое — просто не хватало силы легких. Мы же будем строить именно стеклодувное дело.
В Европе стеклодувное дело известно благодаря знаменитому мурановскому стеклу. Мурано — это остров возле Венеции, именно там, начиная с 1291 года, были сосредоточены мастера для сохранения секретов дела. И для повышения секретности на острове никого другого не было и чужих туда не пускали. Мастера там оказались не на пустом месте — Венеция после разорения Константинополя крестоносцами перехватила всех оставшихся мастеров-стеклодувов со всеми византийскими хитростями производства. Но ведь в Византии стеклодувное дело тоже осталось в наследствие от Древнего Рима. Именно там, в начале этого тысячелетия неизвестные ремесленники смогли проплавить стекло до 1500°С, после чего стекло стало менее вязким и уже можно было раздуть его через трубку. То есть сама стеклодувная технология — вещь простейшая, в Древнем Египте были фрески с изображением стеклодувов с трубками у рта. Но эти трубки не были стеклодувными, египтяне могли только чуть-чуть поддуть стекло, чтобы заготовка держала форму. Поэтому весь секрет стеклодувов — в самой технологии стекла, которое позволяет так с ним обращаться.
Я это все пишу для того, чтобы было понятно — в средневековье технология была, но ее сознательно прятали, чтобы создать эксклюзив и поднять цены.
Секреты стеклодувного производства есть. Но 90% их касается выплавки именно цветного художественного стекла разных вычурных форм. Например, в венецианские зеркала добавляли золото и цвет отражения становился теплым. Это делало отражение лиц более приятным. Тогда понятие «баланса белого» было неизвестно и причину более приятного отражения понять не могли. Вобщем — технология на грани магии.
Но это, опять-таки, художественные секреты. А из всех секретов стеклодува — железная трубка длиной примерно метр-сорок с деревянными накладками и латунным загубником. Диаметр отверстия — 6-8 мм.
Если вы попали куда-то в древний Египет, то трубку можно сделать медную, хоть это и хуже — медь лучше проводит тепло и деревянные накладки больше обгорают. Щипцы, захваты и формы в которые выдувают — ничем особым не отличаются. Мелкие приемчики должны отбиваться в процессе наладки производства.
Нас, однако, секреты цветного стекла волнуют мало.
У нас задача — выпуск максимально дешевого стекла для промышленности в крупных объемах. Большие стеклянные емкости нужны для хранения кислот и растворителей. Из стекла мы будем выдувать термометры и лабораторные трубки. Даже основу для «лейденской банки» — сиречь конденсатора будем выдувать из стекла. Я уже молчу за стеклянные изделия, которые выдувать не надо — линзы, листовое стекло и прочее. Но их сравнительно меньше по сравнению с выдувными изделиями и именно выдувные — будут тем локомотивом, что поднимут стекольное производство. Ведь чтобы выплавить хорошее оптическое стекло нужно немало экспериментов, и все эти эксперименты будут проходить на уже работающем производстве.
Однако, у этого производства есть недостаток. Если вы решили запустить стеклодувную мануфактуру, то следует помнить — все-таки стелодувная технология требует мастеров, низкоквалифицированных требуется немного. Тех, кто будет выдувать технологические изделия, конечно, не надо учить 15 лет, как цехового мастера. Но и за месяц навыки не возникнут, время обучения будет ближе к году. Поэтому придется сделать производство все же ближе к цеховому, чем к мануфактуре.
Хочу заметить, что дуть можно с применением мехов и клапанов, а также использовать формы для выдува.
А зачем? Что это даст?
Мы же не бутылки в форму выдуваем, нам нужно чувствовать с какой силой дунуть.
>А зачем? Что это даст?
Мы же не бутылки в форму выдуваем, нам нужно чувствовать с какой силой дунуть.
А какая разница, чем чувствовать? Ну кроме ровно двух случаев:
1. Уже привык дуть именно лёгкими. Это не с тем стеклом, так как выдуть его лёгкими как раз и не получалось.
2. Стекло на столько текуче, что меха не дают требуемого уровня чувствительности. Тем более не с тем стеклом.
Меха тоже имеют некоторое сопротивление, точно также зависящее от давления. И это сопротивление отлично чувствуется той рукой, которая их качает. И к велосипедному насосу относится то же самое. Стекло же у нас вязкое? Значит давление нужно выше. А меха имеют большую площадь, отсюда и сила.
«длиной примерно метр сорок с деревянными накладками»
Константинополь как бы пал немного в 1453г. Вы, наверное, имели в виду не падение, а разграбление его крестоносцами в 1204-м.
Да, именно разорение крестоносцами. Это же был Четвертый Крестовый, который финансировался Венецией и сами венецианцы участвовали. Ну и они же сняли все сливки.
Поправил.
А из чего были печи и формы для того стекла?
лаборатоные -> лабораторные
витраж
В 1880-х годах американский мастер декоративно-прикладного искусства (ДПИ) Луис Комфорт Тиффани предложил оклеивать края стеклянных деталей медной фольгой с тем, чтобы скреплять их в рисунок пайкой. Способ получился чудо как хорош — быстрее, проще, изящнее, детали работы могли быть более сложной формы и существенно мельче, а рисунок подробнее, форма работы могла быть объёмной и довольно сложной.
https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/776580/
Химическая закалка стекла
Хорошо всем знакомое закаленное стекло, используемое, например, в боковых стеклах автомобилей, обладает весьма высокой прочностью за счет сжимаюших напряжений в поверхностном слое. Однако такая закалка требует точного соблюдения режимов обработки, и малоприменима к чему-либо кроме листового стекла. Тем не менее, существует весьма интересный и при этом достаточно легко осуществимый метод химической закалки стекла.
Химическая закалка производится выдерживанием стекла в расплаве калийных солей — нитрата или нитрита — при температуре чуть ниже начала размягчения стекла (300-400 градусов в зависимости от конкретного состава стекла) в течение 8-16 часов. При этом происходит обменная реакция между поверхностью стекла и солевой ванной, при которой часть ионов натрия из стекла (а стекло должно быть именно натриевым) заменяется ионами калия. А поскольку ионный радиус калия существенно выше, чем у натрия, в тонком поверхностном слое возникают сильные сжимающие напряжения, значительно повышающие прочность (в 5-6 раз) и поверхностную твердость стекла.
https://msestudent.com/wp-content/uploads/2020/07/chemical-tempering-E.svg
Однако, в отличие от обычного закаленного стекла, напряжения возникают лишь в самом поверхностном слое, и при частичном повреждении не вызывают полного разрушения всего стекла (химически закаленное стекло дает такие же осколки, как обычное, и не является безопасным); также такая закалка вполне применима для стеклянных изделий сложной формы. Например, в ГДР выпускали химически закаленные стаканы Superfest, однако идея практически небьющейся посуды не была принята производителями и продавцами посуды.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/57/Superfest-glas-025-2020.jpg
Химическая закалка применима даже к очень тонким стеклам, от 0.3 мм, которые нельзя закаливать термически; наибольший же эффект проявляется на стеклах до 3 мм толщиной. При этом не происходит деформации или изменения оптических свойств стекла.
Для достижения максимального упрочнения может использоваться двухстадийный процесс — сначала стекло выдерживается в расплаве нитрата натрия при 450 градусах для насыщения поверхности ионами натрия, и затем обрабатывается уже в калийных солях.
В наши дни химическая закалка широко применяется, например, при изготовлении стеклянных экранов смартфонов (Gorilla glass).
Поскольку калиевая селитра известна доступна с самых древних времен, химическая закалка могла бы быть внедрена сразу после начала выплавки достаточно однородного стекла. Конечно, длительная выдержка в расплаве селитры с точно поддерживаемой температурой — это достаточно дорогая процедура, однако для небольших и ответственных изделий химическая закалка будет вполне оправдана.
Каменное литье
При производстве стекла для бутылок или других подобных задач, для которых не требуется бесцветность, значительная часть исходного сырья может быть заменена гранитом, легкоплавкими глинами и подобными породами, при этом необходимо лишь добавить недостающее количество соды или поташа для понижения температуры плавления и получения устойчивого стекла.
Однако некоторые горные породы, типа базальта или диобаза, можно переплавлять безо всяких добавок и получать после отливки материал с прекрасными свойствами, который может в некоторых случаях вполне успешно заменять, например, чугун, керамику или стекло.
Базальт и родственные ему породы (долерит, диабаз, габбро и т.д,) содержат около 50% диоксида кремния, 15-20% оксида алюминия, и оксиды железа, щелочных и щелочноземельных металлов. При температуре 1100-1350 базальт плавится, и из полученного расплава можно отливать в песчаные или металлические формы самые разнообразные изделия — плитки, короткие трубы и т.д. Чтобы получить мелкозерниструю структуру без внутренних напряжений, сразу после отливки горячие изделилия необходимо поместить в горячую печь для отжига, и медленно охлаждать вместе с печью. В каменный расплав можно заливать железные крепежные элементы, или даже армирующую сетку.
Литой базальт имеет высокую твердость (6-7 пл Моосу), износостойкость и достаточную прочность, до 500 МПа на сжатие и до 50 МПа при изгибе. Такой материал обладает прекрасной стойкостью к кислотам и щелочам, даже горячим, имеет высокие электроизоляционные свойства и при этом плотность не выше 3000 кг/м3. Поэтому с начала XX в из каменного литья отливают высоковольтные изоляторы, футеровочные плитки и кирпичи для химических производств, шары и износостойкую футеровку для шаровых мельниц, напольную и облицовочную плитку, и многое другое.
https://www.sunnysteel.com/img/cast-basalt.jpg
Очевидно, каменное литье можно было бы внедрить намного раньше. Для плавки подошли бы и обычные стекловаренные печи, и даже шахтные печи типа вагранки. Конечно, плавление базальта требует достаточно большого количества топлива, а расплав весьма сильно разъедает огнеурорные материалы, но все же во многих областях каменные изделия были бы очень полезны и даже незаменимы.
Из расплава базальта сейчас в гораздо больших объемах производят вату и волокно, но эта технология, конечно, значительно сложней.
Забавно, что технология литья камня весьма интересует всяких альтернативщиков, которые пытаются выяснить, сделаны ли пирамиды — египетские, ацтекские и т.д. — из литого камня, или все же из более традиционного бетона.