Оконное стекло – великий продукт с большой историей
Ежегодно 19 ноября в РФ отмечается День работника стекольной промышленности. Этим людям, их креативу и трудолюбию, мы обязаны тем, что стекло стало вездесущим материалом в нашей жизни. Оно придаёт современным окнам привычное свойство прозрачности и наделяет их новыми характеристиками, такими как энергосбережение, шумозащита и безопасность. Неспроста этому великому продукту с большой историей посвящён весь 2022 год, который утверждён ООН как Международный Год Стекла.
При этом стекло можно назвать скромным героем, ведь, несмотря на огромную роль, которую оно играет в современном мире, в силу своей прозрачности оно часто остается незамеченным. Как бы выглядел мир без стекла? Хотя сейчас это сложно представить, но от такого сценария нас отделяет костёр на песчаном берегу, зажженный около 5000 лет тому назад. Какой путь прошло оконное стекло и какие технологии изготовления сделали его доступным продуктом для широких масс, рассмотрим в материале tybet.ru.
С чего началась история оконного стекла?
Благодаря археологическим исследованиям точно известно, что стекло использовалось уже в середине 4-го тысячелетия до нашей эры на территории тогдашней Месопотамии. Однако нет доподлинных фактов, доказывающих, что предшествовало зарождению самого процесса изготовления. Существует несколько легенд, толкующих возможные предпосылки того, как могла возникнуть первая стекольная технология.
К примеру, некоторые древнеримские историки, такие как Плиний Старший (I век), утверждали, что впервые стекло было расплавлено финикийскими купцами по чистой случайности. Якобы в кострище, которое они разожгли на побережье, сложив очаг за неимением камней из перевозимой ими африканской соды, попали частицы песка, а содержащийся в них кварц под воздействием высокой температуры расплавился в мелкие стеклянные слитки. Однако эта история не была подтверждена современными исследователями.
Хотя сегодня стекло ассоциируется с прозрачностью, изначально из-за примесей, содержащихся в ингредиентах, плавили только цветные стекла. Способ получения бесцветного стекла был разработан только во времена Римской империи, а в Египте его применяли в виде глазури на керамических сосудах. Однако быстро выяснилось, что это ценный материал сам по себе. Уже за тысячу лет до нашей эры технологии позволяли создавать более сложные предметы, такие как бутылки и кубки. Тем не менее, должно было пройти некоторое время, прежде чем оно появилось в известной роли оконного стекла. В таком виде материал начали использовать около 100 г. н.э., но аж до следующего тысячелетия он оставался роскошным решением, которое могли позволить себе лишь немногие. Основной причиной было кустарное производство, делавшее стеклянное заполнение дорогостоящим продуктом.
Метод выдувания – прообраз листового стекла
Процесс производства сначала только посуды, а позже и прообраза листового стекла состоял из так называемого выдувания: на конец длинной тонкой трубки помещали каплю расплавленного стекла, которую выдували с другой стороны, а образовавшемуся пузырю придавали соответствующую форму. Этот метод был разработан в Нормандии. Интересно, что созданные таким образом стекла используются до сих пор из-за их художественной ценности, например, для изготовления витражей, в которых отдельные стекла соединяются с помощью свинца.
Чтобы получить оконное стекло целиком, нужно было выдуть достаточно большой сосуд, а затем расплющить его, при этом в центральной части стекла образовалось круглое менее прозрачное пятно. Эта техника была усовершенствована в XIV веке французскими мастерами. Выдутый и сплющенный пузырь крепился к кончику железного стержня, который нужно было вращать как можно быстрее, чтобы под действием создаваемой таким образом центробежной силы уже плоский пузырь раздувался веером. Таким способом получали круглые стекла диаметром от 1 до 2 метров, которые затем обрезали до нужного размера, получая небольшие окна.
Метод цилиндров – разнообразие форм остекления
Очередной, более совершенной технологией ремесленного производства, стал метод цилиндров. Он заключался в выдувании продолговатых пузырей, концы которых обрезались, а полученный стеклянный цилиндр разрезался вдоль и расправлялся до получения плоского прямоугольника. Умелый мастер мог изготавливать до 12 окон в день. Однако это все же был предмет роскоши, который производился в основном для сакральных построек.
Повсеместная практика остекления повлияла и на архитектуру – благодаря защите от климатических условий окна становились всё больше, а внутренние пространства зданий лучше освещались. Хотя сами способы производства стекла не сильно изменились на протяжении веков, под влиянием новых направлений в архитектуре и искусстве форма и внешний вид окон претерпели трансформации.
В эпоху Возрождения уже были известны прямоугольные и полукруглые окна (хотя последний тип был особенно популярен в эпоху романизма и готики), которые служили верхними концами проемов, нередко делились на три части (т. н. трифорий). Также были популярны, особенно во дворцах и резиденциях, французские окна в пол, часто дополнительно снабженные внешней балюстрадой. Использовались они также в классицизме и рококо, где их стройная форма дополнительно подчеркивалась небольшими квадратными стёклами, которыми застеклялись проёмы. Однако стекло по-прежнему производилось на основе методов столетней давности.
Метод Фурко – массовое производство окон
Настоящие изменения происходят только в XIX веке, когда методы прессования стекла на заводах усовершенствуются. Производство становится массовым, а значит, его себестоимость значительно снижается. 1913 год приносит метод непрерывного производства оконных стекол, названный в честь его создателя – Эмиля Фурко, бельгийского технолога. Его метод позволил создавать вертикальную тонкую ленту из стекла, которая образовывалась во время т. н. вытягивания с помощью форсунок жидкостекольной массы из резервуара, в котором она находилась. Продавленное через узкую щель жидкое стекло затем медленно охлаждалось, превращаясь в твердый тонкий лист.
Прогресс индустриальной эпохи прекрасно отражают темпы последующих изменений и развития. Уже в 1916 году, т.е. всего через 3 года после его введения, метод Фурко был усовершенствован американским инженером Грегориусом и назван методом Питтсбурга. Его новшество касалось извлечения материала из резервуара, для чего американец изобрел безнасадочный метод. С тех пор над емкостью со стекломассой был размещен огнеупорный стеклоформирующий блок, на котором при помощи системы охлаждаемых валков материал постепенно охлаждался до образования стеклянного листа.
Хотя медленное охлаждение позволило избавиться от внутренних напряжений в стекле, недостатком изделия, полученного таким способом, является его гофрирование. Образующиеся на поверхности впадины и выпуклости делают его не полностью прозрачным, и изображение, видимое через такое стекло, значительно деформируется. Именно этот недостаток привёл к тому, что, несмотря на низкую стоимость производства, в настоящее время этот метод используется все реже.
Флоат-метод – современное оконное стекло
Прорывным моментом в истории производства стекла, а следом и стеклопакетов, стало изобретение в 1952 году флоат-метода, также называемого процессом Пилкингтона (по имени его создателя сэра Аластера Пилкингтона). Он позволяет получать практически идеально плоское стекло и в настоящее время является самым популярным методом производства.
Жидкую стекломассу заливают в специальную емкость с расплавленным металлом, обычно оловом. Благодаря меньшей плотности стекло остается на поверхности, а эффект гравитации обеспечивает идеальную гладкость формируемого листа. Кроме того, для предотвращения возможных дефектов стекла над ним размещают специальные газовые горелки. Как и прежде, процесс также требует медленного охлаждения материала – для снятия напряжения в материале.
Первоначально этот метод позволял производить стекло толщиной 6 мм, но его систематическое усовершенствование привело к тому, что в настоящее время стекла могут иметь толщину от 0,4 до 25 мм.
Богатое наследие стекольных технологий умножается в СПК
Современному человеку сегодня трудно поверить, сколько времени проделала песчинка, затерянная в купеческом очаге, чтобы, наконец, превратиться в один из самых распространенных материалов. Неважно, находимся ли мы дома, на работе или в торговом центре – достаточно оглянуться вокруг, чтобы понять, сколько стекла окружает нас каждый день. Иногда оно играет главную роль – на фасадах больших офисных зданий, окнах жилых домов, в виде стеклянных козырьков или зеркал, а иногда является изящным дополнением к окружающей обстановке, например, в роли стеклянной балюстрады или перегородки.
Дань его красоте особенно заметна в современных дизайнерских тенденциях, в которых используется стекло с, казалось бы, минимальным вмешательством в его природные свойства. Некоторые решения дают пользователям ряд новых возможностей, таких как разделение домашнего или офисного пространства стеклянными стенами, планировку которых, в случае установки раздвижных систем, можно модифицировать в любое время. Оно всё чаще появляется в малой городской архитектуре, незаметным образом облагораживая ландшафт. Одно можно сказать наверняка, этот материал не перестает нас восхищать, а благодаря постоянно совершенствуемым решениям его производства, безусловно, будет радовать еще долгое время.
Годы совершенствования технологий обработки стекла предоставили пользователям чрезвычайно богатый спектр возможностей, предлагаемых этим материалом. Технические условия сейчас становятся все меньшей и меньшей преградой, все чаще потребители ограничены только собственной фантазией. Тем не менее, прогресс в области стеклоизделий не стоит на месте. Поэтому, перед покупкой окон и дверей, стоит ознакомиться с возможностями, открывающимися в результате непрерывного развития стекольной промышленности, чтобы в полной мере воспользоваться ими.
