Наливные промышленные и декоративные полы и полимерные покрытия

Телефоны: +7 (495) 763-79-40, 769-29-04

Интересные факты о строительстве: краткая история оконного стекла

Первое оконное, по-настоящему плоское стекло впервые появилось в Древнем Риме. Оно было обнаружено при раскопках Помпеи и датируется годом извержения вулкана Везувий - 79 годом нашей эры. Тогда оконное стекло получали методом литья на плоскую каменную поверхность. Конечно, качество стекла при этом сильно отличалось от современного. Это стекло было окрашенным в зеленоватые тона и матовым (бесцветное стекло в то время изготавливать еще не умели), содержало большое количество пузырей, что говорило о низкой температуре варки, и было довольно толстым (около 8 - 10 миллиметров). Но, тем не менее, это был первый случай применения стекла в архитектуре, что дало значительный толчок к дальнейшему развитию стекловарения и распространению стекла по всей Европе.

Большая революция в стекловарении произошла приблизительно в начале II века, когда сирийские мастера изобрели совершенно новую для тех времен технологию производства плоского стекла – технологию краун (crown) или, как его в России называли, технологию лунного способа. Идея данной технологии возникла, возможно, при выдувании больших плоских тарелок. Стекло изготавливались методом выдуванием больших пузырей, которые на следующей стадии отделялись от стеклодувной трубки, и прикреплялась к другой трубке - понтии. После интенсивного вращения на понтии, исходная заготовка под действием центробежных сил утончалась и превращалась в плоский круглый диск. Диаметр этого диска мог достигать полутора метров. Из него уже, после охлаждения, вырезали куски стекла квадратной и прямоугольной формы. Центральная часть диска имела утолщение – след от понтии, который назывался «бычьим глазом». Как правило, эта часть диска не использовалась и шла на переплавку, однако, в некоторых средневековых зданиях эти кругляшки до сих пор сохранились.

Технология краун (crown):

Фотография с сайта lampglass.com.

Окна со стеклом, изготовленным по технологии краун (crown), в которых присутствует эффект «бычьего глаза»:

Фотография с сайта wikipro.ru.

Технология краун позволяла получать стекло довольно хорошего для тех времен качества, практически без искажений. Неудивительно, что она просуществовала вплоть до середины XIX века. Так, широко известный и один из старейших в мире производителей стекла - английская компания Пилкингтон (Pilkington), полностью прекратил использовать краун процесс только в 1872 году. Однако при такой технологии существовала и проблема - ограничение по размерам. Поэтому на протяжении многих лет в разных странах Европы осуществлялись попытки усовершенствования этой технологии, что привело к созданию нового метода производства стекла – метода выдувания цилиндров. В XI веке немецкие мастера, а в XIII веке – итальянские освоили производство листового стекла данным методом. Качество такого листа было невысоким, но практически полностью повторяло химический состав современных оконных стекол. Этими стеклами стеклили окна церквей и замков знатных вельмож. На этот же период приходится и расцвет изготовления витражных окон, в которых использовались кусочки цветного стекла.

В целом, метод выдувания цилиндров был очень похож на краун процесс, но при этом стеклодув набирал стекло из горшка в несколько приемов и раздувал заготовку (пульку) в форму цилиндра при постоянном вращении. Для формования цилиндрической формы мастер раскачивал заготовку в специальной прямоугольной яме. После затвердевания заготовки, суженные концы отделяют специальным нагретым крюком. Затем внутри охлажденного цилиндра делают продольный разрез и выправляют в плоские листы в особых печах, где цилиндры постепенно разогреваются до размягчения на плоских основаниях их глины и разглаживаются в лист деревянной чуркой, закрепленной на железный стержень. К концу XIX века для выдувания цилиндров стали использовать воздушные насосы, а вскоре появился и метод механического вытягивания цилиндров.

Один из процессов изготовления листового стекла методом выдувания цилиндров:

Фотография с сайта steklo-sv.ru.

Между тем стали появляться и новые технологии производства листового оконного стекла. Так, Уильям Кларк из Питтсбурга, США, предложил способ производства листового стекла вытягиванием со свободной поверхности расплава. В 1857 году он представил английский патент, согласно которому, формование плоского листа осуществляется медленным вертикальным вытягиванием затравки с поверхности расплава. Идея Кларка состояла в том, что если на поверхность жидкого стекла положить железный стержень, «приманку», а затем начать его поднимать, то стеклянная масса словно бы «приклеившись» к стержню потянется за ним в виде полотна. При остывании на воздухе получается широкий и длинный стеклянный лист. Большим недостатком данной технологии являлось то, что лист получался не с параллельными кромками, а в виде клиновидного полотнища. В течение последующих нескольких десятилетий старались решить основную проблему – сужение ленты стекла при вытягивании, но все попытки были неудачными.

В 1871 году бельгийский изобретатель Ф. Вэллин (F. Vallin) получил французский патент (№ 91787) на производство оконного стекла механическим вытягиванием стекла. Для непрерывной подачи расплава он предложил систему горшков, которые связаны между собой трубкой, так что стекломасса из одного горшка поступала в другой. В последний большой овальный горшок, который был заключен в трубу, опускалась металлическая пластина (затравка). Формование плоского листа происходило при движении этой пластины вверх. В трубе также располагались по бокам стекла воздушные трубки с отверстиями для охлаждения стекла. Лист стекла поддерживался роликами, покрытыми асбестовой тканью. Вытягивание стекла может происходить в двух направлениях: вертикальном и горизонтальном. В последнем случае предусматривался специальный металлический валок. Вэллин был гениальным изобретателем и предложил практически все основные элементы механического вытягивания, которые в XX столетии будут применяться во всех способах вытягивания стекла. В то время, когда ванные печи были неизвестны, он представил систему стекловаренных горшков, в которых осветленная стекломасса поступала снизу по трубкам из одного горшка в другой, до основного, из которого происходило вытягивание стекла. Эта система непрерывной подачи расплава стала основой появления ванных стекловаренных печей.

В 1905 году бельгийский инженер Эмиль Фурко (Emile Fourcault) предложил свой способ вертикального вытягивания стекла. При этом способе используется шамотная «лодочка», из щели которой под действием гидростатического давления вытекает постоянный поток стекла. Скорость вытягивание можно регулировать глубиной погружения лодочки. Лента стекла из лодочки поступала в шахтную камеру, где с двух сторон находятся водо-охлаждаемые трубки, и далее по роликам поступала в печь отжига. Для предотвращения сужения ленты по краям ленты были установлены бортоформующие ролики и охлаждаемые трубки. Толщина ленты стекла определялась скоростью вытягивания и температурой в зоне вытяжки («луковицы»). Первые машины Фурко для вытягивания листового стекла были установлены в Бельгии и Чехии в 1913 году.

Схема процесса формирования плоского стекла методом Эмиля Фурко (1 – первая пара валиков, 2 – лента стекла, 3 – холодильник, 4 – «лодочка», 5 – утолщение ленты стекла («луковица»), 6 – борт ленты стекла):

Рисунок с сайта nalichnik33.ru.

Процесс вытягивания стекла позволил производить дешевое оконное стекло с огненно-полированными поверхностями Основной дефект тянутого стекла появляется при формовании (вытягивании) и связан с нарушением плоскостности стекла. Такие нарушения приводят к оптическому эффекту линзы и искажению изображения. Тянутое (машинной выработки) оконное стекло широко применялось в строительстве для остекления окон и теплиц.

И краун процесс и метод выдувания цилиндров, да и метод вертикального вытягивания стекла имели ряд недостатков, связанных либо с наличием оптических дефектов и искажений, либо с невозможностью получить листы стекла большого размера. Поэтому, как альтернатива, с начала XIX века в Европе использовался также еще один способ производства методом литья и последующего отжига литого прокатного стекла. В нем горшок с расплавленным стеклом выливался прямо на разливочный стол и прокатывался роликами. Для отжига применялась специальная печь с несколькими рядами полок, позволяющая увеличить загрузочную мощность. Прокатное стекло могло быть изготовлено любого требуемого размера и толщиной 3-6,5 миллиметров. Этим методом изготавливали цветное и бесцветное узорчатое стекло, а также большие листы неполированного оконного стекла.

В дальнейшем с появлением потребности в более качественном стекле на финальном этапе стали применять абразивную обработку поверхностей стекла. В то время это был трудоемкий, длительный и многоступенчатый процесс, который включал перемещение горшка с расплавом стекла, отливку и раскатку в лист, отжиг, шлифовку и полировку. Время обработки стекла составляло около 17 часов.

В начале XX века рост автомобильной промышленности стимулировал развитие более эффективных высокопроизводительных методов производства полированного стекла. Одним из пионеров этого метода была также Компания Пилкингтон, которая в 1923 году совместно с компанией Форд Моторс разработала и запустила непрерывный процесс производства прокатного стекла. Расплав стекла плавился в ванной печи и через сливное устройство непрерывным потоком проходил через водоохлаждаемые валы и прессовался до заданной толщины. Основная проблема заключалась в получении качественного расплава в ванной печи. В 1925 году этот метод был дополнен машиной для односторонней шлифовки и полировки. Следующим шагом к автоматизации производства была разработка машин для двухсторонней шлифовки и полировки стекла. После долгих экспериментов и трудных сборочных работ первая поточная линия производства полированного стекла была запущена на фабрике Компании Пилкингтон в Донкастере, Великобритания, в 1935 году. Непрерывная лента стекла длиной 300 метров двигалась со скоростью 66 метров в час и обрабатывалась одновременно с двух сторон огромными плоскими шлифовальными дисками. Введение этой технологии явилось наиболее значительной разработкой в длинной истории производства полированного стекла.

Более дорогое полированное стекло обладало хорошим оптическим качеством, и с успехом использовалось для остекления зданий, витрин, транспорта, изготовления зеркал. Но процесс производства полированного стекла всегда отличался большой энергоемкостью, высокими операционными и капитальными затратами. Отходы стекла при шлифовке и полировке доходили до 20%. Так, например, производственная линия двухстороннего непрерывного шлифования и полировки Компании Пилкингтон в Коули Хилл, Великобритания, в 1944 году, включая стекловаренную печь, станки для шлифовки и полировки растягивалась на более чем 430 метров. Современники замечали с гордостью или сожалением, что производственная линия была на 21 метр длиннее самого большого в то время океанского лайнера «Queen Mary».

Линия по производству полированного стекла, компания PPG, США, 1940 год:

Фотография с сайта oknoventil.ru.

К середине XX века назрела необходимость использования новых более простых и дешевых методов производства высококачественного стекла. Заслуга создания революционного способа производства полированного стекла, который получил название флоат-процесс, принадлежит Сэру Лайонелу Александру Бетину Пилкингтону, более известному как Аластер Пилкингтон. Аластер Пилкингтон родился 7 января 1920 года в Калькутте, Индия. Он получил образование в Шерборнской школе и Тринити-колледже в Кембридже, где его учеба была прервана началом Второй мировой войны. Вступив в Королевскую артиллерию, он попал в плен в битве на Крите, Греция, и провел четыре года в качестве военнопленного в нацистской Германии. Вернувшись в университет, он получил степень в области машиностроения, а в 1947 году получил работу технического сотрудника в Компании Пилкингтон, в которой работал до самого своего выхода на пенсию, на которую он ушел уже в должности Председателя правления Компании. В 1952 году под руководством Аластером начинаются экспериментальные работы над разработкой флоат-процесса. В результате первых экспериментов, он предложил для формования и транспортировки ленты стекла использовать расплав металла. В 1953 году на первой опытной установке был изготовлен образец флоат-стекла (float-glass) шириной 300 миллиметров. В 1955 году на новой экспериментальной установке было получено флоат-стекло шириной 760 миллиметров, и правление Компании Пилкингтон принимает смелое и рискованное решение о строительстве производственной флоат-линии (float-line) шириной 2540 миллиметров. Компания надеялась на успех, но в тоже время понимала, что в случае неудачи финансовые потери будут составлять миллионы фунтов. С другой стороны, успешный запуск линии гарантировал значительный и революционный скачок в технологии листового стекла, один из самых больших за всю длительную историю производства стекла.

Производственная линия, работающая по флоат-методу, была введена в Коулей Хилле, Великобритания, 6 мая 1957 года. Многие в то время не верили в новый процесс, и говорили, что эта линия не произведет даже одного квадратного метра стекла. Только через 14 месяцев было получено первое качественное флоат-стекло толщиной 6,5 миллиметров, и 20 января 1959 года Компания Пилкингтон официально опубликовала пресс-релиз, в котором представила флоат-процесс следующими словами: «Флоат-процесс является наиболее фундаментальным, революционным и важным достижением в производстве стекла в 20 столетии».

Современная линия по производству стекла по технологии флоат-процесс:

Фотография с сайта glassonline.com.

В соответствии с разработанной Компанией Пилкингтон технологией стекломасса из специального бассейна при температуре +1100°С непрерывной «лентой» поступает из стекловаренной печи на поверхность расплавленного олова. «Лента» выдерживается при достаточно высокой температуре для удаления всех дефектов и неровностей на поверхности стекла. Так как поверхность расплавленного металла является идеально ровной поверхностью, то стекло приобретает «огненно-полированную» блестящую поверхность, которая не нуждается в дальнейшей шлифовке и полировке. При проведении экспериментов установлено, что расплавленная стекломасса не растекается бесконечно на поверхности расплавленного олова. Когда силы тяжести и поверхностного натяжения уравновешиваются, «лента» приобретает равновесную толщину чуть меньше семи миллиметров. Для получения стекла различной толщины были созданы методы, основанные на регулировании вязкости стекла в зоне формования и величины растягивающего усилия. Если необходимо получить толщину стекла больше семи миллиметров, то «ленту» сжимают несмачивающими бортовыми ограничителями. В начале работе возникла проблема выбора расплавленного металла, который должен находиться в жидком состоянии в пределах температурного интервала от +600 до +1050°С, иметь низкие значения давления паров, а величина плотности должна быть выше, чем стекла. Исследования показали, что всем этим требованиям соответствует олово, которое почти не взаимодействует со стеклом, и является вполне доступным и дешевым продуктом. Но олово при высоких температурах окисляется кислородом с образованием оксидных соединений. Поэтому, чтобы исключить окисление поверхности расплава олова, было принято решение во флоат-ванне создать инертную атмосферу азота с малой добавкой водорода. После формования «лента» стекла охлаждается до +620°С и транспортируется в печь отжига. Данный процесс является самым передовым и массовым при производстве оконного стекла.


В статье использована информация с сайта wikipro.ru.

Все фотографии, размещенные на данном сайте, являются фотографиями работ, выполненных Группой компаний "Ярус"

Убедительная просьба соблюдать авторские права и не копировать эксклюзивные фотографии без разрешения владельца сайта либо без ссылок на сайт

ОТЗЫВЫ:

НОВОСТИ:

Осторожно обман! - 86
На странице Статьи нашего сайта предлагаем ознакомиться с новым материалом о недобросовестной конкуренции в сфере обустройства полимерных наливных полов "Осторожно - обман! -86"....

Новая статья
На странице Статьи предлагаем ознакомиться с новой статьей "Полимерные наливные полы в административно-офисных зданиях"...

Акция!
К дню города Подольск ГК "Ярус" до 30 ноября 2022 года предоставляет индивидуальные особые скидки на устройство бетонных полов с топпингом и полимерных наливных полов для предприятий и организаций в данном городе...

Акция!
К Дню работников атомной промышленности ГК "Ярус" до 30 декабря 2022г предоставляет индивидуальные особые скидки на устройство радиационно-стойких и дезактивируемых наливных полов...

Новые статьи
На странице Статьи нашего сайта предлагаем ознакомиться с новыми статьями "Искусство, родом со стройки: скульптуры из бетона Мэтта Колдервуда и Джеффа Мухса, инсталляции Луки Монтерастелли" и "творчество Селесты Робердж, вдохновленное габионами"...


  © 2002—2022 Наливные полы ГК «Ярус»
Все права защищены
 
Адрес: 125009, г. Москва, Архангельский переулок, д. 9, офис 6
Телефоны: +7 (495) 763-79-40, 769-29-04
E-mail: gk.yarus@yandex.ru