Что такое стекло определение
Стекло
Молдавит. Минерал, образовавшийся из земной горной породы в результате падения метеорита. Беседнице. Чехия
Лампа неоновая вместо накальной (13ватт с освещением в 65 свечей)
Происхождение и история возникновения стекла позволяет это название применять:
Содержание
Классификация стекла (стекломатериалов)
Согласно общим физическим свойствами и разнообразным химическим составам и происхождением стекло или стекломатериал можно классифицировать:
Этимология слова стекло
Общие сведения о стекле
Аморфные вещества, в том числе оптические материалы, переходят в стеклообразное состояние при температурах ниже температуры стеклования Tg (при температурах свыше Tg аморфные вещества ведут себя как расплавы, то есть находятся в расплавленном состоянии).
Виды стекол
В зависимости от основного используемого стеклообразующего вещества и классификации стекла можно разделить на:
Неорганическое стекло
Неорганические стёкла в зависимости от состава классифицируются в основном как:
Стеклообразующие вещества
К стеклообразующим веществам относятся:
Оксиды:
Базовый метод получения силикатного стекла заключается в плавлении смеси кварцевого песка (SiO2), соды (Na2CO3) и извести (CaO). В результате получается химический комплекс с составом Na2O*CaO*6SiO2.
Оптическое стекло
Оптическое стекло — стекло на базе неорганических и органических стекломатериалов, отличающееся особыми оптическими характеристиками: высокая прозрачность, изотропность, твёрдость, эластичность и т.д
Основные свойства стекла
Все вещества в стеклообразном состоянии обладают общими физико-химическими характеристиками:
неоднократный разогрев до расплавленного состояния, после охлаждения вновь приобретают первоначальные свойства при одинаковых режимах перехода (если не произойдет кристаллизация или ликвация). Обратимость прессов и свойств указывает на то, что стеклообразующие расплавы и затвердевшее стекло являются растворами в чистом виде. Обратимость — признак настоящего раствора.
кристаллизации. К таким веществам относится и оксид висмута, который в чистом состоянии практически не образует стекол.
Свойства стекла сопоставимы с понятием “свойство-состав” стеклообразных систем и показывыает, что свойства можно разделить на две группы в зависимости от молярного состава — на простые и сложные.
Ко второй группе относятся свойства, которые более чувствительные к изменению состава. Зависимость их от состава сложна и часто не поддается количественным обобщениям. Например: вязкость, электропроводность, скорость диффузии ионов, диэлектрические потери, химическая стойкость, светопропускание, твёрдость, поверхностное натяжение, кристаллизационная способность и др. Расчёт этих свойств возможен лишь в конкретных случаях.
Химическая устойчивость
Цвет стекла
Стекло это сплавленная из обычных сырых материалов стеклянная масса бесцветна, с лёгким желтовато-зелёным или голубовато-зелёным отливом, вызываемым различными минеральными примесями. Для того, чтобы эту массу внутри стекла окрасить, чаще всего применяют окислы металлов, добавляя их в шихту до или после плавки. Железистые соединения окрашивают стекло в голубовато-зелёный и жёлтый до красно-бурого цвет, окись марганца — в жёлтый и коричневый до фиолетового, окись хрома — в травянисто-зелёный, окись урана — в желтовато-зелёный (урановое стекло), окись кобальта — в синий (кобальтовое стекло), окись никеля в фиолетовый до серо-коричневого, окись сурьмы или сульфид натрия — в жёлтый (в самый же красивый жёлтый окрашивает, однако, коллоидное серебро), окись меди — в красный (так называемый медный рубин в отличие от золотого рубина, получаемого прибавкой коллоидного золота). Цвет слоновой кости стекло получается замутнением стекломассы пережжённой костью, а молочное — прибавкой смеси полевого и плавикового шпата. Теми же прибавками заполнив (создав помутнение) стекломассу в очень слабой степени, получим опальный цвет стекла.
История
Мюнхенская Чашка Клетки из Кёльна, 4-ое столетие нашей эры
Художественное стекло
Художественное цветное стекло (Венеция)
Художественное цветное стекло (Венеция)
Важнейший рабочий инструмент стеклодува, его выдувальная трубка. Это полая металлическая палка длинной 1 — 1,5 м, на одну треть обшитая деревом и снабжённая на конце латунным мундштуком. Пользуясь трубкой, стеклодув набирает из печи расплавленное стекло, выдувает его в форме и формует. Для этого ему нужны ещё одни инструменты, а именно металлические ножницы для отрезания стеклянной массы и прикрепления её к трубке, длинные пинцетообразные клещи из металла для вытягивания и формования стеклянной массы, для образования тиснёных украшений и т. д., сечка для отсекания всего изделия от трубки и деревянная ложка (скалка, долок — в форме коклюшки) для разравнивания набранной стекломассы. Предварительно отформованное с помощью этих инструментов стекло («баночку») стеклодув вкладывает в форму из дерева или железа. Готовое изделие выбивают от трубки на вилы и помещают для отжига в печь. Оставшийся после отшиба следы (насадок, колпачок) удаляют абразивной обработкой (шлифовкой).
Резка стекла
Красивые и необычные окна – результат кропотливой ручной работы. Например, так выглядит процесс создания витражей на нашем производстве. [9]
стекло
Полезное
Смотреть что такое «стекло» в других словарях:
стекло — Прозрачный хрупкий материал, получаемый при остывании стекломассы [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Разновидности стекла Стекло – твердотельное состояние аморфных веществ. Термин также… … Справочник технического переводчика
Стекло — искусственный материал, обычно прозрачный, хрупкий, в расплавленном состоянии легко поддающийся формовке; художественное стекло включает витражи, смальтовые мозаики, художественные сосуды, архитектурные детали, декоративные композиции,… … Художественная энциклопедия
СТЕКЛО — ср. сткло южн., зап. и церк. сплав песку (кремнистого) с поташем, со щелочью; хим. кремнекислый натр, иногда калий, свинцовая окись и пр. Стекло белое, бемское, лучшее для оконниц; стекло полубелое и зеленое. Стекло в хозяйстве, вся стеклянная… … Толковый словарь Даля
стекло — сущ., с., употр. очень часто Морфология: (нет) чего? стекла, чему? стеклу, (вижу) что? стекло, чем? стеклом, о чём? о стекле; мн. что? стёкла, (нет) чего? стёкол, чему? стёклам, (вижу) что? стёкла, чем? стёклами, о чём? о стёклах 1. Стеклом… … Толковый словарь Дмитриева
СТЕКЛО — СТЕКЛО, стекла, муж. стёкла, стёкол, стёклам, ср. 1. только ед. Очень хрупкое прозрачное вещество, получаемое из кварцевого песка путем его плавления и химической обработки. Известковое стекло. Свинцовое стекло. Молочное, матовое стекло. «Чудится … Толковый словарь Ушакова
Стекло — естественное стекло известно человеку с древнейших времен. Наконечники стрел, ножки и т.п.. изготовленные первобытным человеком из природного вулканического стекла (обсидиана). были найдены в самых различных местах земного шара. Возникновение… … Энциклопедия мифологии
СТЕКЛО — СТЕКЛО, прозрачный (бесцветный или окрашенный) хрупкий материал. Наиболее распространено силикатное стекло, основной компонент которого оксид кремния. Получают его главным образом при остывании расплава, содержащего кремнезем и часто оксиды… … Современная энциклопедия
Стекло — СТЕКЛО, прозрачный (бесцветный или окрашенный) хрупкий материал. Наиболее распространено силикатное стекло, основной компонент которого оксид кремния. Получают его главным образом при остывании расплава, содержащего кремнезем и часто оксиды… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
СТЕКЛО — (1) неорганическое твёрдый, но хрупкий, рентгеноаморфный, изотропный, химически стойкий, в той или иной степени прозрачный (бесцветный млн. окрашенный) материал, получаемый при остывании расплавленной смеси компонентов шихты, состоящей из… … Большая политехническая энциклопедия
стекло — диал. скло, яросл., вологодск., нижегор., зап., южн. (Даль), сюда же склянка, укр. скло, блр. шкло, др. русск. стькло, сербск. цслав. стькло κρύσταλλος, ст. слав. стьклѣница ἀλάβαστρος (Супр.), болг. стъкло, цкло (Младенов 615), сербохорв.… … Этимологический словарь русского языка Макса Фасмера
Стекло. Виды и применение. Свойства и производство. Особенности
Стекло – группа материалов имеющих различную химическую структуру, общим показателем для которых является свойство переходить при охлаждении из жидкого состояния в твердое без образования кристаллической решетки.
Технология производства
Существует много разновидностей стекла, технология производства которых отличается. В общем ее можно описать как варку. Материал в зависимости от применяемого сырья расплавляется и выдерживается при температуре 1200-1600°С на протяжении от 12 до 96 ч. За этот период времени используемая сырьевая масса поддается химическим изменениям. В материале происходит множество химических реакций, в конце которых он приобретает свойства стекла.
Сформированная при варке масса в горячем состоянии является жидкой. В вязком состоянии она используется для формирования различных изделий, которые при застывании становятся твердыми.
Стекло варится в шамотных горшках вместимостью до 1,5 тонны. В одну печь помещают от нескольких до 10-20 горшков. Также на некоторых производствах применяются ванные печи, которые работают в режиме непрерывной варки стекла до 5 лет, после чего меняются или поддаются ремонту.
Стекольная масса нуждается в соблюдении строгого температурного режима при остывании. Если изделие остынет быстрее допустимой скорости, то оно треснет. В связи с этим на производстве этому уделяется особое внимание.
Свойства стекла
Материал сочетает в себе ценные качества, такие как:
При всех достоинствах, у стекла имеется и недостаток – хрупкость. В отличие от металлов и прочих материалов при механическом воздействии оно не деформируется, а разлетается на осколки. Осколки могут иметь острые кромки, что несет опасность.
Материал имеет достаточно большую массу. По этому показателю он практически приравнивается ко многим видам металлов. При этом зачастую стекла гораздо тверже, и могут поцарапаться только алмазным инструментом или изделиями с твердыми напайками.
Виды стекла по сырьевому составу
Для изготовления стекла может использоваться различное сырье. От него зависят свойства и внешний вид материала. Различают следующие разновидности стекла:
Существуют и другие разновидности стекол, которые однако не нашли промышленной популярности. Они больше подходят для узкоспециализированных задач. К примеру, такой редкой разновидностью является урановое стекло, которое раньше использовалось для изготовления ваз, чаш и прочей посуды.
Кварцевое стекло
Материал является самым простым в плане сложности химического состава. По сути это просто сваренный кварцевый песок. Хотя изделие и простое в плане состава, но сложное в изготовлении. Это связано с высокой температурой плавки песка. С расплавленной кварцевой массой сложно работать, формируя необходимые изделия, что делает материал не распространенным.
В частности из него 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. При неравномерном сильном разогреве или охлаждении поверхности он может давать трещины.
Натриево-силикатные
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.
Известковые
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.
Свинцовые
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 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.
Боросиликатные
В став боросиликатного стекла 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 материала к термоудару делают боросиликатное стекло популярным при производстве посуды. Из него делают тарелки, кастрюли, чашки и т.д.
Виды стекол применяемых в остеклении
Помимо различия по сырью, также осуществляется классификация стекла на виды и по другим критериям. Они бывают:
Ламинированные
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 для 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
Эти стекла поддаются термической или химической обработки. 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
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.
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
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 стекла специального состава или путем приклеивания пленки. Нужно отметить, что энергосберегающее остекление может дополнительно работать и в обратную сторону, препятствовать проникать солнечного тепла внутрь помещения.
Солнцезащитное
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.
Окрашенные 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. Касание 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
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
Твёрдый аморфный материал, полученный в процессе переохлаждения расплава. Для С. характерна обратимость перехода из жидкого состояния в метастабильное, неустойчивое стеклообразное состояние. При определённых температурных условиях кристаллизуется. С. не плавится при нагревании подобно кристаллическим телам, а размягчается, последовательно переходя из твёрдого состояния в пластическое, а затем в жидкое. По агрегатному состоянию С. занимает промежуточное положение между жидким и кристаллическим веществами. Упругие свойства делают С. сходным с твёрдыми кристаллическими телами, а отсутствие кристаллографической симметрии (и связанная с этим изотропность) приближает к жидким. Склонность к образованию С. характерна для многих веществ (селен, сера, силикаты, бораты и др.).
Состав некоторых промышленных стекол
Химический состав | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Стекло | SiO2 | B2О3 | Al2O3 | MgO | CaO | BaO | PbO | Na2O | K2O | Fe2O3 | SO3 |
Оконное | 71,8 | — | 2 | 4,1 | 6,7 | — | — | 14,8 | — | 0,1 | 0,5 |
Тарное | 71,5 | — | 3,3 | 3,2 | 5,2 | — | — | 16 | — | 0,6 | 0,2 |
Посудное | 74 | — | 0,5 | — | 7,45 | — | — | 16 | 2 | 0,05 | — |
Хрусталь | 56,5 | — | 0,48 | — | 1 | — | 27 | 6 | 10 | 0,02 | — |
Химико- лабораторное | 68,4 | 2,7 | 3,9 | — | 8,5 | — | — | 9,4 | 7,1 | — | — |
Оптическое | 41,4 | — | — | — | — | — | 53,2 | — | 5,4 | — | — |
Кварцоидное | 96 | 3,5 | — | — | — | — | — | 0,5 | — | — | |
Электрокол- бочное | 71,9 | — | — | 3,5 | 5,5 | 2 | — | 16,1 | 1 | — | — |
Электроваку- умное | 66,9 | 20,3 | 3,5 | — | — | — | — | 3,9 | 5,4 | — | — |
Медицинское | 73 | 4 | 4,5 | 1 | 7 | — | — | 8,5 | 2 | — | — |
Жаростойкое | 57,6 | — | 25 | 8 | 7,4 | — | — | — | 2 | — | — |
Термостойкое | 80,5 | 12 | 2 | — | 0,5 | — | — | 4 | 1 | — | — |
Термометри- ческое | 57,1 | 10,1 | 20,6 | 4,6 | 7,6 | — | — | — | — | — | — |
Защитное | 12 | — | — | — | — | — | 86 | 2 | — | — | |
Радиационно- стойкое | 48,2 | 4 | 0,65 | — | 0,15 | 29,5 | — | 1 | 7,5 | — | — |
Стеклянное волокно | 71 | — | 3— | 3 | 8 | — | — | 15 | — | — | — |
С. называют также отдельные группы изделий из С., например строительное С., тарное С., химико-лабораторное С. и др. Изделия из С. могут быть прозрачными или непрозрачными, бесцветными или окрашенными, люминесцировать под воздействием, например, ультрафиолетового и γ-излучения, пропускать или поглощать ультрафиолетовые лучи и т.д. Наибольшее распространение получило неорганическое С., характеризующееся высокими механическими тепловыми, химическими и др. свойствами. Основная масса неорганического С. выпускается для строительства (главным образом листовое) и для изготовления тары. Эти виды продукции получают преимущественно из С. на основе двуокиси кремния (силикатное С.); применение находят также и др. кислородные (оксидные) С., в состав которых входят окислы фосфора, алюминия, бора и т.д. К бескислородным неорганическим С. относятся С. на основе халькогенидов мышьяка (As2S3), сурьмы (Sb2Se3) и т.д., галогенидов бериллия (BeFz) и т.д. (см. также Полупроводники аморфные).
По назначению различают: Строительное стекло (оконное, узорчатое, стеклянные блоки и т.д.), тарное стекло, стекло техническое (Кварцевое стекло, Светотехническое стекло, стеклянное волокно (См. Стеклянные волокна) и т.д.), Сортовое стекло и т.д. Вырабатываются С., защищающие от ионизирующих излучений, С. индикаторов проникающей радиации, фотохромные С. с переменным светопропусканием, С., применяемое в качестве лазерных материалов (См. Лазерные материалы), Увиолевое стекло, Пеностекло, растворимое С. и др. Растворимое С., содержащее около 75% 3102, 24% Na2O и др. компоненты, образует с водой клейкую жидкость (жидкое С.); используется как уплотняющее средство, например для изготовления силикатных красок, конторского клея, в качестве диспергаторов и моющих средств, для пропитки тканей, бумаги и пр. Химический состав некоторых видов С. приведён в таблице.
Физико-химические свойства С. Свойства С. зависят от сочетания входящих в их состав компонентов. Наиболее характерное свойство С. — прозрачность (светопрозрачность оконного С. 83—90%, а оптического стекла (См. Оптическое стекло)— до 99,95%). С. типично хрупкое тело, весьма чувствительное к механическим воздействиям, особенно ударным, однако сопротивление сжатию у С. такое же, как у чугуна.
Технология С. производство С. состоит из следующих процессов: подготовки сырьевых компонентов, получения шихты, варки С., охлаждения стекломассы, формования изделий, их отжига и обработки (термической, химической, механической). К главным компонентам относят стеклообразующие вещества (природные, например SiO2, и искусственные, например Na2CO3), содержащие основные (щелочные и щёлочноземельные) и кислотные окислы. Главный компонент большинства промышленных С. — кремнезём (Кремния двуокись), содержание которого в С. составляет от 40 до 80% (по массе), а в кварцевых и кварцоидных от 96 до 100%. В стекловарении обычно в качестве источника кремнезёма используют кварцевые стекольные пески, которые в случае необходимости обогащают. Сырьём, содержащим борный ангидрид, являются Борная кислота, бура и др. Глинозём вводится с полевыми шпатами (См. Полевые шпаты), Нефелином и т.д.; щелочные окислы — с кальцинированной содой и поташом; щёлочноземельные окислы — с мелом, Доломитом и т.п. Вспомогательные компоненты — соединения, придающие то или иное свойство, например окраску, ускоряющие процесс варки и т.д. Например, соединения марганца, кобальта, хрома, никеля используются как красители, церия, неодима, празеодима, мышьяка, сурьмы — как обесцвечиватели и окислители, фтора, фосфора, олова, циркония — как глушители (вещества, вызывающие интенсивное светорассеяние); в качестве осветлителей применяют хлорид натрия, сульфат и нитрат аммония и др. Все компоненты перед варкой просеиваются, сушатся, при необходимости измельчаются, смешиваются до полностью однородной порошкообразной шихты, которая подаётся в стекловаренную печь (См. Стекловаренная печь).
Процесс стекловарения условно разделяют на несколько стадий: силикатообразование, стеклообразование, осветление, гомогенизацию и охлаждение («студку»).
При нагревании шихты вначале испаряется гигроскопическая и химически связанная вода. На стадии силикатообразования происходит термическое разложение компонентов, реакции в твёрдой и жидкой фазе с образованием силикатов, которые вначале представляют собой спекшийся конгломерат, включающий и не вступившие в реакцию компоненты. По мере повышения температуры отдельные силикаты плавятся и, растворяясь друг в друге, образуют непрозрачный расплав, содержащий значительное количество газов и частицы компонентов шихты. Стадия силикатообразования завершается при 1100—1200 °С.
На стадии стеклообразования растворяются остатки шихты и удаляется пена — расплав становится прозрачным; стадия совмещается с конечным этапом силикатообразования и протекает при температуре 1150—1200 °С. Собственно стеклообразованием называют процесс растворения остаточных зёрен кварца в силикатном расплаве, в результате чего образуется относительно однородная стекломасса. В обычных силикатных С. содержится около 25% кремнезёма, химически не связанного в силикаты (только такое С. оказывается пригодным по своей химической стойкости для практического использования). Стеклообразование протекает значительно медленнее, чем силикатообразование, оно составляет около 90% от времени, затраченного на провар шихты и около 30% от общей длительности стекловарения.
Обычная стекольная шихта содержит около 18% химически связанных газов (СО2, SO2, O2 и др.). В процессе провара шихты эти газы в основном удаляются, однако часть их остаётся в стекломассе, образуя крупные и мелкие пузыри.
На стадии осветления при длительной выдержке при температуре 1500—1600 °С уменьшается степень пересыщения стекломассы газами, в результате чего пузырьки больших размеров поднимаются на поверхность стекломассы, а малые растворяются в ней. Для ускорения осветления в шихту вводят осветлители, снижающие поверхностное натяжение стекломассы; стекломасса перемешивается специальными огнеупорными мешалками или через неё пропускают сжатый воздух или др. газ.
Одновременно с осветлением идёт гомогенизация — усреднение стекломассы по составу. Неоднородность стекломассы обычно образуется в результате плохого перемешивания компонентов шихты, высокой вязкости расплава, замедленности диффузионных процессов. Гомогенизации способствуют выделяющиеся из стекломассы газовые пузыри, которые перемешивают неоднородные микроучастки и облегчают взаимную диффузию, выравнивая концентрацию расплава. Наиболее интенсивно гомогенизация осуществляется при механическом перемешивании (наибольшее распространение эта операция получила в производстве оптического С.).
Последняя стадия стекловарения — охлаждение стекломассы («студка») до вязкости, необходимой для формования, что соответствует температуре 700—1000 °С. Главное требование при «студке» — непрерывное медленное снижение температуры без изменения состава и давления газовой среды; при нарушении установившегося равновесия газов образуется т. н. вторичная мошка (мелкие пузыри).
Процесс получения некоторых С. отличается специфическими особенностями. Например, плавка оптического кварцевого С. в электрических стекловаренных печах ведётся сначала в вакууме, а в конце плавки — в атмосфере инертных газов под давлением. Производство каждого типа С. определяется технологической нормалью.
Формование изделий из стекломассы осуществляется механическим способом (прокаткой, прессованием, прессовыдуванием, выдуванием и т.д.) на стеклоформующих машинах (См. Стеклоформующая машина). После формования изделия подвергают термической обработке (отжигу).
В результате отжига (выдержки изделий при температуре, близкой к температуре размягчения С.) и последующего медленного охлаждения происходит релаксация напряжений, появляющихся в С. при быстром охлаждении. В результате т. н. закалки в С. возникают остаточные напряжения, обеспечивающие его повышенную механическую прочность, термостойкость и специфический (безопасный) характер разрушения в сравнении с обычным С. (закалённые С. применяют для остекления автомобилей, вагонов и т.п. целей).
Историческая справка. В природе существует природное С. — Перлит, Обсидиан (см. Вулканическое стекло).
Появление искусственного С. обычно связывают с развитием гончарства (См. Гончарство). При обжиге на изделие из глины могла попасть смесь соды и песка, в результате чего на поверхности изделия образовалась стекловидная плёнка-Глазурь. Производство С. началось в 4-м тыс. до н. э. (Древний Египет, Передняя Азия).
Первоначально получались непрозрачные С., с помощью которых имитировали поделочные камни (малахит, бирюзу и т.д.). Постепенно состав С. менялся, количество окислов щелочных металлов с 30% (по массе) уменьшилось до 20%; в С. вводились окислы свинца и олова; для окрашивания стали добавлять соединения марганца и кобальта. Во 2-м тыс. до н. э. в Египте С. варили в глиняных горшочках — тиглях ёмкостью около 0,25 л.
Коренные изменения в технологии стеклоделия произошли на рубеже нашей эры, когда были решены две важнейшие проблемы стеклоделия — изготовление прозрачного бесцветного С. и формование изделий выдуванием. Получение прозрачного С. стало возможным в результате усовершенствования стекловаренных печей, что позволило повысить температуру варки и надёжно воспроизводить условия хорошего осветления стекломассы. Стеклодувная трубка, изобретённая в 1 в. до н. э., оказалась универсальным инструментом, с помощью которого стало возможным создавать простые, доступные всем предметы обихода, например посуду. Первым научным трудом по стеклоделию считают вышедшую во Флоренции в 1612 книгу монаха Антонио Нери, в которой были даны указания об использовании окислов свинца, бора и мышьяка для осветления С., приведены составы цветных С. Во 2-й половине 17 в. нем. алхимик И. Кункель опубликовал сочинение «Экспериментальное искусство стеклоделия», он же изобрёл способ получения золотого рубина. В 1615 в Англии стали применять для нагрева стеклоплавильных печей уголь, что повысило температуру в печи. С начала 17 в. во Франции был предложен способ отливки зеркальных С. на медных плитах, с последующей прокаткой; в то же время был открыт метод травления С. смесью плавикового шпата и серной кислоты, освоено производство оконного и оптического С. Существенную роль в создании основ стеклоделия сыграли русские учёные: М. В. Ломоносов, Э. Г. Лаксман, С. П. Петухов, А. К. Чугунов, Д. И. Менделеев, В. Е. Тищенко.
До конца 19 в. в стеклоделии преобладал ручной труд, и только со 2-й половины 20 в. производство всех видов массового С. (оконное, тарное и др.) было механизировано и автоматизировано, а ручные методы сохранились лишь при изготовлении художественного С. и некоторых сортовых изделий (см. также Стекольная промышленность).
Художественное С. включает в себя Витражи, смальтовые мозаики (См. Мозаика), Сосуды художественные, архитектурные детали, декоративные композиции, скульптуру (обычно малых форм), светильники, искусственные драгоценности (бижутерия). В древнем мире производство С. было особенно развито в Египте (эпоха Птолемеев, 4—1 вв. до н. э.), Сирии, Финикии, Китае. Как правило, в искусстве древнего мира изделия из С. (небольшие вазочки, чаши, блюдца, бусы, серьги, амулеты, печати) изготовлялись посредством прессования в открытых глиняных формах или путём навивания стекломассы на палочку; такое С. обычно было непрозрачным, а по цвету — зелёным, голубым, бирюзовым. Изобретение способа свободного выдувания С. с помощью трубки, а также повышение температуры его варки дали эллинистическим и древнеримским мастерам возможность получать тонкостенные (иногда двухслойные) более прозрачные и однородные по массе изделия относительно крупных размеров.
С 6 в. центры художественного стеклоделия сосредоточились в Византии, где процветала выделка цветного непрозрачного стекла для посуды и смальт. В средневековой Западной Европе эпохи готики (См. Готика) важнейшей областью искусства, стимулировавшей развитие вкуса к художественному С., было изготовление витражей. Среди средневековых стран мусульманского Востока в 12—14 вв. производством стеклянных изделий с эмалевыми росписями славилась Сирия.
В 15—16 вв. ведущее значение в декоративно-прикладном искусстве Европы приобрело Венецианское стекло. С изобретением в 17 в. более твёрдого кальциевого С. и развитием техники гравировки центр художественного стеклоделия переместился в Чехию (см. Чешское стекло). С 1770-х гг. (первоначально в Англии) стало широко применяться С., полученное на основе окиси свинца (хрусталь или флинт-гласе), главным способом обработки которого явилось т. н. алмазное гранение, выявляющее способность хрусталя преломлять или отражать свет. Начиная с 18 в. интенсивно развивается и производство искусственных драгоценных камней. На рубеже 19—20 вв. к художественному С. обращаются специалисты по декоративно-прикладному искусству (Э. Галле, О. Даум, Э. Руссо во Франции, И. Хофман в Австрии, Л. К. Тиффани в США); в их изделиях, нередко отличающихся стремлением к ассоциативному сопоставлению художественных и природных, преимущественно растительных форм, преобладали черты стиля «Модерн». Для современного художественного С. характерно необычайное разнообразие техник и стилевых тенденций; увлечение изысканными, подчёркнуто фантастическим конфигурациями и усложнённо-орнаментальной обработкой поверхностей сосуществует с тяготением к аскетически-строгим решениям, выделяющим в качестве важнейших элементов образа простоту форм и прозрачность неукрашенного С.
В Древней Руси стеклоделие получило значительное развитие уже в домонгольский период (выделка украшений, сосудов, смальты для мозаик). Прерванное татаро-монгольским нашествием, производство художественного С. возродилось в 17 в., когда в 1635 был основан первый в России стекольный завод. Огромный вклад в производство цветного С. (главным образом для мозаик, бижутерии и архитектурной облицовки) внёс М. В. Ломоносов, создавший в 1753 Усть-Рудицкую фабрику. Важнейшую роль в развитии русского стеклоделия сыграл Императорский хрустальный и стекольный завод в Петербурге (заложенный Петром I в начале 18 в. под Москвой и к середине 18 в. вместе с Ямбургскими заводами переведённый в Петербург). В 18 в. были основаны также Гусевской Хрустальный Завод и Дятьковский хрустальный завод. Для русского искусства 18 в. Было характерно гутное С., изготовлявшееся путём свободного выдувания и лепки на небольших купеческих заводах (изделия из такого С., часто тёмные по тону, расписывались эмалевыми красками), и прозрачное светлое С., декорируемое в основном с помощью гравировки и выпускавшееся Императорским заводом и наиболее крупными частными предприятиями; на этих же заводах с середины 18 в. производилось много изделий из молочного С. По проектам крупнейших зодчих (А. Н. Воронихина, Ч. Камерона, М. Ф. Казакова, Н. А. Львова, К. И. Росси, Т. де Томона) на Императорском заводе выполнялись (в стиле Классицизма) детали осветительной арматуры, мебели и архитектурного декора. С конца 18 в. здесь же были освоены варка свинцового хрусталя и алмазное гранение, для которого в начале 19 в. типичен особый рисунок, подражающий бриллиантовой огранке («русский камень»). К середине 19 в. в русском художественном С. возникает увлечение гигантскими размерами изделий (сборные хрустальные канделябры, вазы, детали архитектурного декора); в конце 19 в. развивается имитационное направление (подражание камню, фарфору, дереву и металлу), распространяются влияния стиля «модерн».
В СССР интенсивное производство художественного С. начинается с конца 1930-х гг. Ведущую роль в развитии советского художественного стеклоделия сыграла скульптор В. И. Мухина (см. Ленинградский завод художественного стекла). В 50—60-е гг. художественные лаборатории появились почти на всех крупных советских заводах сортовой посуды. Среди видных мастеров декоративно-прикладного искусства, работавших на заводах СССР в 60—70-е гг., — Г. А. Антонова, А. А. Аствацатурьян, А. Г. Балабин, С. М. Бескинская, М.-Т. В. Грабарь, О. И. Гущин, Ю. В. Жульев, А. Д. Зельдич, Х. Кырге, Л. М. Митяева, В. С. Муратов, В. С. Мурахвер, М. А. Павловский, С. Раудвеэ, Е. И. Рогов, Б. А. Смирнов, В. А. Филатов. В. Я. Шевченко, Л. О. Юрген, Е. В. Яновская. В советском художественном С. выделяется несколько направлений: ленинградская школа (бесцветный и цветной хрусталь строгих форм с алмазной гранью), владимирское С. (использование традиций русского гутного С.), украинское С. (традиции украинского гутного С., яркая полихромия), прибалтийская школа (слабо окрашенное прессованное С. с тонкой гравировкой). В 60—70-е гг. плодотворно развивается витраж, широкое распространение получают создание хрустальных фонтанов и различных декоративных установок из С. и металла, изготовление изделий (в т. ч. гобеленов из стеклоткани) для украшения интерьеров.
Лит.: Петухов С. П., Стеклоделие, СПБ. 1898: Безбородов М. А., Очерки по истории русского стеклоделия, М., 1952; Евстропьев К. С., Торопов Н. А., Химия кремния и физическая химия силикатов, М., 1950; Качалов Н., Стекло, М., 1959; Батанова Е. И., Воронов Н. В., Советское художественное стекло, [М., 1964]; Бартенев Г. М., Строение и механические свойства неорганических стекол, М., 1966; Технология стекла, 4 изд., М., 1967; Шелковинков Б., Русское художественное стекло, Л., 1969; Аппен А. А., Химия стекла, 2 изд., Л., 1974; Роусон Г., Неорганические стеклообразующие системы, пер. с англ., М., 1970; Рожанковский В. Ф., Стекло и художник, М., 1971; Воронов Н. В., Рачук Е. Г., Советское стекло, [Л.], 1973; «Journal of glass studies», с 1959 (изд. продолж.); Giover R. and L., Contemporary art glass, N. Y., [1975].
Стекло России: Рюмочка, графин, бокал. Цветное стекло с росписью золотом. 1780. Императорский стекольный завод, Петербург. Русский музей, Ленинград.
Стекло России: Ваза из двухслойного стекла (рубинового стекла и бесцветного хрусталя) и золоченой бронзы; алмазная грань. 1-я половина 19 в. Императорский стекольный завод, Петербург. Русский музей, Ленинград.
Стекло России: Тарелка. Гранение; гравировка по оригиналу Ф. П. Толстого. 2-я четверть 19 в. Императорский стекольный завод, Петербург. Русский музей, Ленинград.
Стекло России: Мастер А. П. Вершинин. Стакан с двойными стенками. Начало 19 в. Завод Бехметевых. Исторический музей, Москва.
Стекло России: Рюмки. Хрусталь. Середина 19 в. Завод М. Ф. Орлова. Исторический музей, Москва.
Стекло России: Кухля. Зеленое стекло. 1730.
Стекло России: Штоф. Гравировка. 1727—30-е гг. Завод в Ямбурге. Эрмитаж. Ленинград.
Стекло России: Кубок. Гравировка. 1-я четверть 18 в. Завод в Ямбурге. Русский музей, Ленинград.
Стекло России: Бутыль «Медведь». Гутное стекло. Конец 17 — начало 18 вв. Украина. Исторический музей, Москва.
Стекло России: Бутыль с росписью эмалевыми красками. Начало 18 в. Исторический музей, Москва.
Советское стекло: А. А. Аствацатурьян. Ваза «Полет». Цветной и бесцветный хрусталь, широкая грань. 1972. Ленинградский завод художественного стекла.
Советское стекло: Л. О. Юрген. Декоративная ваза. Техника «путаная нить», гутенская работа мастера Б. А. Ерёмина. Ленинградский завод художественного стекла.
Советское стекло: В. И. Мухина. Сидящая девушка. Моделированная скульптура. 1950-е гг. Ленинградский завод художественного стекла.
Советское стекло: В. А. Филатов. Десертный набор «Кружево мая». Хрусталь, алмазная грань, гравировка.
Советское стекло: Б. А. Ерёмин. Ваза для цветов. Техника кракле. Ленинградский завод художественного стекла.
Советское стекло: Г. А. Антонов. Ансамбль декоративных ваз. 1968.
Советское стекло: Е. В. Яновская. Прибор для компота. Стекло с воздушными пузырьками. 1960. Ленинградский завод художественного стекла.
Советское стекло: В. В. Корнеев. Декоративный бокал «Русалка». Хрусталь, гравировка. Гусевский хрустальный завод.
Советское стекло: А. М. Остроумов. Декоративные вазы «Аметист» и «Сатурн». Хрусталь. 1963. Ленинградский завод художественного стекла.
Советское стекло: Е. М. Щапова. Комплект для вина «Нектар». Бесцветное стекло, роспись золотом и люстровыми красками. Начало 1970-х гг. Завод «Красный май».
Советское стекло: Б. А. Смирнов. Прибор для вина. Хрусталь. 1961. Ленинградский завод художественного стекла.
Л. К. Тиффани. Ваза. 1895. США. Музей художественной промышленности Северной Норвегии. Тронхейм.
Ф. Земек. Ваза. Гутное стекло. 1958. ЧССР.
К. Дорш. Бокал с крышкой. Бесцветное стекло, гравировка. 1712. Нюрнберг. Музей Кестнера. Ганновер.
Ваза. Авторы проекта А. Кюне и Йозеф фон Сторк, гравировка К. Пич. 1875. Богемия. Собрание И. и Л. Ломбер. Вена.
Ремер. Гравировка. 1621. Голландия. Государственный музей (Рейксмюсеум). Амстердам.
Ваза для фруктов и салата. Хрусталь, алмазное гранение. Конец 18 в. Англия или Ирландия. Музей Виктории и Альберта. Лондон.
Флакон. Филигрань. Середина 16 в. Венеция. Эрмитаж. Ленинград.
Амфора. Голубое стекло с наплавленным белым декором. 1 в. Древний Рим. Музей искусства. Толидо (шт. Огайо, США).
Чаша. Сине-фиолетовое стекло. 11—12 вв. Византия. Сокровищница собора Сан-Марко. Венеция.
Ваза. Непрозрачное стекло. 16—14 вв. до н.э. Древний Египет. Британский музей. Лондон.
Стеклянный светильник для мечети, покрытый эмалью и золочением (Сирия). Около 1309—10. Виктории и Альберта музей. Лондон.
В. С. Муратов. «Конь». Хрусталь. 1968.
Бокал. Венецианское стекло. 17 в. Эрмитаж. Ленинград.
Б. А. Смирнов. Декоративный сосуд «Тройник». Из сервиза «Праздничный стол». 1966—67. Цветное выдувное стекло. Музей керамики и «Усадьба Кусково XVIII века». Москва.