玻璃制造技术的发展历史

古代世界

玻璃作为一个独立的对象(主要是珠子)可以追溯到大约2500年公元前。也许是在美索不达米亚了之后埃及。玻璃器皿出现约1450公元前,统治时期图特摩斯三世18法老王朝埃及。一个玻璃瓶子轴承图特摩斯的象形文字大英博物馆在伦敦。从美索不达米亚和埃及,使用基本soda-lime-silica玻璃制造技术的发展作文沿着海岸前往腓尼基,现在的黎巴嫩。从艺术传播到塞浦路斯,希腊,由9世纪公元前,意大利半岛。征服后亚历山大大帝在4世纪公元前,玻璃制造技术传播到东方,包括印度次大陆。玻璃珠和手镯印度教的特征文化约200公元前被发现在Nevasa发掘。玻璃制造商在叙利亚繁荣在这段时间里,专门从事普通碗单一颜色。

在亚历山大约100公元前的玻璃工艺(“千花”)过程进行开放烧杯和浅盘子了。在这一过程中形成的核心,也许泥,拐杖有色玻璃的部分连接。核心和手杖放在外部模具保持形状玻璃融合在一个烤箱。把模具和核心,后地面光滑的玻璃表面。横截面的彩色棒显示惊人的马赛克的效果。

在基督纪元的开始,腓尼基人学会了如何玻璃吹制吹铁。铁是铁吹灰管约1.5米(5英尺)长,一端喉舌和旋钮举行软玻璃另一端。blob的熔融玻璃收集旋钮,滚成一个合适的形状在平坦的表面铁或石头称为乳光玻璃板。可以被在一个形状模具或在空中自由偶尔再热。一个固体铁棒称为铁棒是用于包装,旋转,或夹玻璃复杂性。处理、茎或底部时也可以融合到船。

的罗马人和埃及人可能与地面贝壳为原料混合砂用于硅石灰和硬木灰苏打水的来源。他们还展示了惊人的技能在他们使用的方式金属colorizers氧化物。非常小的氧化物含量的差异可以极大地影响最终的彩色玻璃;但是颜色和色调复制一次又一次以惊人的一致性。铜被用于制造绿色玻璃和宝石红色;铁生产黑色,棕色和绿色;锑、黄色;锰是用来让紫色和紫水晶玻璃。一个不透明的白色的玻璃,由使用锡在玻璃浮雕,是重要的工作,而著名的波特兰的花瓶,在1世纪的罗马,是一个突出的例子。这个花瓶,一层白色的玻璃被叠加在一个深色的材料然后雕刻,刺穿,切掉离开白色人物救援在较暗的背景下。

罗马的尝试平板玻璃通过浇注板(约12毫米¹/₂英寸)厚是无报酬的。适当的透明度不能通过这种方式没有研磨和抛光铸造材料;缺乏透明度和遇到的困难在做任何但小窗格用这种方法导致的引入彩色玻璃窗户,首先使用的东罗马帝国早在12世纪。

的中世纪和文艺复兴时期的

玻璃制造术技能在欧洲拒绝后广告200;大约一千年,标准仍远低于那些罗马人。文章的范围,以及材料的质量很差;劣质的玻璃颜色和条纹和泡沫。彩色玻璃窗,开始出现在欧洲的新哥特式教堂在12世纪达到了全部光彩在13和14世纪。许多了颜色的方法融合玻璃表面的污渍。清楚,然而,无色玻璃被证明很难实现。

玻璃制造技术的发展技能的真正复兴在欧洲来的威尼斯通过与东罗马帝国(拜占庭)。的威尼斯人发现和创新自己的学习,例如,消除所有意外colorizers从玻璃熔体通过添加软锰矿锰的矿物称为玻璃制造商的肥皂。自然结果是灰色的玻璃,整体透明度的甚至不到,否则略有色玻璃。然而,只要大量的原始彩色化和解药小和成品的厚度是轻微的,透明的损失是明显低于不受欢迎的颜色。

威尼斯人最终重建所有罗马人的技能。他们的产品和他们的秘密被追捧,规定通过了禁止移民的工人。玻璃器皿,据说超过一公里长,全部搬到慕拉诺岛在1291年由于火灾造成的。大部分的玻璃生产钠钙玻璃。满意在大多数情况下,因为它的化学性质很稳定合理的硬度、碱石灰玻璃也容易。温和软化温度很可行的,它可以是容易resoftened多次完成一篇文章如果有必要。最重要的是,其生产所需的材料丰富:沙子和石灰岩无处不在的,纯碱是容易获得的硬木森林也提供了燃料炉。可取的但稀缺材料包括钾肥,燃烧产生的海藻和上面的威尼斯人青睐的纯碱,煅烧和碎河鹅卵石(选择他们的白度),多数意大利玻璃制造商倾向于共同的沙子。

到15世纪,威尼斯人已经学会了做一个好水晶被称为威尼斯而且。美丽的有色眼镜和装饰技术,如镀金,也发达。威尼斯人酒店产品是出口到欧美拜占庭式的帝国。1453年君士坦丁堡被土耳其人后,然而,威尼斯玻璃贸易下降了。从威尼斯玻璃制造商移民,帮助其他欧洲人建立自己的玻璃房子(参见图13)。德国和波希米亚人集中的制备和选择更新、更纯的原材料。玻璃质量改进的低铁钾盐和纯净石英。到1680年,波西米亚“水晶”——基本上钾钙玻璃是发达。1674年乔治Ravenscroft伦敦进行了“弗林特”玻璃,铅-水晶组成由煅烧燧石和钾肥的一大部分。通过使用15%氧化铅,石英鹅卵石进口阿宝河在意大利,和纯净钾肥,他产生了一种好,玻璃光泽,柔软到可以切割和雕刻容易和更大的折射权力比普通的钠钙玻璃。到本世纪末,有11个房子在伦敦生产含铅水晶。在同一时期,约翰·Kunckel在德国开发了一种可靠的生产配方宝石红色的玻璃使用氯化金。黄金是溶解在王水和混批,然后融化,形成,随后加热红宝石色的降水“罢工”。Kunckel也开发了一种磷酸蛋白石玻璃,也叫瓷玻璃或Milchglas通过添加烧骨或角,碱石灰批。

科学在玻璃制造技术的发展

18、19世纪的化学革命带来了更大的玻璃制造技术原理的理解。1807年约翰,道尔顿的原子理论出版了。系统的发展定量化学分析1808年由乔恩·雅各布·贝采里乌斯,其次是化学公式和化学方程式,建立大规模工业做出了很大贡献提纯原料的供应。例如,索尔维过程生产纯碱在比利时成立于1863年。此外,简洁的发展化学术语的删除模棱两可以前的工作特点和混乱。法国化学家Jean-Baptiste-Andre杜马斯了1830年的耐用性soda-lime-silica玻璃最大化时的比例三1:1:6;这就是现代soda-lime-silica组成。

1932年诗人Zachariasen发表玻璃的原子排列,经典论文,也许最任何出版工作对玻璃的影响科学。Zachariasen的工作放在玻璃结构及其关系的理解在现代的基础成分。他的原子结构理论的原则中概述部分玻璃的形成。

玻璃融化

早期的玻璃,整个开发过程坩埚材料是天然粘土。古埃及坩埚从约1370公元前测量只有几厘米深,有大量的碱和镁铁氧化物和6到8%。这样一个坩埚几乎不能承受现代融化温度的1100°C (2000°F)和更高,他们最有可能被污染的玻璃和铁。吹的发现铁的发展锅炉,即使到今天几乎保持不变。锅的熔炉塑料生粘土混合物混合消除泡沫。锅楼是第一,前胎侧和侧孔的封面是补充道。

区分炉是由第九和第十世纪。在这些炉木大火烧毁了在一个较低的隔间里,直接下一个隔间,玻璃熔炉。形成产品中慢慢降温了然而,第三个隔间上方或侧面。许多早期的设计草案未能认识到需要空气。在17世纪晚期,锥形,或“英语,出现“玻璃熔炉使用煤炭作为燃料。锥上升高达35米,直径10到12米。在这些炉,覆盖了玻璃熔化锅放在中间水平略低于地面,隧道和地下高速向上的空气草稿。更高的温度可以达到这样的设计。

在19世纪中叶,理解的热力学第一定律(即等效功和热),程序热量再生建立了。首创的兄弟弗里德里希和威廉西门子、与兄弟在英国约1860的机会,regenerator-equipped锅炉消耗只有十分之一的旧炉的燃料。1867年,弗里德里希•西门子,汉斯他已故的哥哥的工作工厂在德累斯顿,蒙古包。一天,成功地转换柜连续交叉射击炉配有蓄热室。坦克是由2.3米,7.5米的玻璃深度50厘米(20英寸)。炉有三个chambers-melting、精炼和working-separated除以墙壁。需要获得更高的耐化学腐蚀性,熔融玻璃是公认的:粘土高alumina-to-silica比率,以最小的杂质,接触的玻璃被推荐区以及炉。七十五年后,在1942年,电动-弧熔铸耐火材料成为商业available-particularly扎克耐火材料(硅35%氧化锆、氧化铝53%,和12%)由戈登Fulcher康宁玻璃作品在纽约。这些耐火材料表现出极高的电阻腐蚀在连续接触玻璃在高温和当前铺平了道路技术。

容器使

虽然玻璃容器葡萄酒和啤酒可能是1600岁,他们大部分的使用只在17世纪晚期开始。在美国、大规模的生产瓶开创了卡斯帕威于1739年在他的吗新泽西工厂。在1770年代碳酸化作用开发过程生产软饮料,所以开始一个全新的灌装行业。在1851年伟大的展览在水晶宫在伦敦,一百万“流行”瓶被消耗。第一个啤酒巴氏杀菌在玻璃生产于1870年在哥本哈根。巴氏灭菌法牛奶紧随其后。

成型的容器上的螺纹是约翰·梅森在1858年发明的。“press-and-blow”过程的原则让广口瓶被菲利普Arbogast显示在美国在1882年,和“blow-and-blow”流程进行细颈容器被霍华德阿什利。1885年在英格兰证明。这些过程采用手工交付;全自动罐由suction-and-blow形成过程是完善由迈克尔•欧文斯在1895 - 1917年期间在托莱多(俄亥俄州)玻璃公司,后来成为了欧文斯瓶机公司。自动single-gob馈线开发在1919 - 22的卡尔Peiler Hartford-Fairmont公司在康涅狄格州。全自动机器之后,真正的崎岖的幸存者,利用全自动采空区交付最大的多功能性,是个人部分或者是,机发明的亨利在哈特福德1925年帝国公司炉火。

平板玻璃

的罗马人也许是第一个开发平板玻璃用作吗窗户:一个更衣室窗口青蓝色,最有可能获得的铸件,在庞贝古城的废墟中被发现。在中世纪皇冠过程让窗户玻璃是由诺曼人。大量的玻璃被搜集和吹成一个全球的最后吹铁和乳光玻璃板圆锥形。铁棒杆连接到另一端,吹铁被破解掉,留下一个锯齿状的。玻璃工人然后把全球的“荣耀洞”(口腔)炉、加热它,同时旋转防止下垂。在某种程度上,离心力导致全球闪存磁盘的一个公寓,它大而继续旋转。冷却后,磁盘铁棒杆被破解了。这样的玻璃并不是真正的平。磁盘非常不均匀,厚的中心和附近的同心圆形波;中间是结节骨折,或皇冠,标志着铁棒前附件的地步。磁盘直径约1.5米以上是不实用。

大多数中世纪的从教堂的窗户广泛的玻璃。在这个过程中,继续练习变化到20世纪初,一个大圆柱,直径50厘米,长175厘米,是由重复收集、吹、摆动。圆柱体缝当寒冷和逐渐打开了温和加热成为平(见图13)。玻璃制成的这个过程是奉承冕牌玻璃和没有中间的皇冠;此外,它可以在更大的块。的使用压缩空气在1900年代早期允许钢瓶被多达75厘米直径和9米长。

尽管其优势冕牌玻璃,广泛的玻璃表面波度和厚度的变化。更高程度的平坦,玻璃就得投(一般在钢表)和滚动。演员盘子随后地面和抛光。在Bicheroux过程,介绍了德国在1920年代,大约一吨的玻璃在一锅融化,抬到桌子,倒通过一对滚轮。滚床单减少了所需的磨平面度。

两个连续平板玻璃机器介绍了20世纪updraw机,由埃米尔Fourcault比利时;和欧文·伯恩的机器,在西弗吉尼亚州查尔斯顿Libbey-Owens玻璃公司研制的。,美国的弗克法,一到所有钢网诱饵被引入熔融玻璃炉的工作结束。冷却的玻璃坚持诱饵和水冷管之间向上拉,固化板边缘。床单被笼罩在nonchilling石棉辊的边缘,拉远了画塔。柯尔伯恩从造纸机器借了它的设计过程。表绘制垂直于玻璃表面,但只有几米上升后,慢慢弯下腰一个抛光镍合金辊水平,最终进入退火窑旅行。

在科尔伯恩Fourcault和过程中,玻璃上有起伏造成的拉和盘车装置。此外,玻璃床单,像所有平眼镜由早期的过程,必须为光学地面和抛光清晰。的发展双胞胎研磨和抛光机在1935年皮尔金顿兄弟在唐卡斯特,Eng。,使板是由水平流过双辊在线然后地面和抛光过程。最后,花了七年的发展在阿拉斯泰尔·皮尔金顿1959年推出浮法玻璃过程,完全消除了需要研磨和抛光。(浮过程中描述玻璃形成:平板玻璃)。进一步发展,electro-float过程,介绍了1967年,成为可能植入铜和其他金属使用锡离子的上表面玻璃电极底部和固定铜(或其他金属)电极顶部的浴一半下来。

光学玻璃

直到19世纪中叶,光学玻璃质量可靠是罕见的。然而,从1850年代开始,机会兄弟工厂在英格兰成功地生产各种光学眼镜使用melt-stirring过程。事实上,的一个亮点1851年伟大的展览是一个磁盘的均匀重火石,29英寸直径2.25英寸厚,由兄弟的机会。光学玻璃的工作也开始了卡尔蔡司在耶拿,蒙古包。在1846年,。从1880年代开始,汇集了蔡司的合作(乐器制造商),恩斯特阿贝(物理学家),奥托Schott(化学家)为光学玻璃行业带来了奇迹。的耶拿玻璃作品成为眼镜玻璃空白的主要供应商,显微镜,望远镜,照相机和望远镜。不过,空白必须地面和抛光玻璃透镜的处方。

在第一次世界大战从德国,供应中断,光学玻璃突然变成了一个战略物质。盟国政府资助的光学玻璃制造设施的扩张机会兄弟在英格兰和美国博士伦。随后,永久应力的生成和细的原则建立了光学玻璃的退火。1934年,在康宁玻璃作品在纽约,一个直径200英寸的硼硅玻璃镜子的海尔望远镜在帕洛马天文台在过去八个月中,是演员和退火、冷却的速度大约每天1°F。结束后第二次世界大战,连续光学玻璃电熔化过程是发达的坦克是platinum-lined和玻璃是罚款大力搅拌室。完成镜头现在可以由直接成型,研磨和抛光。