• Плоски
• Декоративни

Стъклото - история, обработка и експлоатация

   Естествени стъкла, като обсидиана, се използват още през каменната епоха. За първи път производство на стъкло е документирано в Египет около 2000 пр.н.е., когато стъклото за пръв път е използвано като глазура за керамика и други предмети. През 1 век пр.н.е. се появява техниката на духаното стъкло и дотогава крайно редките и ценни предмети стават много по-обичайни. В Римската империя вече се произвеждат много предмети от стъкло, най-вече вази и бутилки. Ранните стъкла са доста зелени, поради железните примеси в пясъка, използван при производството им. По същата причина и съвременните обикновени стъкла имат лек зелен оттенък.

   Стъклени предмети от 7 и 8 век са открити на остров Торчело, близо до Венеция. Те представляват важна връзка между римската епоха и по-късното значение на града за производството на този материал. Около 1000 в Северна Европа е направено важно техническо нововъведение, когато натриевият карбонат е заменен с много по-достъпен материал, калиевия карбонат, получаван от дървесна пепел. От този момент северното стъкло се различава чувствително от произведеното в Средиземноморието, където натриевият карбонат остава в масова употреба.

   През 11 век в Германия се появява нов начин за производство на плоско стъкло. Материалът се издухва в сферична форма, сферите се въртят, за да се получат цилиндри, а те от своя страна се разрязват и все още горещи се изправят в плоска форма. През 13 век тази техника е доведена до съвършенство във Венеция.

   До 12 век оцветените стъкла (т.е. стъкла с оцветяващи примеси, обикновено метали) не се използват широко.

   От 10 век Венеция се превръща в център на производството на стъкло. Разработени са много нови техники и градът става център на печеливша експортна търговия със съдове за хранене, огледала и други луксозни предмети. Венецианското стъкло е високо ценено между 10 и 14 век, защото венецианците успяват да запазят коронния процес в тайна. Постепенно някои венециански стъклари се преселват в други части на Европа и стъкларството се разпространява заедно с тях.

   Коронният процес се използва до средата на 19 век. При него около 4 кг разтопено стъкло се въртят на края на прът, докато се изравнят в диск с диаметър около 1,50 м. След това дискът се нарязва на панели. Около 1688 е разработен метод за изливане на стъклото, което разширява употребата на материала. Изобретяването на стъклената преса през 1827 позволява масовото производство на евтини стъклени предмети. В началото на 20 век Уилям Бленко изобретява цилиндричния метод.

   Стъклото, в чистата си форма, е прозрачен, относително здрав, твърд, по същество инертен и биологически неактивен материал, който може да бъде оформен в много гладка непропусклива повърхност. Тези качества водят до множество употреби на стъклото. Стъклото обаче е крехко и се чупи на остри парчета. Тези свойства могат да се модифицират или дори да се променят напълно с добавянето на други съставки или чрез топлинна обработка.

   Стъклата са хомогенни аморфни материали, произвеждани обикновено при бързо охлаждане на подходящ разтопен вискозен материал, при което не се оставя време за образуването на подредена кристална решетка. Стъклата могат да бъдат направени от много материали, въпреки че обикновено се използват само няколко вида.

   Едно от най-очевидните качества на обикновеното стъкло е, че то е прозрачно за видимата светлина (не всички стъкла са такива). Прозрачността се дължи на липсата на атомни преходни състояния в спектъра на видимата светлина и на факта, че това стъкло е хомогенно във всички мащаби, по-големи от приблизителната дължина на вълната на видимата светлина (нееднородностите предизвикват разсейване на светлината, нарушавайки преминаването на образа). Молекулната структура на обикновеното стъкло не позволява на по-голямата част от светлината с дължина на вълната по-ниска от 400 нанометра (ултравиолетовата светлина), да преминава през него. Това ограничение е неприемливо за някои приложения и са разработени специални видове стъкло, позволяващи преминаването на ултравиолетова светлина.

   Стъклото може да бъде произведено толкова чисто, че стотици километри стъкло остават прозрачни за инфрачервени вълни в кабелите с оптични влакна.

   Освен содата и варта, повечето обикновени стъкла съдържат и други добавки, изпозвани за изменение на свойствата им. Оловното стъкло е по-блестящо, заради повишения показател на рефракция, а бор се добавя, за да се променят термичните и електрическите свойства, както в Пирекс. Добавянето на барий също повишава показателя на рефракция. Ториевият оксид придава на стъклото много висок показател на рефракция и се използва при производството на висококачествени лещи. Големи количества желязо се добавят в стъкла, абсорбиращи инфрачервената светлина, като топлинни филтри на кинопроектори, а церий се изполва в стъкла, абсорбиращи ултравиолетова светлина (биологически опасна йонизираща радиация).

   Метали и метлани оксиди се добавят към стъклото при производството му за промяна на цвета. Манганът се добавя в малки количества, за да премахне зеления оттенък, предизвикван от желязото, или в по-висока концентрация, за да придаде на стъклото аметистово оцветяване. Както и манганът, селенът може да се използва в ниски концентрации за обезцветяване на стъклото или в по-високи за придаване на червеникав цвят. Ниски концентрации на кобалт (0,025 до 0,1%) водят до синьо стъкло. Калаен оксид с антимонов и арсенов оксид създават матово бяло стъкло, използвано за пръв път във Венеция за производството на имитация на порцелан. 2 до 3% меден оксид оцветяват стъклото в тюркоазено. Чистата мед създава много тъмно червено матово стъкло, което понякога се използва като заместител на златното рубинено стъкло. Никелът, в зависимост от концентрацията, предизвиква синьо, виолетово и дори черно оцветяване. Добавянето на титан създава жълто-кафяво стъкло. Златото, в много ниски концентрации (около 0,001%), придава на стъклото цвят на рубин, а в още по-малко количество — по-слабонаситен червен цвят, често наричан „боровинков“. Уранът (0,1 до 2,0%) придава на стъклото флуоресцентно жълт или зелен цвят. Радиоактивността на урановото стъкло обикновено не е опасна, но при стриване на прах, например при полиране с шкурка, вдишаният прах може да бъде канцерогенен. Сребърните добавки (особено сребърният нитрат) предизвикват цветове от оранжево-червено до жълто. Начинът на нагряване и охлаждане на стъклото може значително да повлияе на цветовете, предизвиквани от тези добавки. Протичащите химични процеси са сложни и не напълно изяснени. Често се изобретяват нови оцветени стъкла.

   Понякога стъклото се получава естествено от вулканична лава. Това стъкло се нарича обсидиан.