Стекло

ГЛАВA ДЕСЯТАЯ. МАШИННОЕ СТЕКЛО XX ВЕКА

Начав книгу с изложения технических вопросов, мы в таком же духе и закончим ее, посвятив последнюю главу технике машинного массового производства стеклянных изделий.

В главе, характеризующей современное состояние производства, о художественной стороне говорить почти что нечего, так как в стекольной продукции наших дней художественные изделия занимают по объему выпуска ничтожное место.

Причина этого явления лежит, конечно, не в понижении интереса к красивым вещам, а в огромном росте выпуска изделий технического назначения, к которым не предъявляется эстетических требований. Любая печь современного механизированного завода бутылочного или оконного стекла наваривает стекломассы за год, вероятно, в несколько раз больше, чем это успели сделать за три тысячи лет тридцать династий египетских фараонов.

Настоящая глава нашей книги имеет целью дать читателю общие представления о современных механизированных методах массового производства главнейших видов изделий из стекла технического и бытового назначения.

Несмотря на огромное разнообразие по форме и величине изготовляемых стеклянных изделий, схемы технологических процессов предприятий, где эти изделия производятся, в общем довольно однотипны. На каждом современном стеклозаводе мы имеем обширный, хорошо механизированный составной цех, в котором приготовляется шихта, имеем большую ванную печь непрерывного действия с несущественными изменениями для каждого вида продукции и, наконец, стеклоформующие машины, своеобразные для каждого отдельного вида продукции.

Собственно говоря, в кинематической схеме и конструктивных особенностях этих машин и заключается основное принципиальное различие между отдельными видами современного массового стекольного производства.

Пожалуй, единственное исключение из этого правила составляет производство полированного листового стекла, где самой важной частью технологического процесса следует считать последний этап, заключающийся в холодной абразивной обработке листов стекла на сложном и громоздком конвейерном агрегате.

Здесь, таким образом, технологический процесс строится не по трех-, а по четырехступенной схеме: приготовление шихты, варка, формовка и холодная обработка.

При описании того или иного вида стекольного производства мы не будем останавливаться на первых двух этапах, т. е. на приготовлении шихты и на варке стекла, так как они, во-первых, однотипны во всех случаях, а во-вторых, достаточно охарактеризованы нами в первой главе.

Мы будем обращать все наше внимание на третью стадию — на процессы формования изделий и на механизмы, для этого предназначенные.

Начнем с одного из самых важных стекольных производств, обслуживающих, пожалуй, наиболее насущные потребности человека, а именно — с оконного стекла.

При изложении картины развития стекольной промышленности нам уже приходилось сталкиваться с вопросом об оконном стекле, и мы не раз убеждались, что, несмотря на успехи в других отраслях стеклоделия, иногда очень сложных и требовавших большого уменья, изготовление обыкновенного листового стекла, необходимейшей принадлежности минимально комфортабельного человеческого жилья, никак не удавалось. Люди вынуждены были до конца средневековья довольствоваться всевозможными неполноценными заменителями, вроде слюды, бычьих пузырей, промасленных тканей и т. п.

Впервые оконное стекло появляется на рубеже старой и новой эры летосчисления у римлян. Оно изготовлялось путем отливки в виде листов толщиной около 1 см и площадью до 0,5 кв. м не было прозрачным, так как одна сторона его, прилегавшая к форме, получалась шероховатой. Форма имела вид противня или поддона и, по всей вероятности, была сделана из глины, смешанной с песком. Подтверждением этому могут служить отдельные песчинки, приставшие к шероховатой поверхности стеклянных пластин, отливаемое в глиняных формах, после охлаждения обычно растрескивается на мелкие части по причине трудности согласования коэффициентов теплового расширения стекла и огнеупора. Из этого затруднения выходили тем, что извлекали отлитые плиты из форм еще в горячем состоянии, пока стекло сохраняло свою пластичность. Об этом с очевидностью свидетельствуют сохранившиеся на гладкой поверхности листов следы от острых инструментов, при помощи которых производилось извлечение отливки из формы.

Разработанный римлянами метод изготовления чистового стекла получил распространение в западноевропейских колониях Рима и на Востоке. Осколки подобных стекол находят и на Черноморском побережье. Однако после падения Западной Римской империи следы использования этой технологии исчезают, и начальный период средневековья, по-видимому, совсем не знает оконного стекла.

Листовое стекло, вставляемое в окна, вновь появляется через несколько веков; должно быть, раньше стали изготовлять оконное цветное стекло и лишь потом бесцветное. Подобная последовательность объясняется том, что получение бесцветного стекла требует довольно высокого уровня культуры стекловарения. Оно связано прежде всего с уменьем очищать от загрязняющих примесей сырые материалы, в первую очередь песок и огнеупорную глину, служащую для изготовления стекловаренного горшка. Особенную опасность представляют здесь окислы железа, являющиеся обычными спутниками природных минеральных веществ. Присутствие в составе стекла ничтожных примесей железа, в количестве хотя бы 0,03-0,05%, уже окрашивает стекло в грязно-зеленоватый цвет. В цветном же стекле этот неприятный оттенок почти не заметен.

Вот почему совершенно бесцветное, прозрачное стекло сделалось широко доступной продукцией значительно позже того, как люди научились варить цветное стекло.

Однако появившееся в средние века оконное стекло представляло собой еще большую редкость и применялось лишь для парадных зданий общественного назначения, главным образом храмов. Об использовании цветного или бесцветного стекла для жилищ широких масс населения не могло быть и речи в течение еще многих веков.

Средневековое листовое стекло по технологии изготовления в корне отличалось от древнеримского. Оно получалось не отливкой, а выдуванием.

Первоначально обычными приемами этого метода изготовляли шарообразную заготовку, которая путем раскатывания на плитке и размахивания преобразовывалась в сосуд цилиндрической формы. После охлаждения такого изделия дно и верхняя часть его, которой оно соединялось с выдувательной трубкой, отрезались. Оставшийся открытый с двух концов цилиндр надрезался острым краем какого-нибудь твердого минерала по всей своей длине и укладывался на ровную глиняную плиту в особую, так называемую «правильную» печь. Здесь при постепенном разогревании и разравнивании деревянной гладилкой цилиндр распрямляли в плоский лист.

Стекло получалось довольно тонким, листы выходили очень небольшого размера, качество самой стекломассы было невысоким и характеризовалось значительным количеством пузырей и свилей. Поверхность листа, обращенная к глиняной плите, была неровной.

Приблизительно так изобразил производство цветного стекла монах Теофил в своем трактате, написанном в XII в.

Однако этот новый технологический процесс не способствовал более широкому распространению оконного стекла среди населения. Стекло по-прежнему оставалось остро дефицитным товаром и применялось в редчайших случаях, почти исключительно при строительстве церквей. Крупнейшие представители феодальной знати продолжали мерзнуть в своих замках с незастекленными окнами, а простые люди удовлетворялись промасленной бумагой или бычьим пузырем. Слюда была тоже большой редкостью и ценилась очень дорого.

Одновременно с этим, описанным Теофилом методом выделки листового стекла существовал еще один, третий по счету. На нем мы уже останавливались в главе, посвященной стеклоделию Киевской Руси. Там мы указывали, что на территории древнеславянского государства находят многочисленные фрагменты кругов из тонкого, хорошо проваренного стекла. Диаметр этих кругов колеблется около 200-250 мм. Кромка их всегда аккуратно заделана, чем значительно повышается прочность изделия. Обстановка, в которой фрагменты этих изделий находились, не оставляла сомнений в том, что они служили для остекления окон крупных зданий общественного назначения. Для этого в деревянных щитах, вставлявшихся в оконные проемы, проделывались круглые прорези.

По-видимому, так был остеклен храм Киевской Софии и многие другие церкви домонгольской Руси.

Можно утверждать, что при изготовлении стеклянных кругов пользовались также приемами выдувания. Процесс, вероятно, сводился к следующему.

Набирали порцию стекла на трубку, приготовляли баночку обычной формы и при помощи известных приемов ручного выдувания преобразовывали ее в воронкообразный сосуд с очень широким плоским дном, кромка которого была аккуратно завернута. Полученное изделие представляло собой не что иное, как обычную, воронкообразно суживающуюся кверху ножку средневекового сосуда, только значительно большей величины.

Такие ножки, нижняя (плоская) часть которых есть точное подобие вышеуказанных круглых оконных стекол, мы можем во множестве видеть на средневековых бокалах и кувшинах.

После того как заготовка была изготовлена, оставалось лишь отделить дно от верхней, воронкообразной части, соединявшей изделие с выдувательной трубкой. Это, по всей вероятности, делали после охлаждения изделия путем «отшибания», т. е. прикосновения к горячему стеклу мокрой железной полосой.

Иногда высказываются предположения, что добываемые киевскими археологическими раскопками круги оконного стекла изготовлялись так называемым «лунным» способом, о котором мы будем говорить дальше. Но это предположение едва ли основательно, поскольку в центре кругов не наблюдается утолщений, характерных для этого способа.

Итак, мы видим, что и третий, только что описанный нами способ выделки оконного стекла использовался лишь в исключительных случаях — для застекления парадных зданий общественного назначения. Широкие же слои населения продолжали обходиться без оконного стекла.

Проблема оконного стекла как широко доступного материала не была решена до конца XVI в. Еще в середине этого столетия во дворцах королей Франции употреблялись для окон промасленное полотно и бумага. Лишь сто лет спустя во дворце Людовика XIV было применено стекло в виде маленьких квадратиков, вставленных в свинцовый переплет. Сохранился документ, из которого следует, что в 1700 г. в замке герцога Нортумберлендского (Англия) во время отсутствия хозяина вынимались все стекла, чтобы их случайно не разбило ветром.

Проблема остекления жилья продолжала сохранять свою остроту до конца средневекового периода, когда начал широко применяться лунный способ изготовления листового стекла, впервые предложенный еще в XIV в.

Нам приходилось вскользь упоминать об этом методе в предыдущих главах. Остановимся несколько подробнее на его сущности.

В основу способа положен принцип выдувания (рис. 350). Мастер набирает на трубку за несколько приемов большое количество стекла и выдувает толстостенный шар (позиция а), которому посредством обычных манипуляций придает сплющенную форму (позиция б). Затем он прилепляет «понтию» и «отшибает» заготовку от трубки (позиция в). После этого прибегают к оригинальному приему, в котором состоит все своеобразие лунного способа.

Заготовку начинают вращать с возрастающей скоростью вокруг ее оси. Вследствие постепенно развивающейся центробежной силы она все более и более раскрывается, пока, наконец, не принимает форму совершенно плоского диска толщиной около 2-3 мм и диаметром, доходящим до 1,5 м (позиции г-ж). После отделения от понтии (позиция з) и отжига в особой печи такие круги поступали к потребителю.

Рис. 350. Схема ручною производства оконного стекла лунным способом

Понятно, что больших стекол из таких кругов не удавалось вырезать, так как в центре каждого круга находилось утолщение («пупок»), представлявшее собой след от понтии. Характерным признаком оконных стекол, полученных лунным способом, были отчетливо видимые концентрические волны. Такие волны свойственны всем плоскодонным сосудам, получаемым методом выдувания, в том числе и оконным стеклам, изготовлявшимся в домонгольской Руси.

Лунный метод производства листового стекла, после того как он был окончательно освоен, в первый раз удовлетворительно разрешал проблему застекления жилищ широких слоев населения. Листовое стекло сделалось доступным материалом.

Но этому методу не суждено было удержаться надолго, и уже в начале XVIII в. он начал вытесняться гораздо более совершенным, так называемым «халявным» методом, который в течение двух столетий безраздельно господствовал во всем мире как единственный процесс, обеспечивавший получение доброкачественного и дешевого оконного стекла.

Любопытно отметить, что халявный метод, в сущности, был открыт очень давно, веков за шесть до того, как он получил столь широкое распространение. Еще монах Теофил описал его, рассказывая о производстве витражного стекла. Но в то время этот метод не был еще достаточно разработан. Судя по сохранившимся образцам средневековых витражей, он давал только очень небольшие листы неоднородной толщины и с неровной поверхностью. Применялся этот способ главным образом при изготовлении цветного стекла, и лишь позднее, когда научились обращать должное внимание на чистоту исходных материалов, начали выпускать листовое бесцветное стекло относительно чистых оттенков. Это стекло, покрытое живописью, иногда включалось в витраж наряду с окрашенными стеклами, всегда занимавшими доминирующее положение.

Как известно, этот древний способ, представляющий собой начальный вариант халявного производства листового стекла, не получил в свое время широкого распространения. Стекло, являвшееся продукцией этого довольно трудоемкого производственного процесса, получалось в виде небольших листов и обходилось дорого.

Новый халявный способ, введение которого в XVIII в. сопровождалось столь знаменательным успехом, представлял собой значительно более усовершенствованный вариант, приспособленный к массовому производству.

Заслуга этого достижения, по-видимому, принадлежит венецианцам. Известно, что они на протяжении XVI столетия упорно трудились над усовершенствованием старого халявного метода, стремясь обеспечить свое зеркальное производство листами стекла больших размеров. Практических результатов удалось достигнуть к середине XVII в.: во Франции силами муранских мастеров строится первый завод, выпускающий относительно большие зеркала из дутого стекла. Принципиально этот вопрос был, вероятно, разрешен несколько раньше, так как правительство Венеции уже в 1605 г. выдает одному из мастеров Мурано разрешение на реализацию его изобретения, заключавшегося в коренном усовершенствовании старого халявного метода.

Основным отличием нового метода явилось приспособление его к более крупным масштабам как в отношении величины выпускаемых листов стекла, так и в части производительности процесса.

Размеры изготовлявшихся листов были доведены до 2-2,5 кв. м. Вес порции стекла, набиравшейся на конец выдувательной трубки, доходил до 15-20 кг. Для раздувания цилиндра длиной около 2 м мастеру не хватало воздуха в легких, поэтому прибегали к помощи центробежной силы, раскачивая стеклянные халявы в глубоких щелеобразных ямах, которые устраивались около каждого рабочего места. А чтобы предохранить мастера, размахивающего полуторапудовым грузом, от падения в яму, его привязывали цепью к столбу.

Особые меры были приняты и для повышения качества продукции. Сторона стекла, обращенная к плите, на которой цилиндр расправляли в плоский лист, получалась теперь очень ровной и гладкой, так как огнеупорная плита, или «разводная лава», как ее называли, подвергалась тщательной шлифовке тонкими песками.

На рис. 351 схематически показаны главнейшие этапы выработки листового стекла по халявному способу. Все стадии раздувания цилиндра представлены достаточно наглядно и пояснений не требуют, кроме одной: на рисунке видно, что к нижнему сферическому концу цилиндра прикреплен какой-то комочек. Это — комочек горячей стекломассы. В соответствующий момент он прилепляется к цилиндру с единственной целью образовать в нем отверстие для окончательной отделки нижней части халявы. Производится это следующим образом. Горячий комок стекла вызывает местный разогрев сферического дна цилиндра, вследствие чего стекло в этом месте становится более мягким. Тогда наружный конец трубки плотно закрывают пальцем и конец цилиндра всовывают в отверстие печи. Находящийся в халяве воздух стремится расшириться, но цилиндр плотно закупорен, и давление в нем повышается до тех пор, пока стенка не прорвется в самом слабом месте, т. е. около прикрепленного комочка стекла. В образовавшееся отверстие вводят ножницы, которыми вырезается правильное круглое отверстие, после чего халяве придают быстрое вращательное движение вокруг ее оси. В результате действия центробежной силы нижняя кромка халявы развертывается, как показано на рисунке, в правильную цилиндрическую поверхность, образующую продолжение корпуса халявы.

Последние позиции рисунка показывают, как халява отрезается и расправляется на разводной лаве в печи.

Рис. 351. Схема ручного производства оконного стекла холявным способом

Новый усовершенствованный халявный способ получения оконного стекла давал по сравнению со всеми прежними методами продукцию значительно лучшего качества и по гораздо более низкой цене. С этих пор оконное стекло становится в быту широких слоев населения обычным предметом. Проблема рационального заполнения оконных проемов была решена окончательно.

Это произошло, как мы видим, совсем недавно, всего лишь в начале XVIII в.

Так закончился двухтысячелетний период борьбы человека за светлое и теплое жилье, период, в течение которого пять раз сменялись способы производства листового стекла и ни один из них не мог удовлетворить своему назначению, несмотря на то, что в других разнообразных отраслях стеклоделия уже давно имелись выдающиеся достижения.

Затянувшийся вопрос как будто нашел свое окончательное решение. Модернизированный халявный метод, видимо, отвечал всем требованиям и распространялся с необыкновенной быстротой.

Но в это время человечество уже двигалось стремительными шагами навстречу замене ручных приемов производства механической силой, и омоложенный халявный метод, только что получивший всеобщее признание, принужден был начать отступление перед надвигавшимся новым механизированным методом, рожденным XX веком и разрешившим проблему изготовления тонкого листового стекла с невиданным совершенством.

В настоящее время халявный способ сохранился лишь для тех случаев, когда производство не носит массового характера, а ограничивается выпуском сравнительно незначительного количества листов небольшого размера из стекла различных составов при варке в горшках, что имеет место, например, при изготовлении точных светофильтров.

Что же представляет собой распространившийся сейчас во всем мире новый механизированный метод получения тонкого листового стекла?

Приблизительно сто лет назад американец Кларк заметил, что если на поверхность расплавленного стекла положить железный стержень и начать поднимать его, сохраняя его горизонтальное положение, то за ним потянется полотнище стекла, которое, быстро остывая на воздухе, будет твердеть, образуя стеклянный лист.

Сделав это открытие, Кларк возомнил себя счастливейшим человеком, считая, что ему суждены несметные богатства. Но он жестоко просчитался. Прошло около семидесяти лет, пока его идея, здоровая в своем существе, была, наконец, реализована. Этот путь был длинен и тернист. Тратились большие средства, без устали проводились эксперименты, надежда сменялась отчаянием. Порой казалось, что затраченные усилия напрасны и поставленная задача не решима.

В мемуарах академика А. Н. Крылова где-то сказано, что в каждом деле идея — это 2%, а ее осуществление на практике — 98%. Если даже мы сделаем небольшую скидку на пристрастие Алексея Николаевича к особой выпуклости выражений и характеристик, мы все же должны согласиться, что в основном оп безусловно прав. Усилия, которые приходится затрачивать при внедрении в жизнь различных предложений и изобретений, подчас очень остроумных, во много раз больше тех усилий, которые пошли на их придумывание. Многие из нас знают на собственном опыте, какого огромного напряжения требует подчас успешная реализация на производстве результатов научных исследований.

Какие же затруднения стояли на пути осуществления идеи Кларка?

Оказалось, что стекло вытягивается вслед за стержнем, или «приманкой», как его в данном случае называют, не правильной лентой с параллельными кромками, а клиновидным полотнищем в виде треугольного флага, висящего острием книзу. Вот это-то сужение ленты стекла при вытягивании и оказалось тем затруднением, на преодоление которого пришлось затратить несколько десятилетий.

Причина такого явления лежит в ряде свойств пластичной стеклянной массы: здесь и силы поверхностного натяжения, которые стремятся сократить ширину ленты, и пластическая деформация ленты, вызванная ее растяжением, и стекание расплавленного стекла под влиянием собственного веса.

Борьба со всеми этими явлениями закончилась лишь в начале XX в., когда было найдено сразу два решения, имевших одинаковый успех и приведших к двум технологическим процессам, поделившим между собой на приблизительно равные части мировой рынок потребления листового окопного стекла.

Первое решение принадлежит бельгийскому инженеру Фурко. Он исходил из следующих соображений. Основная причина сужения ленты стекла заключена в ее растяжении. Вязкая стекломасса способна растягиваться, как всякий эластичный материал. Если мы будем растягивать в продольном направлении резиновую ленту, она в поперечном направлении будет сжиматься, становясь все уже и уже. В стеклянной ленте получается такое же явление, и ее постепенное сужение в том месте, где она выходит из поверхности расплавленного стекла, приводит к ее полному «выклиниванию», т. е. к обрыву. Следовательно, чтобы предотвратить в вытягивающейся стеклянной ленте прогрессирующее сужение, приводящее к выклиниванию, нужно, чтобы лента не испытывала растягивающих усилий в том месте, где она выходит из поверхности расплавленного стекла.

К борьбе с растягивающими усилиями в нижней части стеклянной ленты и сводилась задача, окончательно сформулированная Фурко.

Решение, к которому оп пришел, отличается необыкновенной простотой.

Фурко предложил опустить на поверхность расплавленного стекла сделанный из огнеупорной глины брус, с сквозной щелью по всей его длине. Это тело он назвал «лодочкой». Обожженная глина легче стекла, а потому лодочка плавает на его поверхности. Если начать нажимать на нее сверху, то через щель будет выдавливаться снизу вверх стекломасса и с тем большим напором, чем глубже мы будем утапливать лодочку.

Как только стекломасса начнет показываться из щели лодочки, сверху навстречу ей опускают «приманку» — горизонтально подвешенный железный стержень, который приводят в соприкосновение с выступающим гребнем стекла. Раскаленные металлы обладают свойством крепко свариваться, склеиваться с расплавленным стеклом, и когда мы начнем поднимать приманку, за ней потянется лента стекла.

Если скорость подъема приманки будет больше, чем скорость выдавливания стекла через щель лодочки, лента будет находиться в растянутом состоянии, и мы опять столкнемся с ее сужением. Если же скорость подъема приманки будет приблизительно равна скорости нагнетаемого снизу вверх через щель лодочки стекла, лента не будет испытывать растягивающих усилий и станет вытягиваться правильным полотнищем с параллельными кромками.

Окончательное торжество идеи Фурко наступило лишь после его смерти. Новый метод обошел всю Европу, и в непродолжительном времени по всей ее территории выросли десятки заводов, работавших по этому методу и сделавших, наконец, листовое стекло дешевым, доступным мате риалом.

На рис. 352 приведена схема вытягивания листового стекла по методу Фурко.

Рис. 352. Схема вытягивания оконного стекла при помощи лодочки

Чтобы можно было судить о конструкции лодочки, показан ее поперечный разрез. Параллельные плоские ящики, расположенные по бокам ленты, представляют собой холодильники с циркулирующей водой, которые способствуют быстрому отвердеванию ленты тотчас же после ее выхода из щели лодочки.

Над холодильниками видны два валика, расположенные по обеим сторонам стекла. Таких валиков, размещенных по высоте ленты, имеется несколько пар (на рисунке показана только нижняя). Валики обложены асбестом, крепко обжимают ленту и приводятся во вращение от электромотора. Это — подъемный механизм, обеспечивающий плавное и равномерное движение ленты стекла снизу вверх со скоростью от 25 до 100 м в час и больше. От этой скорости зависит толщина получаемого стекла, которую можно изменять в довольно широких пределах, достигая 8-10 мм. Чем больше скорость вытягивания, тем тоньше получается стекло.

Второй фактор, влияющий на толщину вытягиваемого стекла, — это вязкость стекломассы, а следовательно, и ее температура.

Наконец, третьим фактором является положение холодильников, способствующих быстрому отвердеванию стекла. Как видно на схематическом рисунке 352, лист стекла в самом своем основании, при выходе из щели лодочки, имеет утолщение, постепенно сходящее на нет, когда лента приближается к своей нормальной толщине. В поперечном сечении это утолщение напоминает форму луковицы.

Чем ниже будут опущены холодильники, чем ближе они окажутся к основанию «луковицы», тем в более широком месте будет зафиксирована толщина стекла и тем толще будет вытягиваемая лента.

Меняя эти три основных параметра процесса — скорость вытягивания, температуру стекла и высоту расположения холодильников, — мы можем получать стекло различной толщины.

Ширина ленты обычно колеблется от 1,2 до 3,0 м. Наиболее употребительная ширина 1,8 м.

Вытягивание стекла в машинах Фурко производится не на открытом воздухе, а в вертикальном железном футляре, или кожухе, снабженном хорошей тепловой изоляцией и носящем название «шахта Фурко». В шахте поддерживается постоянный температурный режим, необходимый для хорошего отжига медленно поднимающейся стеклянной ленты.

На уровне второго этажа здания шахта оканчивается, и охлажденная лента стекла выходит наружу. Отжиг к этому моменту уже успел завершиться, стекло свободно от внутренних натяжений, и остается только снять его с машины.

Эта процедура заключается в нанесении на ленте стальным роликом поперечных надрезов на расстоянии 1,5-2,0 м один от другого с последующим отламыванием листов. Раньше это делалось вручную, но за последние годы на заводах начали входить в употребление автоматические отломщики различных конструкций.

На рис. 353 показан общий вид машины вертикального вытягивания системы Фурко с автоматическим отломщиком конструкции Колесникова. Отделяемые отломщиком отрезки стеклянной ленты укладываются на транспортер, изображенный сзади, и доставляются в резное отделение, где рабочие-резчики, вооруженные стальными роликами, раскраивают стекло на листы требуемых ГОСТом размеров. Таких машин при каждой ванной печи устанавливается несколько, обычно от 3 до 9.

Расплавленная стекломасса, остуженная до необходимой вязкости, непрерывно подводится к каждой машине по системе каналов, отходящих от варочного бассейна. Такие агрегаты обладают огромной производительностью и могут выпускать свыше 100 m листового стекла в сутки (рис. 354).

Рис. 353. Машина вертикального вытягивания оконного стекла при помощи лодочки (машина Фурко)

Рис. 354. Общий вид расположения машин вертикального вытягивания оконного стекла около ванной печи

Для нас этот метод вытягивания ленты стекла при помощи лодочки имеет особенно большое значение, так как в Советском Союзе почти все оконное стекло получается таким образом.

Второе решение проблемы вытягивания листового стекла, о котором говорилось выше, принадлежит американцу Кольберну и было найдено приблизительно одновременно с поступлением предложения Фурко. Однако Кольберн шел самостоятельным путем и решил задачу вытягивания листового стекла принципиально иначе.

Чтобы предотвратить сужение ленты, он захватывает ее борта двумя парами роликов, как показано на рис. 355, и тем самым механически препятствует их сближению.

В этом — основная идея его метода, который, в отличие от метода Фурко, можно назвать методом «безлодочного вытягивания».

Вторая особенность машины Кольберна — горизонтальное направление вытягиваемой ленты (рис. 355). Стеклянная лента лишь на очень небольшом протяжении от поверхности расплавленного стекла сохраняет вертикальное направление, после чего перегибается на 90° вокруг огнестойкого металлического валика и продолжает вытягиваться уже горизонтально, что имеет ряд удобств при проведении термической и механической обработки движущейся ленты, но требует значительно большей площади.

Рис. 355. Схема вытягивания оконного стекла со свободной поверхности

Приложенный нами рисунок может вызвать ошибочное представление, будто бы машина Кольберна представляет собой довольно примитивное устройство. На деле это далеко не так. Рисунок демонстрирует лишь голую схему процесса. На нем не показан ряд важных деталей, разработка которых потребовала огромного труда и больших средств.

К числу таких деталей относятся: сложная система водяного охлаждения роликов и бортов ленты, конструкция вытягивающего устройства, приспособление для обогревания и экранирования перегибного валика, сложная конфигурация подмашинной камеры с ее теплоизоляционными перегородками и т. д.

Для того чтобы вся сложная, глубоко продуманная система начала безотказно работать, жизни ее автора не хватило, и совершенно так же, как это случилось с машиной Фурко, метод безлодочного вытягивания листового стекла был реализован и прославился после смерти его изобретателя, потратившего на это многие годы жизни и как будто бы больше миллиона долларов из карманов своих компаньонов, не прогадавших в конечном счете на этом деле.

Метод Кольберна получил широкое распространение только в Америке. В нашей же стране и во всей Европе выделывают тонкое листовое стекло на машинах Фурко. Так сложилось исторически. В техническом и экономическом отношениях, а также и в отношении качества выпускаемой продукции оба метода более или менее равноценны.

Безлодочным вытягиванием стекла у нас начали заниматься сравнительно недавно. Львовский завод имеет на этом пути определенные успехи.

Производство тонкого листового стекла представляет в СССР мощную ветвь индустрии. Механизированные заводы этого профиля стали строиться еще в 20-х годах и в настоящее время распространены в большом количестве по всей стране. По объему выпуска эта отрасль советской промышленности вышла перед войной на первое место, опередив Соединенные Штаты Америки.

Под этим термином принято понимать листовое стоило, толщина которого значительно превосходит толщину оконного стекла и лежит в пределах от 6-8 мм до нескольких сантиметров. Стекло такого типа имеет в настоящее время широкое применение и расходуется в огромных количествах. Оно идет для остекления оконных проемов парадных зданий общественного назначения: театров, клубов, дворцов культуры, магазинов, для авто-, авиа- и вагоностроения, для специальных светотехнических установок: телескопов, отражателей, маячной оптики, в мебельном производстве и, наконец, как облицовочный материал в строительном деле. Мировая потребность в такого рода стекле непрерывно растет и определяется сейчас десятками миллионов квадратных метров в год.

Если, как мы видели, производство тонкого листового стекла налаживалось с большим трудом и человечеству удалось овладеть надежным методом его изготовления лишь во второй половине средневековья, то задача выделки толстого листового стекла разрешалась с еще большими затруднениями и еще более медленными темпами.

Правда, с известной натяжкой можно было бы признать за прообраз современного процесса получения зеркального стекла описанный нами выше античный метод отливки толстых стеклянных пластин, но установление такой связи, пожалуй, слишком искусственно. Не говоря уже о принципиальном различии в технологии обоих методов, пятнадцативековой интервал между исчезновением древнего метода и появлением нового, современного, исключает возможность говорить о какой-либо преемственности.

Таким образом, надлежит считать, что производство толстого зеркального стекла появляется впервые в конце XVII в., когда француз Лука де Негу изобрел способ прокатывания стекла на больших столах. Очень простая схема этого процесса, представленная на рис. 356, сводится к раскатыванию на металлическом столе тестообразной стекломассы тяжелым, металлическим же катком (совершенно так же, как тесто раскатывается скалкой). Вдоль кромок стола укладывают две металлические рейки, по которым и катится вал. Очевидно, что при этом толщина листа будет одинакова повсюду и равняется высоте реек. Листы получались первоначально небольшого размера, около 2-2,5 кв. м. Большим недостатком их являлась неровность, шероховатость обеих сторон вследствие соприкосновения в момент затвердевания стекла с холодными металлическими поверхностями стола и катка. Поверхности эти обязательно должны были быть холодными, иначе стекло к ним прилипало бы накрепко. Чтобы стол и каток не нагревались, отливки приходилось делать через большие промежутки времени, а впоследствии как стол, так и каток стали непрерывно охлаждать водой, протекавшей через специально сделанные в них каналы.

С неровностью и шероховатостью поверхностей прокатанного стекла боролись путем обработки их шлифовкой и полировкой, что, конечно, чрезвычайно удорожало процесс, но зато давало стекло исключительной красоты, столь гладкое и блестящее, как никакое другое стекло, отформованное горячим способом, в том числе и тянутое. В некоторых случаях применялся другой прием маскировки шероховатой поверхности прокатанного стекла, но об этом будем говорить дальше.

Рис. 356. Схема проката стекла на столе

Предложенный Негу процесс получения толстого листового стекла был повсеместно встречен как большой успех. Этот способ немедленно вступил в конкуренцию с производством дутых венецианских зеркал и вскоре был положен в основу технологии знаменитой французской Сен-Гобенской мануфактуры, монополизировавшей производство крупных зеркал в Европе на ряд десятилетий.

Метод прокатки толстого стекла с чрезвычайной быстротой распространился по всей Европе. Как мы уже отмечали выше, через 10 или 15 лет после его изобретения он уже был освоен в России на Московском стекольном заводе, отстроенном Петром I. По мере того как новый метод все более и более широко использовался, он претерпевал ряд изменений и усовершенствований, которые в первую очередь приводили к получению более крупных зеркал. Если Негу начал с 2,5 кв. м, то уже к началу XVIII в. этот предел был по крайней мере удвоен, а примерно через 100 лет размер прокатываемых листов был доведен до 10-12 кв. м. Такого размера зеркала выделывались на Санкт-Петербургском стеклянном заводе при Потемкине, после того как И. П. Кулибиным были спроектированы и смонтированы необходимые для этого машины. В то время это, кажется, были самые крупные зеркала в Европе.

Сейчас размеры изготовляемых по усовершенствованному способу Негу зеркал достигают 20 кв. м и более.

Само собой разумеется, что по мере перехода на более крупные размеры листов стекла облик всего комплекса оборудования коренным образом изменяется в сторону возрастающей сложности и громоздкости. От ручной тележки и легкого крана, при помощи которых транспортировался по цеху и опрокидывался над литейным столом небольшой тигель Негу емкостью, вероятно, около 80-100 кг стекломассы, переходят к более мощным подъемным и транспортным механизмам, к увеличению площади литейных столов и емкости стекловаренных сосудов. Уже к началу XIX в. вся эта установка, хотя еще и не подвергнувшаяся механизации трудовых процессов и обслуживавшаяся людьми, производила чрезвычайно внушительное впечатление с ее огромной, многогоршковой печью, громоздкими кранами для подвоза и выливания горшка, тяжеловесными чугунными прокатными станами и фронтом монументальных отжигательных печей, так называемых «каркесов».

Метод Негу дожил до наших дней. В настоящее время он употребляется в сильно измененном и усовершенствованном виде для изготовления самых больших и самых толстых листов стекла. Процесс полностью механизирован. Размеры прокатных столов достигают 40 кв. м при толщине чугунной плиты около 20 см. Емкость стекловаренного горшка доходит до 2 т. Для извлечения горшка из печи и переноса его к прокатному устройству служит мощный мостовой кран. Главная часть его — расположенная под потолком поперечная ферма, склепанная из фасонного железа, которая может кататься на роликах вдоль всего здания по рельсовым путям, проложенным под карнизами продольных стен. По этой ферме катается на роликах такая же клепанная, свисающая вниз башня, на конце которой укреплена вращающаяся во все стороны кабина, имеющая возможность перемещаться по всему цеху, скользя над полом во всех направлениях.

В кабине помещаются двое рабочих: один руководит передвижением по цеху, другой — действием двух мощных клешней, высовывающихся из кабины.

Когда наступает момент отливки, кабина приближается к открытому устью печи, клешни вдвигаются в огневое пространство, охватывают горшок с двух сторон, отрывают его от пода и крепко держат, пока кабина мчится по цеху к прокатному стану. Здесь, как только горшок очутится над столом, клешни опрокидывают его и, выждав, пока все стекло вытечет на чугунную плиту, доставляют обратно на прежнее место в печи.

В настоящее время отжиг стекла производится в каркесах лишь в случае очень толстых стекол. Обычное же зеркальное стекло отжигается в тоннельных печах непрерывного действия. Такая печь представляет собой канал длиной около 100 м, вдоль которого при помощи особых механизмов медленно передвигаются уложенные вплотную один к другому листы прокатанного стекла. В канале поддерживается постоянный тепловой режим с постепенным падением температуры от входного конца, куда поступают только что прокатанные, еще горячие листы стекла, к противоположному, из которого они извлекаются уже совершенно отожженными, остывшими до комнатной температуры.

Такая установка, поражающая своей громоздкостью и мощностью оборудования, сохранилась на одном из наших заводов.

Однако процесс отливки на столах зеркального стекла сейчас уже отживает свой век. Главный недостаток ее — в невозможности добиться правильной формы листов, выходящих всегда несколько покоробленными. При последующей обработке листов зеркального стекла шлифовкой и полировкой приходится очень много снимать лишнего стекла, что сильно удорожает продукцию.

Единственным выходом из такого затруднения оказался переход на прокатку стекла между вальцами. Такой процесс схематически иллюстрируется рис. 357. Стекло выливается из ковша (а в случае больших листов непосредственно из горшка, как и при отливке на столе) в пространство между двумя параллельно расположенными вальцами, вращающимися навстречу друг другу, и выходит оттуда в виде листа, толщина которого зависит от величины расстояния между вальцами. Под вальцами располагается движущийся стол, или роликовый транспортер, на котором и укладывается постепенно остывающее стекло. Дальше отжиг стекла производится совершенно так же, как и при отливке на столе.

Рис. 357. Схема проката стекла между вальцами

Оказалось, что при таком способе прокатки листы стекла, равномерно охлаждающиеся с обеих сторон в момент формования, получаются значительно более правильными, и затраты по их абразивной обработке сильно снижаются. В результате этого прокатка между вальцами, как более совершенный и экономически выгодный метод, почти полностью вытеснила прокатку на столе.

Все только что нами сказанное относилось к технологическому процессу, носящему периодический характер, когда одна операция последовательно сменяет другую. Таким образом, в цехе в каждый данный момент идет какая-нибудь одна стадия процесса, например засыпка шихты в горшки, продолжающаяся 8 часов, затем варка стекла, занимающая 14 часов, после этого отливка стекла, требующая 2 часов, итого 24 часа, после чего суточный цикл опять начинается сначала.

В современных производствах, где механизация доведена до высоких степеней совершенства, подобный порядок нетерпим, так как вносит прерывистость, нарушает плавную поточность производства, являющуюся обязательным условием совершенной механизации трудовых процессов.

В соответствии с этими требованиями современное производство толстого листового стекла существенно отличается от только что описанных нами периодических методов. В современном производстве стекло подается на вальцы не отдельными более или менее крупными порциями при помощи черпака или опрокидывающегося горшка, а непрерывно и непосредственно из ванной печи, день и ночь, без всяких перерывов. Схематически такая установка показана на рис. 358.

Рис. 358. Схема получения толстого листового стекла по методу непрерывного проката

Из короткого канала, которым заканчивается бассейн ванной печи, вытекает широкой плоской струей стекломасса, попадая в пространство между двумя вальцами, вращающимися навстречу один другому. Выходящий из вальцов лист стекла, еще горячий и мягкий, сначала сползает по металлической плите и, когда достаточно затвердеет, продолжает катиться по роликовому транспортеру. Расстояние между вальцами, определяющее толщину листа, изменяется по желанию при помощи показанных на рисунке винтов.

Расход стекломассы, или скорость ее истечения через сливной порог канала, регулируется особыми шиберами, на рисунке не показанными. Как формующие валики, так и плита охлаждаются водой, циркулирующей по внутренним каналам.

Постоянно движущаяся по роликовому транспортеру лента зеркального стекла входит в канал тоннельной печи отжига, обогреваемой электрическими нагревателями, и, последовательно проходя участки все более и более низких температур, выходит на открытый воздух совершенно охлажденной и хорошо отожженной.

После этого, продолжая двигаться по открытой части транспортера, лента подвергается контролю на качество отжига, операции отбортования, т. е. отрезки бортов, и, наконец, нарезке на листы заданных размеров. Общий вид этой установки представлен на рис. 359.

Рис. 359. Общий вид установки для непрерывного проката толстого листового стекла

Толщина получаемого этим методом стекла колеблется от 3 до 15 мм в зависимости от скорости движения ленты, в пределах соответственно от 5 до 0,5 м в минуту.

Этот метод выработки листового стекла средней толщины сейчас наиболее передовой и самый совершенный в техническом отношении. Он широко применяется в Советском Союзе и кладется в основу новых, проектируемых в настоящее время заводов.

Таким образом, в отличие от способа отливки на столе, прокатку между вальцами можно назвать процессом непрерывного действия. В любой момент времени в цехе всегда протекают одни и те же операции, и картина производственного процесса никогда не меняется. Варка стекла производится не в горшковой печи периодического действия, а в ванной, тепловой режим которой никогда не меняется и в которой все стадии процесса происходят одновременно, но в разных местах печи. Стекломасса непрерывно движется вдоль бассейна печи, последовательно проходя через зоны необходимых для данной стадии варки температур. Поступление стекла на формующее устройство происходит не отдельными порциями, как при отливке из горшков, а тоже непрерывно, в виде никогда не прекращающегося потока. Сам формующий механизм — прокатные вальцы — работает не периодически, как прокатный стол, а постоянно, никогда не останавливаясь, и, наконец, отжиг стекла производится не в печах периодического действия, именуемых каркесами, которые то разогреваются, то охлаждаются, а в тоннельных печах непрерывного действия, где температурный режим никогда не меняется, где температура постоянна, а движется само стекло.

Таким образом, в современной установке получения зеркального листового стекла путем прокатки между вальцами непосредственно из ванной печи мы можем видеть прекрасный пример полностью механизированного поточного производства, выпускающего массовую продукцию, что, кстати сказать, в полной мере относится и к уже знакомому нам производству оконного стекла методом вытягивания.

Технология получения некоторых специальных типов толстого листового стекла, а также способы холодной их обработки будут рассмотрены ниже.

Советский Союз располагает всеми типами установок получения зеркального стекла. Особенно сильно развивается за последнее время строительство предприятий непрерывного проката стекла на вальцовых машинах.

Как мы уже говорили, получаемое путем прокатки на столах или между вальцами зеркальное стекло всегда имеет один очень важный недостаток — шероховатость, неровность обеих сторон, являющуюся следствием соприкосновения стекла в момент его формования с металлическими поверхностями прокатного стола, катка и вальцов.

Нужно сказать, что в более тонкое листовое стекло, получаемое методом вытягивания, обладает подобным же недостатком, выражающимся в волнистости, ориентированной вдоль по направлению вытягивания стеклянной ленты.

Таким образом, получаемое тем или иным современным механизированным способом чистовое стекло, и тонкое (оконное) и утолщенное (зеркальное), обладает одним общим недостатком — низким качеством поверхности, покрытой разного рода неровностями. Этот дефект или лишает в той или иной степени стекло прозрачности, или приводит к искажению рассматриваемых через него предметов. Ожесточенная борьба с этим пороком машинного листового стекла, ведущаяся до наших дней в направлении усовершенствования процессов технологии варки и формовки листового стекла, пока не привела к успешным результатам. Вместе с тем бурно развивающиеся автомобильная, авиационная и вагоностроительная промышленности, с одной стороны, и запросы крупного городского строительства, с другой, а также общий рост культуры населения, связанный с повышением требований к качеству аксессуаров, оформляющих его быт, поставили стекольную промышленность перед необходимостью во что бы то ни стало решить проблему улучшения качества поверхности выпускаемого в огромных количествах листового стекла машинной выработки.

Коль скоро усовершенствование горячих процессов технологии не давало успешных результатов, оставался один выход — обратиться к процессам холодной обработки стекла.

Производственный процесс получения полированного стекла распадается, как известно, на две последовательные стадии: шлифовку и полировку.

Шлифовка преследует две цели: прежде всего путем удаления излишков стекла с необработанной заготовки приблизить ее геометрическую форму возможно точнее к заданной и затем постепенным удалением неровностей образовавшейся грубой матовой поверхности выгладить ее, подготовить ее структуру к состоянию, наиболее удобному для последующей полировки. Первая операция носит обыкновенно название «обдирки», или «грубой шлифовки»; вторая — «тонкой шлифовки».

Цель полировки — окончательно сгладить микронеровности шлифованного стекла для придания ему полной прозрачности и блеска.

На производстве в огромном большинстве случаев процесс шлифовки осуществляется при помощи так называемого «свободного» абразива, т. е. какого-либо порошкообразного твердого материала, например наждака или кварцевого песка, катаемого между прижимаемыми одна к другой поверхностями обрабатываемого стекла и металлического инструмента, называемого «шлифовальником».

Шлифовальник имеет форму плоского диска, обычно с каналами на нижней (рабочей) поверхности для равномерного распределения подаваемого на станок абразивного порошка, что раньше делалось вручную, а теперь, при массовом производстве, происходит автоматически. Диск нажимает своей тяжестью на расположенные на поверхности стекла зерна абразива и вращается в горизонтальной плоскости. Стекло же, прочно закрепленное на массивном столе, получает вращательное или прямолинейное движение.

Чем мельче абразивный порошок, тем меньше его производительность, т. е. тем меньше он сошлифовывает стекла в единицу времени и тем тоньше, глаже получается шлифованная поверхность стекла.

Процесс полировки осуществляется на этих же самых станках с той лишь разницей, что обрабатывающий инструмент — металлический шлифовальник — заменяется другим диском, так называемым «полировальником», имеющим мягкую рабочую поверхность, обычно войлочную или суконную. Абразивный твердый порошок в этом случае заменяется тонкодисперсным пылевидным материалом, чаще всего так называемым «крокусом» — особым образом приготовленной окисью железа.

Общее представление о конструкции машин для шлифовки и полировки листового стекла дают приводимые нами схематически исполненные рисунки. На рис. 360 показан так называемый «ротационный» станок, в котором обрабатываемое стекло имеет вращательное движение: А — стол, на котором закрепляются обрабатываемые листы стекла; Б1 и Б2 — чугунные шлифовальники; М1 и М2 — электромоторы, приводящие во вращение стол и шлифовальники; В1 и В2 — штурвалы, при помощи которых шлифовальники могут подыматься и опускаться.

Рис. 360. Схематический рисунок автомата с вращательным движением стола дли шлифовки и полировки листового стекла

Шлифовальники имеют разный диаметр. Один из них, больший, перекрывает центр стола.

На рис. 361 показан полировальный инструмент, заменяющий на описанном станке шлифовальный диск, когда, закончив шлифовку, переходят к полировке. Это так называемая «полировальная звездочка», или «головка», состоящая в данном случае из 3 свободно вращающихся дисков, или полировальником, обтянутых войлоком или сукном. Таких дисков на одной звездочке бывает 3, 6, 9, 12 и больше.

Рис. 361. Схематический рисунок полировальной головки

Ротационные шлифовально-полировальные станки строятся весьма различных размеров, начиная от совсем небольших, применяющихся, например, в оптическом производстве, с диаметром стола, или, как говорят, «планшайбы», в несколько десятков миллиметров и кончая крупными машинами, поперечник столов которых достигает 10 м и больше, предназначенными для обработки огромных листов зеркального стекла.

В настоящее время эти машины в массовом производстве крупных листов стекла уступили свое место громадным агрегатам конвейерного типа с прямолинейным движением столов.

Рис. 362 показывает автоматический шлифовально-полировальный станок с поступательно-возвратным движением стола: 1 — стол, на котором укрепляется при помощи гипса один или несколько листов стекла; 2 — шлифовальник, который, так же как и у ротационного станка, заменяется при переходе на полировку звездочкой с войлочными дисками; 3 — штурвал, подымающий и опускающий обрабатывающий инструмент; 4 — трансмиссия, вращающаяся от мотора 5 и приводящая в движение стол и шпиндель 6, на котором закрепляются шлифовальник и полировальник.

Станки этого типа обычно бывают не очень больших размеров, и площадь их стола не превосходит 1,5-2,0 кв. м.

Рис. 342. Схематический рисунок автомата с поступательно-возвратным движением стола для шлифовки и полировки листового стекла

Таковы в самых общих чертах процессы шлифовки и полировки стекла и механизмы, для этого предназначенные. Теперь несколько слов о том, что было сделано у нас в советское время для развития этой отрасли промышленности и каково ее состояние.

На рубеже XX столетия процессы шлифовки и полировки, несмотря на то, что они относятся к старейшим приемам обработки стекла, занимали у нас и за границей очень скромное место и ограничивались, в сущности, тремя случаями применения: в приготовлении зеркал, в производстве художественной посуды и в обработке оптических деталей.

В первом случае — в производстве, носившем массовый характер и выпускавшем громоздкую продукцию, — отдельные операции как по отливке стекла, так и по его холодной обработке были в то время уже механизированы и обслуживались тяжеловесным типовым оборудованием, о котором мы вскользь упоминали выше. Производство больших зеркал тогда было сосредоточено на немногочисленных предприятиях, принадлежавших крупным фирмам-монополистам, которые по согласовании между собой обслуживали своей малотранспортабельной продукцией расположенные вокруг них обширные потребительские районы.

Например, в дореволюционной России было всего два предприятия, принадлежавших бельгийским акционерным обществам, которые производили в больших количествах зеркальное стекло, получавшееся методом проката на столе: одно из них было расположено на берегу Финского залива, около Капорской бухты, и обслуживало все северные районы страны, а другое — в Донецком бассейне, в Константиновке — поставляло зеркальное стекло на весь юг России.

Естественно, что в таких условиях влияние конкуренции как фактора, стимулирующего технический прогресс капиталистического производства, было ослаблено до последней степени, и не приходится удивляться, что на этих предприятиях никому не приходило в голову затрачивать средства на научное изучение технологических процессов, в том числе и процессов шлифовки и полировки стекла.

Несколько иная картина наблюдалась на заводах, выпускавших художественную стеклянную посуду. На этих обыкновенно небольших предприятиях всему задавали тон мастера-выдувальщики, шлифовщики, резчики, гравировщики, виртуозно владевшие своим ремеслом, носители заветов прошлого, передававшие свои «секреты» мастерства по наследству — от отца к сыну — и крайне отрицательно относившиеся ко всякому новшеству, а в особенности «научному». С другой стороны, и владельцы таких предприятий не видели особых оснований к затратам на новшества, так как изделия благодаря высокому искусству мастеров получались первостепенного достоинства, а их продажная стоимость как произведений искусства во столько раз превышала затраты, понесенные на их изготовление, что экономия, которая могла бы получиться в результате технического усовершенствования того или иного участка производственного процесса, никого не интересовала.

Вся атмосфера на такого рода предприятиях была насквозь пропитана враждебным духом к каким бы то ни было новшествам и научным изысканиям.

Третья группа предприятий, на которых применялись точные методы холодной обработки стекла, — это оптические заводы, или, вернее, оптические цехи оптико-механических заводов. Такие заводы были всегда организациями высококультурными: это необходимое условие, без которого они не могли справляться с поставленными перед ними заданиями. Механические цехи этих заводов работают и всегда работали на высоком уровне технической культуры. На этих заводах обычно имелись сильные лаборатории, которые занимались не только контролем производства, но и проводили разнообразные научно-исследовательские работы. Но, как ни странно, на этом общем высококультурном и прогрессивном фоне оптические цехи, неподвижно застывшие на традиционных, кустарных методах холодной обработки стекла, представляли собой зияющие бреши, бросающиеся в глаза своей отсталостью и беспомощностью. Вероятно, в этом печальном явлении сыграли роль две причины: во-первых, невысокая стоимость стеклянных деталей по сравнению с ценой всего оптического прибора в целом и, во-вторых, то обстоятельство, что коллективы оптико-механических заводов, несмотря на их высокую культурность, не могли освободиться от предвзятого представления, что процессы шлифовки и полировки стекла — это не обычная технология, управляемая инженерами, а своего рода искусство, в котором господствуют вдохновение и интуиция.

В итоге, вплоть до сравнительно недавнего времени, технология холодной обработки стекла являлась областью теоретически почти совсем не изученной как у нас, так и за границей. Поскольку можно было судить по крайне ограниченному количеству соответствующих статей в иностранных журналах, проводившиеся там немногочисленные исследования страдали некоторой односторонностью, будучи направленными почти исключительно на изучение природы явлений, лежащих в основе процессов шлифовки и полировки стекла.

На этом пути можно было встретить несколько более или менее остроумных высказываний и догадок, но нельзя было найти сколько-нибудь обстоятельных экспериментальных данных по изучению закономерностей, управляющих этими процессами. Очень мало уделялось внимания влиянию различных технологических факторов на показатели процессов холодной обработки. В итоге промышленность полированного стекла до самого последнего времени могла получать от такого рода научных исследований очень мало пользы в смысле конкретных указаний, необходимых инженерам для проектирования и ведения технологического процесса шлифовки и полировки листового стекла.

Тем не менее следовало признать, что успехи, сделанные за первую четверть XX в. в этой отрасли промышленности за границей, особенно в США, были весьма значительны. Машины, построенные для массовой обработки стекла абразивными порошками, весьма мало походили на старые неуклюжие механизмы периодического действия. Новые шлифовально-полировальные агрегаты конвейерного типа, на которых процессы шлифовки и полировки протекают непрерывным потоком, представляли собой сооружения, производившие сильное впечатление своими масштабами и сложностью механических конструкций.

Все это свидетельствовало о несомненно высоком уровне техники на новых заграничных предприятиях подобного типа.

Конечно, вполне возможно, что успехи в технологии шлифовки и полировки были достигнуты чисто эмпирически, за счет огромной затраты средств и энергии на бесчисленные производственные эксперименты, но могло быть и другое объяснение, а именно, что теоретическим изучением этих вопросов за границей занимались значительно шире и глубже, чем можно было судить по опубликованным материалам.

Но независимо от того, какое именно из этих двух объяснений имело место на самом дело, мы не имели возможности получить достаточно полные сведения об этой технологии, и, когда в середине 30-х годов Советское правительстио поставило вопрос о немедленном развертывании производства полированного стекла, наша стекольная промышленность оказалась в очень затруднительном положении. Ей не на что было опереться. В стране не было хоть сколько-нибудь знающих это дело специалистов-технологов, не велось никаких научных исследований и полностью отсутствовали какие-либо указания на этот счет в иностранной литературе.

Ничего не оставалось, как попытаться наверстать потерянное время и немедленно приступить к систематическому и глубокому изучению этого забытого участка технологии, и в 1934 г. Кафедра стекла Ленинградского технологического института по поручению промышленности взялась за разрешение этой задачи.

Фундамент науки о шлифовке и полировке стекла был заложен выдающимся советским ученым-силикатчиком, академиком И. В. Гребенщиковым. Еще в середине 20-х годов он предпринял ряд исследований, в которых впервые подошел к научному разрешению принципиальных вопросов, лежащих в основе науки о шлифовке и полировке стекла, и создал первые правильные представления о механизме этих процессов. Гребенщиков развил положения о поверхностной пленке стекла и о ее значении при процессах холодной обработки. Он впервые обратил внимание на роль жидкости в абразивной суспензии, ее вязкости и химической природы и поставил вопрос о химических ускорителях полировки.

Рис. 363. Академик Илья Васильевич Гребенщиков

Рис. 364. Лаборатория шлифовки и полировки кафедры стекла Ленинградскою технологического института имени Ленсовета

Вот те основы, опираясь на которые кафедра стекла начала свою работу. Прежде всего при кафедре была создана на средства промышленности особая лаборатория по изучению процессов шлифовки и полировки стекла (рис. 364). Лаборатория была хорошо оборудована станками экспериментального и производственного типов и укомплектована специально подготовленными научными кадрами. После этого в течение нескольких лет лаборатория занималась систематическим изучением природы процессов шлифовки и полировки стекла и влияния на показатели этих процессов со стороны важнейших технологических факторов, как, например, природы и крупности абразивного порошка, расхода его в единицу времени, давления и скорости вращения шлифовальников и полировальников, температуры поверхности стекла, наличия различных химических веществ, растворенных в подаваемой на станок воде, и т. д.

Попутно пришлось разрабатывать методику определения производительности процессов шлифовки и полировки, а также определения параметров шлифовальной поверхности, т. е. величины поверхностных микронеровностей и глубины проникновения мельчайших трещин, методику определения разрушающих усилий для абразивных зерен различной крупности и многие другие методики.

За первые шесть лет работы лаборатория проделала около 3800 опытов и количественно изучила более 50 различных зависимостей.

В результате возникла возможность связать с точки зрения единой теории в одно целое все явления, наблюдающиеся в процессах шлифовки и полировки стекла.

В 1946 г. Издательство Академии наук СССР выпустило написанную мною монографию, представлявшую собой итоги обработки большого экспериментального материала, накопленного лабораторией Кафедры стекла Ленинградского технологического института. Эта книга — первое, более или менее полное изложение теоретических основ науки о шлифовке и полировке листового стекла. В книге впервые предлагается обоснованный метод расчета технологического процесса шлифовки стекла.

В 1948 г. в Ленинграде был основан Институт химии силикатов Академии наук СССР, в котором была организована лаборатория холодной обработки силикатов со специальным назначением заниматься шлифовкой и полировкой стекла. К настоящему времени эта лаборатория значительно окрепла и вместе с лабораторией Кафедры стекла Технологического института представляет собой солидную научно-исследовательскую базу; деятельность ее целиком посвящена вопросам шлифовки и полировки стекла, которые за последнее время начинают играть в нашей стекольной промышленности все большую и большую роль.

Имеется ряд правительственных постановлений, предлагающих развивать производство полированного листового стекла с максимальной быстротой. Заводы, вырабатывающие эту продукцию на автоматических станках периодического действия, соревнуясь друг с другом, успешно модернизируют свой технологический процесс и непрерывно повышают свою производительность. Недавно пущен в ход один огромный конвейер полированного стекла, строится другой, еще больший; проектируется третий.

Об этих своеобразных установках хочется сказать несколько слов особо.

Современный конвейер, выпускающий от нескольких сот тысяч до двух миллионов и больше квадратных метров стекла в год, нельзя назвать машиной, так как он для этою слишком огромен и слишком разнообразны операции, которые он производит одновременно. Но его нельзя назвать и комплексом отдельных механизмов — агрегатом. Он слишком для этого монолитен, единоличен, если можно так выразиться, в своих действиях.

Конвейер — это гигантский, мощный механический организм, точнейшим образом синхронизированный, все действия которого строжайше согласованы и управляются как бы единой нервной системой, непрерывно рассылающей сигналы в тысячи точек, разбросанных на больших расстояниях друг от друга.

Современный конвейер полированного стекла — это механический человек, робот-гигант, созданный гением живого человека.

Что же он представляет собой в конструктивном отношении?

Вообразим себе огромный заводский корпус длиной около четверти километра. Посередине его, по всей длине, проложены два мощных рельсовых пути особого желобчатого профиля, укрепленных на железобетонном фундаменте. Эти пути — очень ответственная часть всего сооружения. Как уже говорилось, они укладываются с большой точностью, горизонтальность их положения выверяется при помощи прецизионных геодезических инструментов.

Чтобы правильное положение путей не нарушалось от осадки грунта, приходится закладывать под ними очень глубокие фундаменты, достигающие горизонта коренных пород.

Пути на обоих концах соединены друг с другом короткими поперечными участками и, таким образом, представляют собой замкнутый цикл.

По путям медленно движутся (со скоростью 1-2 м в минуту) сцепленные друг с другом массивные чугунные столы, снабженные полозьями, свободно скользящими по желобам путей. Величина столов определяется размерами одного листа стекла (до 12 кв. м), помещаемого на каждом из них.

Одна линия путей шлифовальная, другая — полировальная, и соответственно этому по одной расположены шлифовальные станки, по другой — полировальные. Станки устанавливаются в ряд в количестве нескольких десятков. Так как полировка идет медленнее шлифовки, полировальных станков обыкновенно в полтора-два раза больше, чем шлифовальных.

Каждый станок — это мощная машина, весящая больше 10 т, с массивной станцией, в которой вращается вертикальный вал, с закрепленным на его нижнем конце рабочим инструментом: чугунным диском диаметром не меньше двух метров в шлифовальных станках и полировальной звездочкой с войлочными полировальниками в полировальных станках.

На рис. 365 схематически показан общий вид конвейерной установки. Видны две линии: шлифовальная (дальняя) и полировальная (ближняя). Полировальная линия разорвана, чтобы показать устройство движущихся столов и желобчатых путей. На рисунке можно рассмотреть шлифовальник с чугунными выступами (каблуками) на его нижней, рабочей, поверхности и полировальную звездочку с укрепленными на ней войлочными полировальниками. На заднем плане, наверху, виднеется классификационная установка для песка с ее желобом и воронкообразными собирателями отсортированных по крупности фракций абразива.

Рис. 365. Общий вид конвейера для шлифовки и полировки листового стекла

Как мы уже говорили, шлифовка листового стекла производится кварцевым песком; чем песок мельче, тем тоньше, бархатистее получается поверхность стекла и тем более она подготовлена для полировки. Поэтому шлифовку на производстве проводят при последовательной смене песков на все более и более мелкие.

Для этого нужно предварительно «классифицировать» обыкновенный песок по крупности, т. е. разбить его на отдельные фракции, или классы, разной крупности. Для этой цели на стекольных заводах сейчас пользуются очень громоздким устройством. Сущность метода заключается в следующем: по длинному желобу, расположенному на высоте нескольких метров вдоль всей шлифовальной линии конвейера, течет так называемая «пульпа» — взболтанный в воде песок. Крупные зерна обладают способностью скорее падать в воде, чем мелкие, поэтому они будут раньше садиться на дно желоба, а более мелкие начнут оседать после и опустятся на дно желоба тем дальше, чем они будут мельче.

В дне желоба, по всей его длине, проделаны отверстия, через которые оседающие зерна будут проваливаться вниз и по системе труб подаваться на шлифовальные стенки с таким расчетом, чтобы по мере перехода от первых станков к последним крупность классов песка постепенно уменьшалась.

Огромность размеров этой установки и мощность насосов, перекачивающих пульпу в необходимых направлениях, представится нам со всей очевидностью, если учесть, что для конвейера относительно скромной величины за один только час нужно перегнать через всю систему не меньше 3 т песка и 60 куб.м воды.

Теперь уясним себе в общих чертах схему действия конвейерной установки.

Лист стекла, поступающий из прокатного цеха, подвозится к роликовому транспортеру конвейера и укладывается на него автоматическим укладчиком. Когда транспортер доставит лист к шлифовальной линии конвейера, кран с резиновыми присосками поднимет его и уложит на очередной пустой стол шлифовальной линии. Предварительно этот стол покрывается тонким слоем гипса. Уложенное стекло прижимается к гипсу особым «прикатным» роликовым краном и по миновании небольшого промежутка времени, необходимого для схватывания гипса, поступает на станки шлифовальной линии. После выхода из последнего станка поверхность стекла автоматически очищается, обмывается особым устройством, затем листы, продолжая все время медленно продвигаться по конвейеру, подвергаются контролю качества шлифованной поверхности.

Затем столы с отшлифованным стеклом по коротенькому поперечному конвейеру передаются на полировальную линию. Здесь тщательно проверяется состояние загипсовки листов, стыки столов заделываются гипсовым раствором, столы направляются на линию полировальных станков. После выхода с последнего стайка листы автоматически омываются и отрываются от стола при помощи пневматического устройства.

Так заканчивается обработка одной стороны листов стекла. Для обработки второй стороны столы при помощи второго поперечного конвейера передаются опять на шлифовальную линию. Здесь листы снимаются со стола, автоматически переворачиваются и вновь укладываются на тот транспортер, при помощи которого они были в первый раз доставлены к конвейеру из прокатного цеха. Дальше весь цикл операций повторяется для второй стороны листов, после чего они сходят с полировальной линии конвейера совершенно готовыми.

Управление и наблюдение за работой конвейера ведется с центрального пульта. Вся работа основных механизмов конвейера контролируется специальной сигнализацией. Диспетчер, сидя за центральным пультом управления, осуществляет запуск, остановку и наладку конвейера.

Следя с глубоким интересом за столь успешным развитием у нас техники массового производства полированного стекла и сравнивая наши современные конвейерные установки с тем, что было лет 20 назад, мы не можем не испытывать глубокого удовлетворения, сознавая, что и наши труды, труды ленинградской группы ученых, занимающихся изучением процессов холодной обработки стекла, сыграли в этом немаловажную роль.

Результаты научных исследований Института химии силикатов АН СССР и Кафедры стекла Ленинградского технологического института были положены в основу технологии производства. Проекты конвейерных установок, выпускающих полированное стекло, разрабатывались и разрабатываются с учетом данных, полученных в наших научных исследованиях. Работники лабораторий теснейшим образом связаны с заводами и проводят на них значительную часть своего времени. В 1952 и 1953 гг. обе лаборатории, и Института химии силикатов и Кафедры стекла, проделали совместно с коллективами заводов MПCM СССР огромную работу по внедрению результатов своих многолетних научных исследований в промышленность. При участии рабочих — передовиков производства — были разработаны новые нормативы технологического процесса, приведшие к удвоению производительности. Это тесное содружество работников науки и производства продолжается, результат его — непрерывное усовершенствование и модернизация технологического процесса. Например, в данное время заканчивается внедрение на конвейере автоматических питателей полировальных станков крокусом, осуществляется переход с наждаков на обыкновенные кварцевые пески, дефицитный крокус, получавшийся из железного купороса, заменяется крокусом, приготовляемым из отходов сернокислотного производства, продолжается внедрение повышенных давлений и скоростей шлифовальников и полировальников и т. д.

Наконец, сейчас под руководством группы московских технологов и научных работников подводится к концу интереснейшее экспериментирование по одновременной двухсторонней обработке листового стекла на автомате Андрусенко и Тамарина.

Институт химии силикатов и кафедра стекла принимают активнейшее участие в оживлении деятельности заводских лабораторий с целью повышения их роли проводников идей и предложений, поступающих в промышленность от различных научно-исследовательских организаций.

Кафедра стекла и Институт химии силикатов ежегодно устраивают в Ленинграде координационные совещания по научно-исследовательским вопросам в области шлифовки и полировки листового стекла. На эти совещания съезжаются представители заводов, институтов, лабораторий и проектных организаций, имеющих отношение к этому вопросу.

Размах научных работ в области вопросов шлифовки и полировки стекла достиг значительных размеров.

Все это свидетельствует о прочной связи, установившейся в промышленности полированного стекла между работниками производства и науки. Связь эта не формальная, а живая и плодоносная. Она одинаково полезна и производственникам и ученым.

Толстое листовое стекло нередко находит применение в строительном деле: при заполнении оконных проемов больших размеров, при устройстве внутренних перегородок, для потолков и осветительных фонарей залов, дворов, лестничных клеток, фотоателье и мастерских художников, в качестве филенок больших дверных полотен и т. д. Почти во всех этих случаях стекло выполняет осветительные функции, и от него требуется только просвечиваемость, т. е. способность пропускать свет, прозрачность же необязательна, а иногда и недопустима, когда, например, не хотят, чтобы из освещаемого стеклянными дверьми коридора было видно, что делается в комнатах.

В этих случаях употребляют или такие стекла, поверхность которых заматирована шлифовкой, пескоструйной обработкой или травлением плавиковой кислотой, или же пользуются так называемыми узорчатыми стеклами, покрытыми каким-нибудь рельефным рисунком. Получение такого рода стекол осуществляется описанными нами выше методами прокатки на столе или между вальцами с той лишь разницей, что на поверхности катка или одного из валиков выгравировывается соответствующий рисунок.

Рельефный узор совершенно замаскировывает те шероховатости и неровности, которые всегда бывают на обеих сторонах прокатанного стекла, если оно не обработано шлифовкой и полировкой.

На рис. 366 показаны некоторые типы узорчатых стекол.

Рис. 366. Узорчатое листовое стекло

В строительном деле распространено так называемое «армированное» листовое стекло, в толщу которого закатана металлическая сетка. Такое стекло имеет следующие преимущества: во-первых, если его употребляют на потолочное перекрытие, оно совершенно безопасно, так как осколки его в случае разрушения стекла задержатся сеткой; во-вторых, такое стекло может служить некоторым препятствием для злоумышленника, пожелавшего проникнуть в помещение через окно, в-третьих, оно задерживает развитие пламени при пожарах, так как в случае растрескивания от действия жара не высыпается из рамы, препятствуя образованию сквозняков, раздувающих огонь.

На рис. 367 показаны образцы армированных стекол. Как видно, поверхность некоторых из них декорирована рельефным рисунком, что несколько смягчает однообразный вид не всегда аккуратной проволочной сетки.

Рис. 367. Армированное листовое стекло

На рис. 368 схематически изображен процесс изготовления армированного стекла.

На общей станине, не показанной на рисунке, укреплены два валика 1 и 2. Валик 1 расположен ниже валика 2 на половину толщины отливаемого листа стекла. Под валиками движется стол 3. расположенный ниже валика 1 тоже на половину толщины листа. Через валик 1 проходит металлическая сетка, намотанная на укрепленный над валиками рулон.

Перед началом отливки стол откатывается в крайне правое положение, и стекло, зачерпнутое из печи ковшом, выливается перед валиком 1. После этого стол начинают катить влево, образуя пласт стекла, покрытый сеткой. Как только стол подойдет под валик 2, на сетку, перед самым валиком 2, выливают второй черпак стекла. Стол продолжает катиться, и из-под валика 2 выходит двухслойный, но сваренный в одно монолитное целое лист стекла, с закатанной в середине его проволочной сеткой.

Рис. 368. Схема проката армированного стекла

Широкой известностью в настоящее время пользуются так называемые «безопасные» стекла, применяющиеся для остекления скоростного транспорта: автомобилей, троллейбусов, автобусов, самолетов. Они исключают возможность ранения пассажиров при авариях острыми осколками стекла. Такие стекла бывают двух типов.

Первое из них — «триплекс». Оно представляет собой пакет, образованный из двух или нескольких листов обыкновенного стекла, между которыми проложена прозрачная, эластичная пленка, прочно соединенная со стеклом каким-либо склеивающим составом. Наиболее широким распространением пользуется трехслойный триплекс, состоящий из двух листов стекла и одной заключенной между ними прокладки из упругого органического вещества. В качестве такой прокладки обычно применяют целлулоид.

При сильном ударе на триплексе образуются многочисленные радиальные и концентрические трещины. Получившиеся осколки удерживаются прочно склеенной со стеклом эластичной прокладкой (рис. 369).

Рис. 369. Разбитый триплекс

Технологический процесс приготовления трехслойного стекла свидится к следующему. Тщательно промытые и высушенные листы стекла покрываются с одной стороны при помощи пульверизатора раствором желатина в воде и снова высушиваются. Одновременно с этим подготовляется и целлулоидная прокладка путем двухсторонней обработки особым дигликолево-спиртовым составом. После этого прокладка помещается между двумя желатинированными листами стекла, и такие трехслойные пачки упаковываются в герметически закупоривающиеся резиновые мешки, из которых выкачивается воздух. Такая вакуумизация имеет целью выдавить воздушные пузырьки, оставшиеся в пространство между листами, и прижать листы как можно плотнее один к другому. Затем приступают к наиболее ответственной операции — к запрессовыванию пакетов, что осуществляется в воздушных автоклавах, представляющих собой герметические камеры, внутри которых при помощи сжатого воздуха могут создаваться большие давления. Запрессовывание осуществляется следующим образом. Резиновые мешки с заключенными в них пакетами триплекса сперва подогреваются при 100° с целью размягчения целлулоида для лучшей его склейки и затем помещаются в автоклав, входное отверстие которого прочно закрывается, и давление поднимается до 15 атмосфер. В этих условиях запрессовка пакетов заканчивается через 10 минут.

После охлаждения и извлечения стекла из резиновых мешков его подвергают обточке абразивными кругами с тем, чтобы окончательно подогнать к требующимся размерам, после чего остается одна заключительная операция, своеобразная заделка кромок листов. Дело в том, что желатин принадлежит к числу так называемых «гидрофильных» материалов, на которые вода действует активно. Вследствие этого вода, проникающая в ничтожных количествах в промежуток между стеклом и целлулоидной пленкой, приводит к отслаиванию и порождает видимые простым глазом дефекты. Чтобы предотвратить эти явления, прибегают к шпаклевке особыми смолистыми составами кромки триплекса. Для возможно более глубокого проникновения шпаклевок в пространство между стеклами, целлулоид выжигают на некоторую глубину раскаленным железным лезвием.

По такой технологической схеме производится в Советском Союзе триплекс обычных типов. В производство триплекса повышенного качества вносятся два изменения: во-первых, применяются полированные с двух сторон стекла, а во-вторых, берут для прокладки вместо целлулоида более дорогое органическое вещество, так называемый «бутафоль». Такая прокладка сама обладает клеящими свойствами и позволяет обходиться без специального склеивающего вещества. Поэтому бутафольный триплекс не боится воды и не нуждается в шпаклевке кромок. Кроме того, бутафоль не подвержен вредоносному действию световых лучей и всегда остается бесцветным, тогда как целлулоид быстро желтеет в условиях эксплуатации автомашин.

Оба типа описанных нами безосколочных стекол, и целлулоидное, и бутафольное, имеют широкое применение в автомобильной и авиационной промышленностях.

Но не меньшее распространение в этих же отраслях промышленности имеет и другой род безопасного листового стекла, известный под названием «сталинит».

Сталинит нельзя назвать безосколочным стеклом, так как от сильного удара он разбивается на множество мелких кусочков, но форма их округлена, они не имеют острых, режущих ребер и не способны причинять ранения (рис. 370 и 371).

Рис. 370. Разбитый сталинит

Рис. 371. Осколки разбитого сталинита

Такая особенность стекла достигается его закалкой, вызывающей своеобразное распределение внутренних напряжений по всей его поверхности.

Во вступительной главе нашей книги, посвященной вопросам технологии стекла, мы довольно подробно говорили о внутренних напряжениях в стекле, о причинах их возникновения и о их влиянии на механическую прочность стеклянных изделий. Мы говорили о том, что закалка, т. е. осуществляемое по определенному режиму резкое охлаждение горячего, только что отформованного стеклянного изделия, может привести к сильному повышению его механической прочности. Именно таким образом и готовится сталинит. Процесс сводится к следующему.

Тщательно отобранные листы стекла нагреваются в подвешенном вертикальном положении в особой электрической печи до 600-650°. При этом стекло настолько размягчается, что зажимы, на которых оно висит, оставляют после себя явственный отпечаток. Из печи разогретые листы стекла в подвешенном состоянии передаются в камеру обдувания, узкое пространство между двумя вертикальными стенками, в которых проделано множество отверстий. Через эти отверстия подается холодный воздух, резко охлаждающий стекло и вызывающий в нем правильно распределенные по поверхности внутренние напряжения. Закалка осуществляется в течение 3-4 минут, после чего стекло готово к употреблению.

Механическая обработка листов сталинита с целью подгонки их под требующийся размер должна производиться до закалки, так как всякое повреждение поверхности закаленного стекла приводит к его полному разрушению. Преимущество сталинита заключается не только в безвредности его осколков, благодаря их округленной форме, но также и в повышенной в результате закалки прочности. Такое стекло обладает по сравнению с обыкновенным, отожженным в 5-6 раз большим сопротивлением на изгиб.

Стекло это имеет также повышенную термическую стойкость и может выдерживать значительно более резкие температурные скачки, чем обыкновенное листовое стекло.

Сталинит значительно дешевле триплекса и применяется в автостроении в менее ответственных случаях, обыкновенно для боковых и задних стекол, тогда как передние, ветровые стекла делаются из триплекса.

К этой категории относится многочисленный класс стеклянных изделий, имеющих в качестве главного отличительного признака полость, предназначенную для вмещения какого-нибудь твердого, жидкого или газообразного вещества. С этой точки зрения сюда следует отнести все сосуды, включая и те, которые содержат в себе газ, как, например, колбы для электроламп и других приборов электровакуумной техники. Полое стекло по объему выпуска занимает второе место после листового. Если на листовое стекло приходится, как мы указывали, около половины всего выплавляемого стекла по весу, то на полое стекло падает приблизительно одна треть, и лишь одна шестая остается на долю всех остальных типов стеклянных изделий.

Стеклянная посуда в течение двух тысячелетий изготовлялась приемами ручного выдувания. Здесь много говорилось об оригинальности и достоинствах этого метода, о его почти неограниченных возможностях в отношении разнообразия и богатства создаваемых форм, но вместе с тем мы не забывали и о его трудоемкости. Мы отдаем себе отчет в том, что этот метод строго индивидуализирован. Пользуясь им, искусный мастер может создавать выдающиеся по красоте уникальные изделия, однако этот метод мало пригоден для массового производства, когда речь идет о выпуске однотипной продукции в больших количествах. Кроме того, ручной процесс выдувания стеклянных изделий никак нельзя признать безвредным для человека, который этим постоянно занимается. Помимо необходимости выполнять довольно тяжелую физическую работу в непосредственной близости от раскаленной печи, особенно опасно для здоровья систематическое использование дыхательных органов для раздувания стеклянных заготовок. В результате мастера-выдувальщики обычно страдают легочными заболеваниями, иногда в очень тяжелой форме, приводящей их к ранней инвалидности, а иногда и к преждевременной смерти.

Мысль о частичной механизации процесса выдувания, в первую очередь о замене легких человека пневматическими машинами, появилась уже давно, еще в те времена, когда руководящую роль в развитии техники играли страны Западной Европы.

Такие попытки предпринимались в XIX в. неоднократно, но не доводились до конца. В условиях капиталистического общества они рассматривались лишь как некоторые филантропические мероприятия, не дававшие прямого экономического эффекта.

Главные трудности решения задачи заключались в том, что нужно было подать сжатый воздух к трубке рабочего таким образом, чтобы не отяжелить ее, не увеличить ее привычных габаритов, не стеснить тех сложных движений, которые проделывает мастер-выдувальщик.

Само собой разумеется, что в Советском Союзе вопросу механизации ручного выдувания всегда придавали большое значение. Для получения скорейших результатов в 1939 г. по инициативе Ленинградского обкома партии был объявлен всесоюзный конкурс на лучший прибор для выдувания стекла при помощи сжатого воздуха.

Напомним, что здесь речь шла о так называемой «малой механизации», когда пытались добиться облегчения производственного процесса частичной заменой некоторых ручных операций механизированными.

Из нескольких десятков поступивших предложений наиболее удачным было признано разработанное инженерами А. Я. Гринбергом, И. С. Благообразовым и М. С. Гандшу простое в обращении приспособление в виде резиновой груши, при помощи которой воздух нагнетался в изделие непосредственно из атмосферы.

Этот прибор был хорошо встречен производственниками и в настоящее время с успехом применяется на многих стекольных заводах Советского Союза.

Однако полученное решение лишь частично удовлетворяло поставленным требованиям, так как оно годилось только для выработки мелких изделий. Многообразный же ассортимент сосудов большой емкости, как раз таких, изготовление которых ручными приемами требует наибольших физических усилий, приходилось выделывать по-прежнему вручную.

Этот пробел был восполнен относительно недавно инженером Л. А. Волковым, который после углубленного изучения всех тонкостей процесса выдувания и долголетнего экспериментирования совместно с инженерами и рабочими Ленинградского завода художественного стекла разработал, наконец, конструкцию прибора, удовлетворявшего всем требованиям.

Предложенная конструкция позволяла тонко регулировать давление и количество поступавшего в трубку сжатого воздуха и не требовала от стеклодува не свойственных ему движений, отличавшихся от тех, к которым он привык в процессе ручного выдувания.

Механизированная трубка Волкова по весу и размерам почти не отличается от инструмента ручного выдувания, что явилось весьма важным благоприятным условием при ее внедрении в практику. Опытный рабочий-выдувальщик вполне осваивает работу на новом аппарате в течение одного рабочего дня.

Трубка Волкова начинает в настоящее время получать применение в тех случаях, когда почему-либо не может быть использован массовый метод машинного выдувания, конечно, кроме случаев изготовления уникальных художественных изделий. Она представляет собой значительно более совершенный и универсальный инструмент, чем трубка с резиновой грушей.

Однако необходимо подчеркнуть, что все предложения, подобные описанным выше, независимо от той или иной степени их успешности, не могли претендовать на исчерпывающее разрешение проблемы механизации выдувания полых стеклянных изделий в том масштабе, как это требовалось.

Замена работы легких работой резиновой груши или компрессора являлась паллиативным мероприятием. Правда, при этом значительно облегчался труд рабочих-выдувальщиков, но не происходило полного вытеснения ручных приемов механизированными. Поэтому в итоге не было достигнуто сколько-нибудь значительного увеличения производительности.

Вообще механизация выдувания, слепо следовавшая по пути точной машинной имитации ручных приемов, не дала удовлетворительных результатов. Вся вторая половина XIX в. ушла на неудачные попытки в этом направлении.

На континенте Европы, в Англии и в Соединенных Штатах Америки изыскания велись с возрастающим упорством, и первые удачи начали появляться лишь тогда, когда в основу были положены совсем другие принципы. Каковы же были эти принципы?

Во-первых, было доказано, что надо исходить не из жидкой стекломассы, как при ручном выдувании, а из гораздо более вязкой. Во-вторых, опыт показал, что огромное значение имеет форма первичной заготовки стекла, т. е. баночка, которая по своей конфигурации и размерам должна возможно ближе подходить к окончательному изделию. В-третьих, было установлено, что категорически необходимо добиваться однородного, симметричного распределения температур по всему телу баночки. Наконец, в-четвертых, пришли к выводу, что наборка стекла должна быть свободной, не связанной с выдувательным приспособлением, как связана баночка, прочно закрепленная на конце трубки стеклодува.

Эти исходные положения, сыгравшие большую роль в окончательном разрешении проблемы механизации процесса выдувания стекла, с особенной убедительностью были разработаны на основании огромного экспериментального материала англичанином Эшли.

Громадное количество опытов, проведенных на основе этих новых принципов, привели на рубеже XX в. к ряду удачных решений. Появилось значительное количество стеклоделательных машин, в той или иной степени заменявших ручной труд в производстве посудных изделий.

Само собой разумеется, что этот решительный успех создал новый этап в развитии стекольной промышленности и привел к резкому увеличению производительности предприятий, которая продолжала расти по мере того, как обогащался опыт использования новых машин.

Дальнейшим шагом вперед явился переход от ручных приводов к механическим. Движение рычага пресса или вращение колеса воздушного насоса, осуществлявшиеся рукой человека, теперь производились от электромоторных, паровых или пневматических двигателей. Это привело к новому повышению производительности, так как машины стали в единицу времени совершать больше движений. Но оказалось, что формующие металлические поверхности машин от слишком частого соприкосновения с новыми порциями раскаленной стекломассы настолько разогреваются, что дальнейшая работа становится невозможной, так как стекло начинает приставать к формам. Пришлось поставить вопрос о непрерывном охлаждении формующих частей машины.

Здесь пошли по двум путям: прежде стали обдувать формы воздухом или охлаждать водой, а когда этого оказалось недостаточно, перешли к сменности формы, т. е. применяли несколько форм, пользуясь поочередно одной из них, тогда как другие в это время остывали. Сменность форм привела к хорошим результатам, но возникла новая трудность: как заменять на станке одну форму другой, не нарушая темпов его работы? Вскоре же было найдено решение, которое получило широчайшее распространение на стекломашинах многих типов.

Решение это заключалось в использовании так называемых «карусельных» столов — круглых столов, вращающихся вокруг своей оси, по краю которых расставлены сменные формы. Стол вращается прерывисто, каждый раз поворачиваясь только на одну «станцию», т. е. на столько, чтобы каждая форма переместилась в положение соседней. Стол помещается вплотную около стеклоформующей машины и установлен таким образом, что любая из размещенных на нем форм может быть поворотом стола подана на то место, которое она должна занимать в машине в момент работы.

Такое устройство дает возможность очень целесообразно и экономично организовать работу машины с достижением ее максимальной производительности. Действительно, после того как произведен очередной процесс формования в одной из форм (прессовкой или выдуванием — все равно), эта форма поворотом стола тотчас же выводится из машины, и здесь на одной, двух или нескольких «станциях» отформованные изделия настолько остывают, что их уже можно извлечь, что и выполняется соответствующим механизмом.

После этого пустая форма продолжает продвигаться вместе со столом дальше и охлаждается. Когда она, уже совершенно остывшая, опять подойдет вплотную к машине, в нее забрасывают новую порцию стекломассы, и при следующем повороте стола она окажется в машине и здесь снова выполнит свое основное назначение, придав нужную форму изделию.

При такой организации стеклоформующая машина используется чрезвычайно экономично. Она работает непрерывно, не зная простоев, так как операции закладывания стекла в форму, извлечения из формы готового изделия и охлаждения формующих поверхностей производятся вне машины, не отнимая ее рабочего времени.

Механические приводы и карусельные столы довели производительность всех типов стеклоформующих машин до огромных размеров, о которых раньше не смели и мечтать.

Казалось, предел был достигнут, но на самом деле это было не так. Оставалось еще одно узкое место, которое необходимо было ликвидировать. Этим узким местом, последней помехой к развитию максимальной производительности механизмов явилось питание машин стеклом. Случилось так, что этот участок в течение длительного времени не привлекал к себе должного внимания механизаторов, и подача порций стекла в машины, уже очень совершенные и самых разнообразных конструкций, производилась вручную.

Рабочий, находясь в чрезвычайно тяжелых температурных условиях, стоя между устьем печи и машиной, непрерывно повторял одни и те же однообразные движения, всовывая железный прут в стекло, быстро перенося его в машину и отрезая ножницами порцию стекла, продиктованную его глазомером. Как ни старались повысить производительность выполнявшего этот каторжный труд рабочего, создавая всевозможные обдувательные устройства и водяные экраны и сменяя людей чуть не через каждые полчаса, перейти предел физической возможности не удавалось. Поэтому в начале XX в. была самым срочным образом поставлена задача об автоматическом питании стекломашин.

Задача оказалась очень трудной. Нужно было создать такой аппарат, который выбирал бы непосредственно из стекловаренной печи отдельные порции стекломассы и переносил их в машины. Требования, предъявляемые к работе такого аппарата, были очень сложными в строгими. Требовалось, чтобы порции стекла всегда были определенных, изменяемых по желанию размеров, чтобы они имели различную для каждого типа машины форму, чтобы температура в них была распределена симметрично, чтобы стекло не содержало ни свилей, ни пузырей и чтобы, наконец, эти порции стекла подавались совершенно равномерно, но с разными, наперед заданными промежутками времени для каждой стеклоформующей машины.

Понятно, что удовлетворить всем этим жестким требованиям было нелегко, и проблема не находила своего хотя сколько-нибудь удовлетворительного разрешения до середины 10-х годов, когда вдруг начали поступать из разных мест предложения, одно удачнее другого. Немецкий специалист Кеппелер пишет по этому поводу в своей книге «Производство стекла»: «Создавалось впечатление, точно произошел взрыв накопившейся изобретательской энергии».

Мы не будем останавливаться ни на истории изобретения питателей, или, как их называют, «фидеров», ни на перечислении тех типов, где идея автоматического питания формующих машин стекломассой нашла свое воплощение. Мы ограничимся лишь кратким описанием схемы действия наиболее распространенного типа питателей, принятого и в нашей промышленности.

К концу ванного бассейна, в верхней его части, пристраивается выложенный из огнеупорного материала короткий канал, сообщающийся с бассейном и заполненный стеклом, имеющим общий уровень с главным бассейном. В дне этого маленького бассейна проделывается отверстие, через которое и падают капли стекломассы в формующие машины. Но поскольку стекломасса, как мы уже знаем, в этом случае не должна быть очень жидкой, то образование капель происходит медленно, и для ускорения этого процесса служит особый толкатель (плунжер), представляющий собой вертикально погруженный в стекло над выпускным отверстием огнеупорный стержень, ритмически двигающийся вверх и вниз. Каждое его движение вниз сопровождается падением очередной капли.

Под каналом, ниже выпускного отверстия, расположены ножницы, отрезающие тонкую ножку, на которой висит капля, отделяя тем самым порцию стекломассы нужного веса. Диаметр отверстия, служащего для истечения стекла, форма и размеры плунжера, размах и ритм его колебаний, расстояние ножниц от отверстия и, наконец, сам момент отрезания могут изменяться в широких пределах и дают возможность удовлетворять всем тем сложным и многообразным требованиям, которые предъявляются к стеклу, подаваемому в машину. Обеспечивая точную координацию действий всех многочисленных деталей, современные питатели представляют собой сложнейшие, дорогостоящие механизмы. Точная синхронизация всех движений является основной их особенностью и доведена до совершенства.

Когда была решена, наконец, проблема автоматического питания машины, процесс механизации трудовых процессов в стекольной промышленности можно было считать в основном законченным.

Машин для механизированного производства различных типов стеклянных сосудов имеется великое множество. На страницах настоящей книги мы не имеем возможности дать хотя бы самое беглое описание их главнейших разновидностей. Да в этом и нет необходимости, так как в большинстве случаев различия в конструкции отдельных машин не носят принципиального характера, а являются следствием патентной политики и интереса не представляют. Мы ограничимся ознакомлением с основными типами машин, выпускающих полое стекло, отдавая преимущество тем, которые получили широкое распространение в Советском Союзе.

На рис. 372 представлена схема действия машин, построенных на принципе прессования. Взята простейшая машина такого типа, формующая обыкновенный стакан.

Рассмотрим сперва позицию I. В форму а, имеющую подъемное дно б, заложена порция горячей стекломассы в. Наверху находится в поднятом положении так называемый пуансон г, к которому на пружинах прикреплена деталь д, называемая формовым кольцом. На позиции II показано начало прессования. Пуансон опускается, формовое кольцо вошло в кольцевой промежуток между внутренними стенками формы и пуансоном. На позиции III прессование закончено. Пуансон дошел до своего нижнего положения, подымающаяся под его давлением стекломасса встретилась с формовым кольцом и приподняла его, несколько сжав пружины. На позиции IV показано, как готовый стакан выдается из формы подъемом дна. Цикл прессования закончен, пресс готов к повторению операции.

Итак, при методе прессования основных формующих элементов три: форма, образующая наружную поверхность изделия, пуансон, формующий внутреннюю поверхность, и формовое кольцо, отделывающее кромку. Как бы ни была усложнена конструкция отдельных прессовых стекломашин, в них всегда при внимательном рассмотрении можно отыскать эти три формующие детали.

Рис. 372. Схема работы прессовой машины

Рис. 373. Общий вид машины для прессования стакана

На рис. 373 схематически представлен общий вид современного автомата для прессовки стакана.

Чтобы яснее себе представить, что происходит внутри форм, тело их условно показано просвечивающим, а само стекло черным (к этому приему мы станем прибегать и в дальнейшем); а — питатель, из которого падает капля стекломассы б, отрезаемая ножницами в.

На столе, вращающемся по часовой стрелке, расставлено 12 форм, в каждой из которых проводится какая-то часть операции. На позиции 1 капля стекла падает в форму, после чего стол должен сделать очередной поворот на 30°, и форма с каплей попадает под пресс г (позиция 2). После прессования форма с готовым горячим стаканом последовательно проходит от 3 до 8 позиций. Стакан настолько остыл, что в позиции 9 его можно вытолкнуть при помощи подъемного дна из формы и особым механизмом передать на ленточный конвейер д для доставки в электрическую печь на отжиг.

Далее, следуя через позиции 10, 11 и 12, пустая форма окончательно охлаждается и готова к следующему прессованию. На позиции 1 ее уже ждет очередная капля стекла.

Машины этого типа обладают большой производительностью и могут выпускать около 20-30 изделий в минуту. На них можно прессовать стаканы, стопки, автомобильные фары, фонари и плафоны, стекло для шахтных ламп, различные светотехнические детали и пр.

На прессовых машинах можно изготовлять только относительно простые по форме изделия, имеющие полость цилиндрическую или конически расширяющуюся кверху, как, например, у стаканов. Кроме того, прессованием можно формовать лишь толстостенные изделия, к качеству поверхности которых не предъявляется особенно строгих требований.

Перейдем теперь к машинам несколько иного типа, а именно к «прессо-выдувным». Эти машины отличаются от прессовых тем, что на них можно изготовлять сосуды с полостью, сужающейся кверху, например консервную и всякого рода хозяйственную тару.

На рис. 374 приведена схема действия машин такого рода. Здесь мы имеем тоже три основных формующих элемента: форма а1 и а2, пуансон б и так называемые горловые щипцы в, состоящие из двух половинок, соединенных шарниром г.

Формы здесь две. Одна из них — а1 — баночная, или черновая, форма, в которой методом прессования получается первичная заготовка-баночка. Вторая форма а2, состоящая из двух половинок, — чистовая, в которой баночке методом выдувания придают окончательный вид готового изделия.

Назначение горловых щипцов состоит в формовании головки изделия, т. е. верхнего края банки, и в удерживании заготовки стекла во все время ее обработки на машине.

Позиция I показывает начало процесса. Порция стекла введена в черновую форму, на которую сверху наложены горловые щипцы в сомкнутом состоянии. Пуансон находится наверху в ожидательном положении. На позиции II прессование баночки совершилось, после чего пуансон убирается кверху, а баночка в горловых щипцах переносится в чистовую форму а2 (см. позицию III). Ha позиции IV показана последняя стадия: через плотно приставленную к горловым щипцам дутьевую головку д подается сжатый воздух, который раздувает заготовку до полного прижатия ее стенок ко всей внутренней поверхности чистовой формы. После этого дутьевая головка и горловые щипцы удаляются, обе половинки чистовой формы расходятся, и готовое изделие оказывается свободно стоящим на дне формы е.

Рис. 374. Схема работы прессо-выдувной машины

Схематический рис. 375 дает представление об общем виде прессо-выдувной машины — автомата, изготовляющей продукцию чрезвычайно широкого потребления — консервную банку.

На позиции 1 в черновую форму, удерживаемую горловыми щипцами, падает капля расплавленного стекла. На позиции 2 происходит прессование баночки, после чего она переносится в чистовую форму на позицию 3. Затем к форме сверху прижимается дутьевая головка, и на позициях 4, 5 и 6 происходит окончательное раздувание изделия. На позициях 7 и 8 оно охлаждается в форме, на позиции 9 автоматически переставляется на ленточный конвейер и направляется в отжиг. На позициях 10 и 11 раскрытая форма окончательно охлаждается и на позиции 12 подготовляется к принятию следующей капли стекла.

Такие машины также обладают огромной производительностью, выпуская в минуту от 25 до 35 изделий.

Применение их ограничено конфигурацией изделий. На них можно изготовлять только широкогорлую тару. Для производства обыкновенной бутылки, наиболее распространенного вида стеклянной тары, прессо-выдувные машины не пригодны.

Рис. 375. Общий вид прессо-выдувной машины для изготовления консервной банки

Для изготовления бутылок применяются машины опрокидной системы. Схема действия их представлена на рис. 376. На позиции I показана баночная форма, поставленная в перевернутое положение. Такое положение вызвано удобством приема капли стекла, падающей из фидера. Стекло уплотняется сжатым воздухом для лучшего заполнения нижней части формы, где в этот момент окончательно формуется головка бутылки. Затем форма переворачивается в нормальное положение, и первичным выдуванием, как показано на позиции II, выдувается баночка, являющая собой довольно близкое подобие будущей бутылки. После этого половинки черновой формы раскрываются, и баночка переносится в чистовую форму — позиция III. На позиции IV происходит окончательное раздувание бутылки, после чего половинки чистовой формы раскрываются, и изделие направляется в отжиг.

Рис. 376. Схема работы выдувной машины опрокидной системы

Общий вид машины схематически показан на рис. 377. Машина имеет два стола, вращающиеся против часовой стрелки. На правом столе расположены черновые формы, на левом столе — чистовые. На позиции 1 стола А показан момент падения капли из фидера. Сбоку показана дутьевая головка, при помощи которой стекло было уплотнено в форме. На пути перехода с позиции 1 на позицию 2 форма переворачивается в нормальное положение, на позиции 2 происходит выдувание баночки. На позиции 3 половинки черновой формы раскрываются, а половинки чистовой формы, находящейся в этот момент рядом, наоборот, смыкаются, и заготовка передается с чернового стола на чистовой.

Здесь, на позиции 4, свободно висящая в просторной чистовой форме баночка несколько удлиняется за счет собственного веса, а на позиции 5 окончательно выдувается. Позиция 6 служит для необходимого охлаждения изделия, а на позиции 7 половинки формы раскрываются, и бутылка особыми клещами схватывается за головку и переставляется на конвейер для доставки к отжигательному леру.

Такая машина выдает около 25 изделий в минуту.

Бутылочные машины опрокидной системы представляют собой чрезвычайно сложный механизм, состоящий из нескольких тысяч деталей. Все движения ее строго синхронизированы; работает она посредством сжатого воздуха от специальной компрессорной установки. Автор машин этой системы, американец Линч, потратил 15 лет жизни на то, чтобы достигнуть, наконец, благоприятных результатов.

Рис. 377. Общий вид выдувной машины опрокидной системы для изготовления бутылки

В заключение хочется сказать несколько слов о так называемых «вакуумных» машинах.

К капле стекла, выбрасываемой питателем, предъявляются очень строгие требования — прежде всего в отношении равномерного распределения температур по всей ее массе. Но это требование трудно выполнимо вследствие резкого охлаждения, которому подвергаются капли при падении в воздухе. Поэтому исследовательская мысль давно уже пыталась найти какой-нибудь другой, менее капризный способ питания машины.

Наконец, такой способ был найден выдающимся американским стекольщиком-изобретателем Оуэнсом. Питание его знаменитой бутылочной машины осуществляется следующим образом: при помощи особого рычага баночная форма всовывается на несколько секунд в печь, приводится в соприкосновение своей открытой нижней частью с поверхностью расплавленного стекла, сообщается с вакуум-аппаратом и всасывает в себя нужную порцию стекломассы. После этого начиненная стеклом черновая форма возвращается в стоящую у устья печи машину для дальнейших операций по превращению первичной заготовки в окончательное изделие. Понятно, что добытая таким путем порция стекла, попадающая в форму непосредственно из бассейна, минуя всякие фидерные установки и полеты по воздуху, обладает гораздо большей температурной однородностью, совершенно не капризна в дальнейшей обработке и может допустить существенное упрощение необходимых для этого операций. Машина Оуэнса, значительно более простая, чем машина Линча, получила широчайшее распространение в Америке, не вытеснив, однако, окончательно свою соперницу. У нас такая машина работает в Минеральных Водах.

Однако принцип питания ее вакуумным способом оказывается очень жизнеспособным. Укажем на один случай его применения.

На рис. 378 показана схема действия вакуумной машины, служащей для изготовления электроколб. На позиции 1 баночная форма всасывает стекло с поверхности расплава. Извлеченная из печи формочка открывается, и заготовка падает на конец подставленной снизу выдувательной трубки — позиция 2.

Как видно из рисунка, конец этой трубки имеет особое зажимное приспособление, посредством которого заготовка закрепляется на трубке.

Позиция 3 показывает закрепленную на конце трубки заготовку, которая при помощи довольно сложных механизмов подвергается определенным манипуляциям, сходным с теми, какие применяются при ручном выдувании стекла, после чего баночка поступает в чистовую форму (позиция 4), где раздувается до необходимых размеров, и тогда готовое изделие освобождается от формы (позиция 5) и выдувательной трубки (позиция 6), с которой оно было связано во все время обработки.

Такие машины обладают огромной производительностью и могут выпускать до 50 изделий в минуту. У нас они применяются также для изготовления химико-лабораторной посуды и некоторых типов чайных стаканов.

Рис. 378. Схема работы вакуумной машины для изготовления электроколбы

Заканчивая на этом краткий очерк о главнейших современных автоматах, изготовляющих полые стеклянные изделия, отметим, что они в большинстве случаев дают пример исчерпывающего разрешения вопроса механизации трудовых процессов. Нередко весь процесс бывает механизирован настолько, что руки рабочего касаются продукции в первый раз только в момент контроля качества готового изделия. И это, конечно, объясняется не особыми заслугами стекольщиков по сравнению со специалистами других профессий, а непревзойденными рабочими качествами стекла как материала. Мы уже неоднократно отмечали, что не существует, кажется, такого метода обработки, который не был бы приложим к стеклу, а это дает возможность почти неограниченного выбора производственных приемов, наиболее выгодных и экономичных для каждого данного случая.

Понятно, что при этом условии механизация процессов стекольной технологии является задачей весьма благодарной.

Стеклянные трубки и стержни, или, каких называют, дроты, — это полуфабрикат, служащий для изготовления ряда изделий, например электро- и радиоламп, химических и физических лабораторных приборов, медицинских ампул и шприцев, термометров, бус, елочных украшений и всякого рода безделушек (рис. 379). Специальность, к которой относится изготовление подобных изделий, называется стеклодувным искусством, а мастера, работающие в ней, — стеклодувами. Как уже говорилось раньше, стеклодув и выдувальщик — это не одно и то же. Их профессии резко различаются. Выдувальщик работает стоя у стекловаренной печи и при помощи искусных приемов выдувания изготовляет изделия из жидкой стекломассы, а стеклодув работает в комнате, удобно сидя за столом, и при помощи не менее искусных приемов, в которых немаловажную роль также играет выдувание, изготовляет изделия из готовых трубок и палочек, разогревая их до пластичного состояния на огне паяльной лампы. Хорошие стеклодувы ценятся не меньше хороших выдувальщиков.

Рис. 379. Различные химические и физические приборы, изготовленные из трубок стеклодувным способом

Рис. 380. Мастер-стеклодув Ленинградского технологического института имени Ленсовета С. С. Алифанов за работой

Искусство стеклодува существует с глубокой древности. Еще задолго до эллинистической эпохи умелые стекольщики с берегов Средиземного моря восхищали своих современников искусством мелких украшений женского наряда — бус, амулетов, перстней, — представлявших собой многоцветное сочетание из надлежащим образом расположенных стеклянных трубочек, палочек, нитей и зерен. Таким же приемом изготовлялись миниатюрные фигурки зверьков, птиц, рыб, а также маленькие изображения человеческих лиц. Мы уже знакомы с этими изделиями по главам, посвященным начальному периоду развития стеклоделия.

В настоящее время такой своеобразный «микрометод», представляющий собой сочетание стеклодувных приемов с ручной лепкой, продолжает применяться для изготовления скульптурных миниатюр, очень модных сейчас в зарубежных странах.

До появления на свет метода выдувания, еще во времена древнего Египта, трубочка стекла, служившая для изготовления бус, выделывалась путем наматывания нитей стекла на металлический стержень. С появлением же метода выдувания, что совпало с умением варить вполне доброкачественное стекло, получение трубок и дротов уже не вызывало никаких трудностей и осуществлялось путем растягивания пустотелой заготовки стекла. К средним векам, когда производство бус повсеместно достигло огромных размеров, изготовление стеклянных трубок сделалось, по-видимому, обычным процессом для всякой стекловаренной мастерской, сбывавшей этот полуфабрикат в руки кустарей-стеклодувов, занимавшихся производством бус.

Ручной способ выделки стеклянных трубочек и дротов дожил в неизмененном виде почти до наших дней. Еще совсем недавно, на нашей памяти, так называемые «дротовщики», т. е. рабочие — специалисты по вытягиванию трубок и дротов, ценились, как говорится, на вес золота.

Метод ручной выработки стеклянных трубок вполне своеобразен и применим только для стекла. Он возник из приема выдувания как его естественное, логическое продолжение.

Действительно, техника ручного вытягивания чрезвычайно близка к технике выдувания (рис. 381). Обычными приемами выдувальщика производится наборка стекла, ее первичная обработка в раздувание в баночку, носящую в данном случае название «постика». Так как размеры постика очень велики (вес его доходит до 15-20 кг), наборка стекла производится в несколько приемов. Затем к дну постика прикрепляется так называемая «лепка», иначе говоря, комочек пластичного стекла, плотно сидящий на конце «понтии» — железного стержня. Таким образом, постик оказывается прикрепленным с одной стороны к выдувательной трубке, а с противоположной — к понтии. Когда это совершилось, вспомогательный рабочий — «лепщик», держа в руках понтию, начинает постепенно отходить от мастера, держащего выдувательную трубку, по длинному коридору, растягивая таким образом заготовку — постепенно удлиняющуюся и утончающуюся стеклянную трубку. При этом мастер непрерывно вдувает в трубку воздух и оба рабочих вращают своп инструменты в одну и ту же сторону с одинаковой скоростью.

Изготовление дротов отличается лишь тем, что постик делается массивным, без внутренней полости, и выдувания при растягивании не производится.

Рис. 381. Схема изготовления трубок ручным способом

Этот на первый взгляд весьма простой процесс требует, однако, от дротовщика высокой квалификации и большого физического напряжения. Получение из тяжелого кома стекла трубки длиной в несколько десятков метров постоянного диаметра и заданной толщины стенок свидетельствует о точности глазомера, координации движений и поразительной ловкости дротовщика, что всегда отличает подлинного мастера стекольного дела.

В начале XX в., в тот период, когда почти все старинные приемы ручного формования стеклоизделий подверглись массовой механизации, был механизирован и ручной прием изготовления стеклянных трубок. Было предложено несколько решений. Наиболее раннее из них, появившееся в 10-х годах, заключается в следующем.

Основным рабочим органом установки служит «мундштук» — глиняный огнеупорный наконечник, насаженный на трубу из жароупорной стали.

Мундштук расположен наклонно в особой камере, пристроенной к бассейну ванной печи и нагреваемой до 1000°. При помощи особого механизма мундштук может вращаться вокруг своей оси со скоростью около 6 оборотов в минуту, а через вставленную в него стальную трубу подается сжатый воздух.

Вторая существенная часть установки — «тянульная машина». Она представляет собой механизм, который вытягивает трубку, зажимая ее особыми захватами с асбестовыми или резиновыми прокладками. Тянульная машина снабжена приспособлением для отрезания трубок и сортировки их по диаметрам.

Схема действия установки изображена на рис. 382. Жидкая стекломасса поступает из бассейна ванной печи по желобу в виде тонкой струйки на верхнюю часть медленно вращающегося мундштука. Скорость подачи стекломассы регулируется особым шибером. Благодаря наклонному положению мундштука и его вращательному движению стекломасса обволакивает мундштук равномерным слоем и стекает с его нижнего конца в виде чулка, который подхватывается тянульной машиной. Подаваемый через отверстие мундштука сжатый воздух препятствует деформированию трубки от собственного веса ее стенок.

Между камерой, где находится мундштук, и тянульной машиной расположен длинный открытый сверху канал. По нему тянется трубка; здесь же происходит ее отжиг.

Рис. 382. Схема изготовления трубок методом навивания на мундштук

Изменяя по желанию основные параметры процесса (количество подаваемой в единицу времени стекломассы, угол наклона мундштука, скорость его вращения, давление воздуха, температуру камеры), можно получать трубки различных диаметров и со стенками различной толщины.

Дроты, или стеклянные стержни, получаются точно таким же образом, с той лишь разницей, что мундштук в этом случае делается сплошным и подача сжатого воздуха не производится.

Описанный метод вполне оригинален и, в отличие от многих других механизированных методов выработки стеклянных изделий, не представляет собой развития или усовершенствования какого-либо ручного способа. Он лишний раз свидетельствует о замечательных рабочих качествах стекла как материала и о бесконечном разнообразии способов его формования.

Остановимся теперь на другом способе, появившемся в 20-х годах и разработанном известным советским стекольщиком-изобретателем С. И. Королевым.

Этот способ — развитие метода механизированного вытягивания листового стекла при помощи лодочки. В отличие от лодочки, применяющейся в производстве листового стекла, лодочка Королева имеет не щелевидное, а кольцевидное отверстие 1 (рис. 383). Оно образовано сердечником 2, представляющим собой глиняное шишкообразное тело, вставленное в центр круглого отверстия лодочки и прикрепленное к телу лодочки при помощи ножек 3.

Как видно на рисунке, по оси сердечника проходит канал, который соединяется с трубкой, подающей сжатый воздух — утолщение 4, образующееся у основания вытягиваемой трубки, аналогично «луковице» листового стекла Фурко. Само тело лодочки имеет квадратную форму, однако обычно пользуются двойными лодочками, в которых расположено рядом два кольцевых отверстия, и тогда тело лодочки имеет форму вытянутого прямоугольника.

Кроме лодочки, существенной частью машины Королева является вертикальное вытягивающее устройство, подающее трубку наверх так же, как и на машинах вытягивания листового стекла. Подъемный механизм снабжен устройством для автоматического разрезания трубок.

На рис. 384 показана схема действия установки Королева.

Рис. 383. Лодочка Королева для вытягивания трубок

Рис. 384. Схема установки для вытягивания трубки при помощи лодочки

Существует еще третий способ механического производства трубок, характеризующийся прежде всего наличием промежуточного сосуда, из которого набирается стекломасса. Этот промежуточный сосуд, или ванночка, имеет цилиндрическую форму и находится в непрерывном вращении, что обеспечивает однородность и высокие качества стекла в изделии. Ванночка наполняется стекломассой из бассейна ванной печи по лотку с шибером для регулировки скорости истечения. Вытягивание трубки производится непосредственно с поверхности стекла, без лодочки и обеспечивается особой формой фасонных огнеупорных деталей, расположенных над средней частью вращающейся ванночки.

На описанных нами машинах можно получать трубки и дроты диаметром от 2 до 50-70 мм. Наибольшей производительностью обладает машина горизонтального вытягивания, которая может давать до 5 т продукции в сутки.

Механизированный технологический процесс вытягивания стеклянных трубок и дротов совершенно вытеснил ручное их производство, которое сохранилось лишь для исключительных случаев, когда возникает необходимость получить небольшое количество трубок из стекла какого-либо особого состава, варка которого производится в горшках. За исключением этих редких случаев, потребность стеклодувных мастерских и цехов нашей страны полностью покрывается трубками и дротами машинного производства.

За последние годы возник еще один новый вид потребности в стеклянных трубках. Высокая химическая стойкость по отношению к агрессивному действию различных жидкостей и газов, долговечность, прозрачность и дешевизна делают стекло исключительно благодарным материалом для изготовления труб, применяющихся в различных отраслях народного хозяйства для транспортирования всевозможных жидкостей и газов, а также и для электроизоляционных целей. Стеклянные трубопроводы начинают с успехом использоваться в химической, нефтяной, пищевой и других отраслях промышленности. Заменяя дефицитный металл, стекло имеет по сравнению с ним ряд преимуществ: оно способствует продлению срока службы трубопроводов, сокращает расход энергии на перекачку жидкостей, так как значительно уменьшает трение между жидкостью и стенкой трубы; стекло совершенно не подвержено коррозии и тем самым предохраняет циркулирующую по трубопроводам жидкость от каких-либо загрязнений; наконец, стекло дает возможность наблюдать за происходящим в трубах и судить о том, в каком состоянии находится транспортируемая жидкость.

Вся совокупность этих преимуществ заставляет признать замену металлических труб стеклянными в некоторых случаях весьма рациональной. Однако на этом пути имеется одна трудность, которую, как оказалось, не так легко преодолеть.

Дело в том, что благодаря хрупкости стекла разработка системы сопряжения отдельных элементов труб между собой вырастает в весьма непростую задачу. Вопрос становится особенно трудным для подземных трубопроводов, где осадка грунта неизменно вызывает в стеклянных трубах довольно значительные напряжения.

Для воздушных же проводок использование стеклянных труб никаких затруднений не представляет и находит себе сейчас самое широкое применение. Диаметр стеклянных труб, употребляющихся для этих целей, обычно значительно больше, чем у трубок, предназначенных для стеклодувных работ, и достигает 150-200 мм при толщине стенок до 15 мм. В соответствии с этим и технология их получения несколько отличается от вышеописанной нами, хотя ничего принципиально нового в себе не содержит.

Увеличиваются лишь габариты основных рабочих органов машин и вносятся изменения, вызванные увеличением объема и веса формуемых изделий.

Преобразованная в этом направлении машина Королева прекрасно справляется с производством стеклянных труб крупных размеров — до 100 мм в диаметре.

Вторая машина, применяющаяся у нас для этих целей, работает по принципу уже известной нам трубочной машины с мундштуком, формуя трубы большого диаметра (до 150-200 мм) навиванием толстой стеклянной струи на медленно вращающийся сердечник.

Более подробного описания этой машины мы не приводим, так как она представляет собой вариант уже известной нам конструкции.

Давным-давно известно, что расплавленное стекло может вытягиваться в длинные тонкие нити. Такими нитями пользовались еще в древнем Египте для украшения стеклянных изделий. Но лишь в самые последние годы люди обратили внимание на особенные, чрезвычайно ценные свойства стеклянных волокон. Оказалось, что они могут быть необычайно тонкими, в 30-40 раз тоньше человеческого волоса и в несколько раз тоньше паутинки. Такие тончайшие стеклянные нити, имеющие в поперечнике 2-3 микрона, не видимы простым глазом, и лишь при особенных условиях освещения можно обнаружить их присутствие по мелькающим бликам. Из 20 кг стекломассы можно вытянуть стеклянную нить такой длины, что ею можно было бы опоясать земной шар. Вместе с тем стеклянные нити необычайно прочны. Если из таких тончайших волокон свить нитку толщиной в человеческий волос, она выдержит груз в 50 кг. Мы не знаем другого материала, который показал бы в тонких нитях такую экстраординарную прочность.

Кроме того, к числу достоинств стеклянного волокна следует отнести его выдающуюся химическую устойчивость и способность выдерживать высокие температуры (свыше 400°).

Все эти высокие рабочие качества стеклянного волокна получили в последние годы широкое признание и привели к созданию своеобразной отрасли стекольного производства, разрешившей немало задач первостепенной важности. В настоящее время вырабатывается два типа стеклянных волокон: грубое волокно диаметром от 6-7 до 25 микрон и тонкое диаметром в 5-6 микрон. Первое идет на изготовление ваты и тепло- и звукоизоляционных матов, а также химических фильтров, а второе на обычных текстильных машинах перерабатывается в ткани, ленты и шнурки для бытовых и электроизоляционных надобностей.

Во всех этих случаях стекловолокнистые материалы показали себя с наилучшей стороны и во многих отношениях превосходят обычно употреблявшиеся для этой цели хлопчатобумажные ткани, асбест, шлаковую вату, резину и т. п. При помощи стекловолокна удается достигнуть почти полной звуконепроницаемости внутренних перегородок в жилых зданиях и даже в кабинах самолетов. Высокие теплоизоляционные качества стекловолокна (коэффициент теплопроводности его в пять раз меньше, чем у инфузорной земли, и в два раза меньше, чем у шлаковой ваты) привели к использованию его в особо ответственных случаях, как, например, в судостроении. Здесь стеклянная изоляция поистине незаменима вследствие своего легкого веса и устойчивости против соленой воды.

Стеклянная электроизоляция позволяет увеличить мощность двигателей без увеличения их размеров. В химической промышленности стеклянные фильтры могут быть использованы для очистки самых агрессивных жидкостей, причем срок службы их в 20-30 раз больше, нежели у обычных, применяемых для этой цели текстильных материалов.

Наконец, укажем, что стекловолокнистые материалы находят сейчас все более и более широкое применение в быту как гигиеничные, легко моющиеся, красивые ткани, из которых изготовляют драпировки, занавески, обивку для мебели, обои, галстуки и т. п. На рис. 385 приведен фотоснимок с одного из образцов стеклянной ткани.

Рис. 385. Ткань из стеклянного волокна

Теперь обратимся к вопросу о том, как же стеклянное волокно изготовляется.

Сперва остановимся на более грубом волокне, идущем на изготовление войлока и матов, употребляющихся для тепловой и звуковой изоляции.

Схема технологического процесса получения стеклянных волокон диаметром от 8 до 25 микрон дана на рис. 386.

Слева показан пристроенный к бассейну ванной печи питатель 1, из которого непрерывной струей вытекает расплавленная стекломасса в сосуд 2, наполненный проточной водой, где стекло отвердевает в виде так называемого «эрклеза», т. е. зерен стекла разной величины и формы. При помощи ковшового элеватора 3 эрклез подается в запасный бункер 4, откуда контейнером 5 доставляется к печам 6.

На нашем рисунке показаны две таких печи, отапливаемые нефтью. Каждая из них имеет по две симметрично расположенных камеры 7, где производится плавка эрклеза.

В разрезе камеры на ее дне показана одна из трех круглых пластин с отверстиями. Пластины эти делаются из огнеупорного шамотного материала или из жароупорного металлического сплава. В каждой пластине проделано более ста отверстий, или, как говорят, «фильеров», диаметром около 2 мм каждое. Через фильеры стекло вытекает в виде капель, тянущих за собой тонкие волокна. Эти волокна 8 захватываются вращающимися барабанами 9, наматываются на них, растягиваясь и утончаясь тем более, чем быстрее вращаются барабаны.

Ил. 402

Рис. 386. Общий вид установки для изготовления войлока из стеклянного волокна

Производительность одной такой печи достигает 0,5 m в сутки относительно толстого стеклянного волокна, из которого получается войлок и маты. Когда нужно производить более тонкие стеклянные волокна, применяющиеся для текстильных надобностей, технологический процесс существенно видоизменяется. Он становится значительно точнее, в отдельные операции его проводятся более тщательно.

Прежде всего стеклянный бой подается в печи не в виде кусочков разной величины и неправильной формы, а в виде шариков совершенно одинакового диаметра (2 см). Шарики прессуются из стекла на специальной прессовой машине. Замена эрклеза шариками вызвана двумя соображениями: во-первых, необходимостью получить в камере вытягивания более доброкачественное стекло, лишенное пузырьков воздуха, которые захватываются неправильными осколками эрклеза, а во-вторых, возможностью автоматического питания камеры вытягивания точными дозами стекла, чего нельзя добиться при неправильной форме кусочков эрклеза. Регулирование уровня стекла осуществляется поплавком, плавающим в стекломассе и связанным электрическим контактом с механизмом для подачи шариков. При изменении уровня стекла в печи поплавок опускается или поднимается, включая и выключая загрузочный механизм.

Резервуар, в котором происходит плавка стекла, сделан из платинородиевого сплава, и в дне его имеется около ста фильеров с диаметром от 1,5 до 1,7 мм. Резервуар нагревается проходящим через него электрическим током.

Стекломасса вытекает из фильеров под влиянием собственного веса. Образующиеся волокна попадают на съемную катушку наматывающего вращающегося аппарата, который растягивает их со скоростью около 2 км в минуту. При этом диаметр волокна получается равным 3-6 микронам. Толщина волокна зависит от диаметра фильеров, уровня стекломассы, вязкости ее и скорости вытягивания.

Производительность установки не превосходит 25 кг в сутки, что примерно в 20 раз меньше производительности установки для получения грубого волокна.

Нельзя не упомянуть еще одного способа — способа получения стеклянных волокон с использованием пара или сжатого воздуха.

Сущность этого метода в том, что на тянущиеся из фильеров нити стекла направляется струя пара или сжатого воздуха. При этом стеклянные нити растягиваются с огромной скоростью и в спутанном состоянии, в виде войлока, падают вниз и присасываются стенками находящегося под вакуумом барабана.

Таким способом с производительностью, во много раз превышающей производительность других методов, можно получать и грубые и тонкие стеклянные волокна.

Некоторым вариантом этого метода следует признать так называемый центробежный способ. В нем разбрасывание волокон осуществляется не паром или воздухом, а быстро вращающимся диском, на который волокна падают. При огромной производительности этот процесс дает лишь очень грубое волокно, неоднородное по толщине, что невыгодно отражается на его изоляционных свойствах. Вследствие этого указанный метод выходит из употребления.

Эта же судьба постигла и еще один метод, который был построен на вытягивании нитей из стеклянных палочек, оплавляемых газовыми горелками.

Производство стеклянного волокна и изготовляемой из него разнообразной продукции является в нашей стране еще очень молодым, и в ближайшем будущем следует ожидать его стремительного развития.

Пеностеклом называется пористый, ноздреватый материал, представляющий собой как бы затвердевшую стеклянную пену или, точнее, стекло, пронизанное огромным количеством пустот округлой формы.

Этот материал, все более и более широко входящий сейчас в употребление, обладает весьма ценными техническими свойствами.

Одним из основных достоинств его следует считать сочетание весьма малой тепло- и звукопроводности с небольшим весом (он примерно в 10 раз легче кирпича) и достаточной прочностью (он в 2-3 раза прочнее бетона). Отсюда вытекает, что пеностекло нужно признать незаменимым материалом для заполнения конструкций внутренних и наружных стен зданий, в особенности высотных, где облегчение нагрузки на фундамент играет очень большую роль.

Вторая область широкого применения пеностекла — строительство холодильников, где, кроме высоких теплоизоляционных свойств этого материала, ценится его легкость и длительность службы без ремонта.

Наконец. пеностекло, как очень легкий, хорошо плавающий материал, может быть использовано для паромов, спасательных приспособлений понтонных мостов и для повышения плавучести металлических конструкций, а также для защиты кораблей от коррозии, для устройства перегородок внутри речных и морских судов и изоляции котельных судовых установок. Пеностекло не теряет своей плавучести и тогда, когда оно пробито насквозь. Пробоины же и трещины можно быстро ликвидировать.

Пеностекло легко подвергается механической обработке: его можно пилить, резать, сверлить и обтачивать на токарном станке.

Инициатором широкого развертывания у нас производства пеностекла справедливо считается один из крупнейших советских стекольщиков, долголетний руководитель Кафедры стекла в Московском химико-технологическом институте имени Д. И. Менделеева, профессор Исаак Ильич Китайгородский. Он же является автором принятого у нас метода производства этого продукта.

Приготовление пеностекла построено на введении в шихту так называемых пенообразователей, т. е. веществ, которые при высоких температурах разлагаются с выделением газообразных продуктов. В качестве таких веществ применяются кокс и карбонаты, например мел.

Схема технологии самого процесса приготовления пеностекла сводится к следующему.

Стеклянный бой и всевозможные отходы стекольного производства, обычно производства оконного стекла, подвергаются на шаровых мельницах очень тонкому измельчению. Так же точно измельчается и пенообразователь, в большинстве случаев кокс. То и другое хорошо перемешивается.

Полученная таким образом шихта насыпается в железные формы, соответствующие блокам площадью около 0,5 кв. м при толщине в 12 см. Формы поступают в канал тоннельной печи, нагреваемой до 700-800°, где происходит процесс, приводящий к образованию пеностекла. Пылинки стекла начинают спекаться уже при 600° и образуют полости, в которых замкнут пенообразователь. При дальнейшем повышении температуры поверхностные пленки стеклянных полостей начинают растягиваться под влиянием давления газов, выделяемых пенообразователем.

Процесс вспенивания продолжают в течение определенного промежутка времени, после чего стеклоблоки поступают в более холодную часть тоннельной печи, вязкость стекла при этом резко повышается, пена становится устойчивой и окончательно закрепляется.

После этого блоки пеностекла направляются в тоннельную печь отжига.

В Советском Союзе в настоящее время разработан полностью автоматизированный процесс получения блоков пеностекла.

Спекание производится в тоннельной конвейерной печи, по которой движутся впритык один к другому коробчатые элементы, образующие в своей совокупности желоб длиной около 17 м. Движение осуществляется прерывисто, посредством толкателя, который каждый раз продвигает весь желоб на длину одного элемента. Загрузка шихтой производится автоматически. Шихта заполняет каждый элемент желоба на половину высоты. Пока элементы желоба продвигаются по всей длине канала печи, процессы спекания и пенообразования заканчиваются, и мягкая еще масса вспененного стекла нарезается опускающимся ножом на отдельные блоки, которые автоматически ставятся на ребро и в таком положении передаются на ленточный транспортер печи отжига, имеющей в длину 46 м. Из печи отжига блоки пеностекла выходят в совершенно закопченном виде.

Производительность одной такой установки превышает 10 000 куб. м пеностекла в год.

Потребность в этом материале у нас огромна, и в ближайшем будущем производству его будет придан большой размах.

***

Советская наука о стекле идет вперед. Растет сеть лабораторий и исследовательских институтов, изучающих природу и свойства стекла. Высшая школа год от года множит кадры молодых специалистов по теории и практике стеклоделия. Быстрыми темпами развертывается издательская деятельность, и все больше появляется книг и статей о стекле. Все чаще и чаще созываются конференции для координации научной деятельности и для согласовывания ряда принципиальных вопросов, еще не нашедших своего окончательного решения. Укрепляются наши связи с зарубежными учеными, растет авторитет советской науки о стекле за границей. На состоявшемся летом 1956 г. в Париже Всемирном конгрессе по стеклу советские ученые выступали в числе первых докладчиков.

Перед наукой о стекле непрерывно возникают новые задачи. Замечательный материал, служащий предметом ее изучения, открывается нам своими новыми сторонами, и кажутся неисчерпаемыми запасы скрытых в нем качеств, которые человек находит в нем и приспосабливает к удовлетворению своих растущих потребностей.

Шести тысяч лет, оказывается, недостаточно для того, чтобы изучить стекло и научиться использовать его до конца.

Конечно, многое уже сделано. Нельзя не изумляться тем успехам, которые достигнуты на пути развития стеклоделия. Может быть, не так много существует отраслей промышленности, где бы созидательный талант человека сумел с такой полнотой овладеть разнообразными способами изготовления продукции.

Выше мы подробно рассмотрели все более или менее главные виды стекольных производств, столь замечательных в их разнохарактерности, степени механизации и совершенства технического оформления. Вырисовывается поистине великолепная галерея оригинально решенных производственных процессов, из которых каждый привлекает наше внимание какой-нибудь особой, присущей именно ему чертой.

Например, нельзя остаться равнодушным, когда вы входите в корпуса современного завода оконного стекла — этого самого важного и самого, так сказать, многотиражного вида стекольной продукции. Вы знаете, что перед вами где-то тут же, совсем рядом, работают полным ходом десять машин, из которых каждая дает около миллиона квадратных метров стекла в год. Но вы их не видите и не слышите. Над невысоким строением из огнеупорного кирпича высятся легкие вертикальные конструкции, которые плавно вытягивают вверх широкую ленту стекла. Механизмы работают бесшумно, в цехе царит тишина. Вас приглашают подойти к маленькому окошечку в огнеупорной стенке «подмашинной» камеры, и вы видите слабо освещенное розовым светом пространство, разделенное на две части вертикальной линией. Эта линия совсем близко от вас. Присматриваясь, вы замечаете, что она медленно ползет вверх, и вы начинаете угадывать, что перед вами вытягиваемая из расплавленного стекла лента, обращенная к вам своей кромкой — своим профилем. Лента движется медленно, по 50-75 м в час, но зато непрерывно — день и ночь, зиму и лето, год за годом, — и в итоге мы получаем стекло в таком количестве, что проблему застекления жилищ можно считать решенной.

Трудно себе представить более изящное, более простое решение сложнейшей технической задачи.

Не менее сильное впечатление оставляет механизированное производство полых изделий: бутылок, стаканов, консервной тары, столовой посуды, колб для электроламп и т. п. Здесь, наоборот, подавляет «многодельность», обилие труда, потраченного на разработку тысяч мельчайших деталей громоздких механизмов, приводящихся в действие сжатым воздухом. Авторы машины стремились в ее конструкции возможно точнее воспроизвести движения человека, искусство мастера, ускоряя в чудовищной степени темпы его работы. Десять миллионов бутылок, десять миллионов стаканов может дать в год такая машина. Площадь ее не более обеденного стола, но эта машина может заменить собой 500-1000 рабочих. Приближаясь к такой машине, вы уже издали слышите разнообразные звучания ее многочисленных, синхронно движущихся деталей. Подойдя вплотную и всматриваясь в работу отдельных узлов, вы слышите как бы дыхание легких человека, вы видите стальные губы, прижимающиеся к стеклянной заготовке и вдувающие в нее нужную порцию воздуха, вы видите, как металлическая лапа четко в ритмично, каждые 2-3 секунды хватает готовую бутылку за горло и отставляет ее на плавно движущийся транспортер для передачи в печь отжига. Поистине чудо техники! Вы с уважением вспоминаете конструкторов этой машины, которые 15 лет своей жизни потратили на ее создание.

Перенесемся теперь в обширные темные корпуса, вмещающие громоздкое оборудование того стекольного производства, которое было механизировано раньше других. Это — тяжелая стекольная индустрия. Идет отливка зеркального стекла. Во всей атмосфере чувствуется настороженность и какая-то торжественная собранность. Ритмично, через каждые 8 мин., распахивается очередное жерло исполинской печи и из него, как метеор, вылетает раскаленный добела огромный глиняный котел, который стремительно мчится по цеху и выплескивает под катящийся вал свою драгоценную ношу — светящуюся, медово-желтую массу раскаленного стекла. За первой отливкой следует вторая, затем третья и т. д. — ритмично, точно, безостановочно.

Прокатанные листы один за другим втягиваются в стометровый канал печи охлаждения, тогда как пустые горшки, еще не успевшие остыть, поочередно возвращаются на свои места в печь, чтобы вновь наполниться шихтой, обратить ее за ночь в огнедышащий расплав и на следующий день вновь совершить под жужжание лебедок мостового крана свой традиционный перелет, как некая исполинская пчела, которая наперекор природе стремится выбросить из улья свой взяток.

Так отливаются огромные стеклянные листы толщиной до 8-10 см и площадью до 40 кв. м, употребляющиеся в строительстве парадных городских зданий. Эти листы весом до тонны принадлежат к числу крупнейших стеклянных изделий.

Тем более разительный контраст мы ощутим, когда перенесемся нашим воображением в мастерские, где изготовляют стеклянное волокно. Маленькая капелька расплавленного стекла отбрасывается струей сжатого пара или быстро вращающимся диском. Капелька летит со скоростью 2-3 км в минуту, и за ней тянется тонкая стеклянная ниточка. Чем больше скорость, тем тоньше ниточка. Вот она уже тоньше обыкновенной швейной нитки, вот она уже тоньше человеческого волоса в 5-10-20 раз, вот она уже тоньше паутинки. Чем тоньше стеклянная нить, тем она прочнее. Если мы совьем из таких нитей толстую веревку, то она окажется в десятки раз прочнее стального троса такой же толщины. Это ли не чудо?

И еще. Из четырех аккуратно приготовленных продолговатых стеклянных пластинок делают заготовку, имеющую форму трубки квадратного сечения. Заготовку осторожно нагревают до размягчения и подвергают многократному растягиванию, в результате чего получают тончайший каналец, который сохраняет точное квадратное сечение. Назначение этих тончайших капиллярных каналов очень интересно. В такой канал можно «загнать» бактерию и изучать ее поведение в течение всей ее жизни при помощи микроскопа, так как плоские стенки канальца не искажают изображения наблюдаемого объекта.

Напомним о богатстве методов обработки стекла в холодном, твердом состоянии. Стекло можно пилить обыкновенной циркульной пилой, в кромку которой закатаны алмазные осколки, или сверлить стальным сверлом. На токарном станке можно вытачивать стеклянные колонки. При помощи песчаной струи, подаваемой под большим давлением, на толстом листе стекла выбивают сложные барельефные рисунки, пробивают красивые сквозные решетки или, наконец, применяя трафареты и варьируя в широких пределах крупность песка, давление сжатого воздуха, наклон песчаной струи и расстояние сопла от стекла, быстро и просто получают великолепные «стеклянные гравюры», на которые не действует ни время, ни самые жестокие условии хранения.

А как непостижимо разнообразны приемы обработки расплавленной стекломассы, столь послушной в руках стекольщика! От пятиметровой хрустальной колонны до капиллярной трубочки, в которой не могут разойтись два встретившихся микроба, от огромного листа весом почти в одну тонну до тончайшего покровного стеклышка к микроскопическому препарату, от купальной ванны до крошечной медицинской ампулы, от миниатюрной камеи, которую нельзя вырезать без помощи лупы, до скульптурного портрета в натуральную величину.

Из всего сказанного мы видим, на какой высокий уровень поднялась стекольная промышленность и какими быстрыми темпами шло ее развитие в XX в.

Многое, что казалось мечтой 30-40 лет назад, теперь стало реальным и осуществляется каждодневно, в будничном порядке.

Но можно ли сказать, что мы уже исчерпали все богатейшие ресурсы этого материала? Конечно, нет. Позволим себе маленькую вольность и помечтаем о будущем стекла.

Например, об эмалированных кровлях. Как известно, эмаль — это стекло, тончайшим слоем распределенное и прочно закрепленное на поверхности стального листа. Процессы эмалирования настолько сейчас упрощены и удешевлены, что эмалированный стальной лист стоит примерно столько же, сколько и окрашенный масляной краской. Но прочность и долговечность таких листов несопоставимы. Если обыкновенная железная крыша выстаивает 15-20 лет, то эмалированная проживет 200-300, и десять поколений жильцов такого дома ни разу не будет беспокоить вопрос о новом кровельном материале. Впрочем, это уже не мечта, а ближайшее будущее.

Теперь подумаем вот о чем. Мы знаем, что самый главный недостаток всех стеклянных вещей — их хрупкость. При огромной сопротивляемости атаке сильнейших химических реагентов, при прославленной стойкости по отношению к действию времени в любых условиях хранения, стеклянное изделие разлетается на куски при первом, даже не очень сильном ударе или резком изменении температуры. Эта хрупкость и малая термическая устойчивость являются единственными недостатками стекла, с которыми приходится мириться ради других ценных свойств этого материала. С хрупкостью стекла уже научились бороться изменением химического состава или отжигом, т. е. особой термической обработкой изделий. Современное автомобильное стекло не разобьется от попавшего в него камня; брошенный на каменный пол стакан может и не разбиться, а в стеклянных кастрюлях можно варить пищу. Это все наши победы, по пока еще не полные. Несомненно, в недалеком будущем хрупкость стекла будет преодолена, и тогда многие поколения будут пользоваться одними и теми же стаканами; поезда будут мчаться по стеклянным шпалам, войдут в быт стеклянные стулья, будут строиться стеклянные мостовые и по ним можно будет прогуливаться со стеклянными тросточками в руках, и если кому-нибудь придет в голову отделаться от стеклянной вещи, то ее придется закопать в землю, так как разбить ее будет невозможно.

Идем дальше. Мы уже знаем, что недавно научились делать стеклянную губку. Эта легкая, плавающая на воде, затвердевшая стеклянная пена является великолепным строительным материалом. У нас пока еще она не вошла в быт, но не за горами то время, когда заводские корпуса и здания общественного назначения будут получать свет через свои стены, а окна их заменятся вентиляционными каналами. В темные ночи такие дома будут казаться гигантскими фонарями, освещающими улицы.

Мы уже говорили о том, как чугунные трубопроводы начали вытесняться стеклянными. Сейчас на этом пути еще стоит много трудностей, и одна из них — хрупкость стекла. Но с этим недостатком, как только что говорилось, ведется усиленная борьба, и надо надеяться, что она будет успешной. Тогда холодная в горячая вода потечет в наши квартиры по стеклянным трубам, под окнами будут стоять красивые, стеклянные цветные радиаторы; на заводах пищевой промышленности молоко, вина, бульоны и отвары будут течь по чистым, безупречным в санитарном отношении стеклянным трубам; на заводах химической промышленности самые агрессивные реагенты, в несколько месяцев разъедающие чугунные трубопроводы, будут бессильны повредить стеклянные, и глубоко закопанные в землю десятки и сотни тысяч километров городских и сельских водопроводов надо будет сменять, может быть, только один раз в тысячелетие.

Стеклянные ткани. Производство их налажено недавно. Они изготовляются пока в незначительных количествах и идут исключительно на удовлетворение технических потребностей. Но настанет пора, когда этот чудесный, красивый, гигиеничный, «вечный» по своей прочности материал войдет в наш быт и мы будем делать из него занавеси и шторы на окна, обивать этими тканями диваны и кресла, покрывать стены стеклянными обоями, устилать полы стеклянными коврами. А может быть, мы будем носить и стеклянную одежду.

За последние годы в Советском Союзе сделано очень много для использования стекла как декоративного материала в архитектуре. При участии народного художника В. И. Мухиной разработан метод изготовления крупных, монументальных скульптур из стекла. Тот, кто видел когда-нибудь такую стеклянную скульптуру хотя бы небольшого, настольного размера и с восхищением следил, как запертый в ней луч света при малейшем повороте вашей головы метался по всем изгибам изваяния, тщетно пытаясь вырваться наружу, тот никогда не забудет этого первого впечатления и живо вообразит себе, какое прекрасное зрелище будет представлять стоящая где-нибудь среди площади на высоте скульптурная стеклянная группа, когда на нее упадет луч солнца.

Все это — мечты о стекле будущего и мечты вполне реальные. Что же нужно, чтобы ускорить, чтобы приблизить это будущее? Нужны знания, нужна наука, нужен труд. XXI съезд КПСС решительно поставил вопрос об усилении научно-исследовательской деятельности, о привлечении к этому делу всех сил страны, о теснейшем союзе и деловом сотрудничестве людей науки с людьми производства.

Наряду с другими отраслями народного хозяйства советская стекольная промышленность должна горячо откликнуться на этот призыв и добиться того, чтобы в ближайшее время многие наши мечты о стекле будущего претворились в действительность.