Historia szkła

Następny artykuł pochodzi z książki Uncle John’s Fast-Acting Long-Lasting Bathroom Reader.

Z miejsca, w którym siedzisz, możesz prawdopodobnie zobaczyć kilka kawałków szkła: okno, lustro w łazience, może nawet szklane drzwi od prysznica. Oto historia szkła przedstawiona przez BRI.
ANCIENTNE SZKŁO
Szkło istnieje od milionów lat. Szkło powstaje zawsze wtedy, gdy naturalne zjawiska związane z bardzo wysokimi temperaturami – aktywność wulkaniczna, uderzenia piorunów lub uderzenia meteorytów – powodują, że niektóre rodzaje skał topią się, łączą, a następnie szybko stygną. Dowody kopalne wskazują, że ludzie z epoki kamiennej używali tego naturalnego szkła do wyrobu narzędzi, takich jak groty włóczni i narzędzia tnące, już 9000 lat temu. (Lepsze techniki datowania mogą ostatecznie przesunąć tę datę znacznie dalej). Obsydian, lśniące czarne szkło powstające, gdy lawa szybko stygnie (np. podczas spływania do wody), był powszechnie używany przez starożytnych do tych celów.

(Image credit: H. Raab)

Po tysiącach lat używania naturalnie powstałego szkła, ludzie w końcu odkryli, jak je wytwarzać – prawdopodobnie przez przypadek. Rzymski historyk Pliniusz napisał w 77 r. n.e., że feniccy żeglarze wrzucili do ognia „kamienie z sody kalcynowanej” (przypuszczalnie po to, by oprzeć na nich swoje stanowiska) na piaszczystej plaży. Później znaleźli w popiołach „twardy, gładki kamień”. To jeden z możliwych scenariuszy, biorąc pod uwagę, że piasek, soda kalcynowana (węglan sodu) i ciepło to składniki potrzebne do produkcji szkła. Inna możliwość jest taka, że garncarze nieumyślnie pozwolili, aby piasek przedostał się do pieca, gdzie przykleił się do mokrej gliny, tworząc przypadkowo twardą, gładką glazurę na ich ceramice, kiedy pieczenie zostało zakończone.
Jakkolwiek produkcja szkła została odkryta po raz pierwszy, historycy zgadzają się, że stało się to około 6 000 lat temu. Historia produkcji szkła po tym wydarzeniu to historia ciągłych zmian technologicznych: udoskonalania receptury w celu stworzenia nowych rodzajów szkła, uczenia się kształtowania go w nowe formy oraz znajdowania dla niego nowych i lepszych zastosowań. ierwsze znane metody kształtowania roztopionego szkła w przedmioty to rysowanie i odlewanie.
* Ciągnienie szkła. Metalowy hak służy do wyciągania roztopionego szkła ze zbiornika, gdy jest ono bardzo gęstą, rozgrzaną do czerwoności cieczą. W tym stanie szkło może być ciągnięte – podobnie jak tafty – w długie, cienkie pasma, które utwardzają się w pręty lub są cięte na ozdobne koraliki, gdy są jeszcze miękkie.
* Odlewanie szkła. Stopione szkło wlewa się do formy i pozostawia do stwardnienia. Najwcześniejsze formy szklane były prawdopodobnie wykonane z piasku.

(Image credit: Flickr user Tracy Lee)

Uważa się, że metody te zostały po raz pierwszy zastosowane przez Sumerów w starożytnej Mezopotamii (Irak i Syria) ponad 5 000 lat temu. W regionie tym znaleziono szklane paciorki i proste odlewane elementy datowane na około 3500 lat p.n.e., a instrukcje produkcji szkła odkryto nawet w starożytnych tekstach sumeryjskich. Ta nowa technologia została przekazana na szlakach handlowych sąsiednim społeczeństwom, a w ciągu następnych 2 000 lat prosta produkcja szkła rozprzestrzeniła się w całej Mezopotamii i na Bliskim Wschodzie. astępny wielki skok w produkcji szkła polegał na wykorzystaniu go do produkcji pojemników. Około 1500 r. p.n.e. egipscy szklarze odkryli, że mogą zanurzać w roztopionym szkle stałe cylindry z pasty krzemionkowej (zrobionej z rozdrobnionego piasku i wody). Pozwalali, by szkło stwardniało, a następnie wyłamywali rdzeń – w ten sposób powstawały pierwsze znane szklane pojemniki. Metoda ta została udoskonalona przez wylewanie roztopionego szkła na zagęszczone formy piaskowe, a później przez inną technikę, znaną jako prasowanie szkła: roztopione szkło wlewano do formy, a następnie wciskano w nią inną formę. (W ten sposób powstaje dziś wiele butelek, ale proces ten jest wykonywany mechanicznie.)
Ogromne ulepszenie w porównaniu z pojemnikami z drewna lub gliny, szkło znalazło wiele zastosowań: jako butelki na perfumy, barwniki i kosmetyki; lub jako pojemniki do przenoszenia i konserwowania żywności i napojów, takich jak miód lub wino.

(Image credit: Flickr user Ola Erik Blæsterdalen)

Około 30 r. p.n.e. rzemieślnicy w Fenicji (Liban i Syria) odkryli, że jeśli dmuchną przez wydrążoną metalową rurkę w bryłę roztopionego szkła, ta nadyma się i nabiera kształtu. Produkcja szkła już nigdy nie będzie taka sama. Szybko zmieniło się ono z ograniczonego stosowania prymitywnych form w pozornie nieskończone możliwości dmuchania szkła. Rzemieślnicy mogli teraz produkować bardziej różnorodne wyroby o bardziej zróżnicowanym przeznaczeniu. I mogli to robić szybciej, łatwiej i taniej niż kiedykolwiek wcześniej.
W tym czasie Fenicja była częścią Imperium Rzymskiego. Rzymianie przyjęli nową technologię i w ciągu następnych kilku stuleci rozpowszechnili ją w całym swoim imperium, w tym na Bliskim Wschodzie, w Afryce Północnej i w niemal całej Europie. Dmuchanie szkła pozostało dominującym sposobem wytwarzania szkła w tych regionach przez następne 2 000 lat.

(Image credit: David Patchen)

O niektórych właściwościach szkła – kolorze, przejrzystości i odporności na ciepło – decydują składniki zmieszane z krzemionką. Dzięki eksperymentom przepisy te były stopniowo ulepszane, a około roku 100 n.e. w Aleksandrii w Egipcie do mieszanki dodano tlenek manganu, powszechnie występujący minerał. Rezultat: receptura na niemal przezroczyste szkło. To wkrótce doprowadziło do stosowania szkła w oknach (choć tylko w najważniejszych budynkach w najważniejszych miastach, takich jak Rzym i Aleksandria). Wczesne okna były zazwyczaj odlewane, ale niektóre mogły być wykonane ze szkła walcowanego: nowoczesnego szkła wylewanego na płaską powierzchnię i rozwałkowywanego jak ciasto. Tak czy inaczej, pierwsze szklane okna były grube, mętne i nierówne – ale wpuszczały światło i chroniły przed warunkami atmosferycznymi.
Upadek Cesarstwa Rzymskiego w V wieku oznaczał początek Ciemnych Wieków w Europie i niemal zatrzymanie postępu w produkcji szkła. Jednak już w VII wieku w Azji i Afryce zaczęły rozkwitać nowe imperia muzułmańskie. W ciągu następnych kilku stuleci arabscy rzemieślnicy, zwłaszcza ci z Syrii, stali się najlepszymi szklarzami na świecie. Dokonali oni ogromnego postępu w technikach cięcia, grawerowania i barwienia, a także wynaleźli sposoby malowania, emaliowania i złocenia szkła. Misternie zdobione, wielobarwne, złocone szklane przedmioty z tej epoki – zwłaszcza wazy o najróżniejszych kształtach – znaleziono we wszystkich częściach świata arabskiego. Nawet po tym, jak dominacja w handlu przeszła z powrotem do Europy, europejscy szklarze pozostawali pod ogromnym wpływem artystycznych i naukowych osiągnięć swoich arabskich kolegów.
WENECKIE SZKŁO

(Image credit: PHDCOM)

Nikt nie wie dokładnie, kiedy rozpoczęto produkcję szkła w Wenecji, ale już w 1224 r. miejscy szklarze utworzyli gildię, by chronić swój handel. Do 1291 roku było tak wielu weneckich szklarzy, że ich piece powodowały pożary w całym mieście, co skłoniło radę miasta do przeniesienia ich wszystkich na pobliską wyspę Murano. W rzeczywistości pomogło to gildiom – mogły one lepiej ukryć swoje postępy przed konkurencją. Do XIV wieku weneccy szklarze byli światowymi liderami we wszystkich aspektach tego rzemiosła, łącznie z opanowaniem składników do produkcji szkła kolorowego. Na przykład odpowiednia ilość kobaltu pozwalała uzyskać głęboki błękit szkła, a manganu – żółty lub fioletowy. Jednym z ich ważniejszych osiągnięć było wynalezienie najbardziej przejrzystego szkła w tamtych czasach, cristallo. Doprowadziło to do powstania pierwszych szklanych soczewek, opracowanych w Holandii w 1590 roku, które ostatecznie doprowadziły do wynalezienia okularów, teleskopu i mikroskopu. odobnie jak w przypadku wielu innych rzemiosł, przejście na szkło produkowane fabrycznie i masowo oznaczało śmiertelny cios dla rzemiosła uprawianego od tysięcy lat, ale oznaczało również wielki skok jakościowy.
* W 1820 roku w Stanach Zjednoczonych wprowadzono mechaniczny proces produkcji butelek, co znacznie zwiększyło wiedzę społeczeństwa na temat stosowania szkła.
* W 1876 roku John Jacob Bausch i Henry Lomb założyli firmę Bausch and Lomb w Rochester, w stanie Nowy Jork. Opracowali i udoskonalili wiele rodzajów soczewek stosowanych w mikroskopach, okularach i lupach.
* W 1915 roku firma Corning Glass wyprodukowała pierwsze żaroodporne szkło do naczyń kuchennych, nazywając je Pyrex, od pyro, greckiego słowa oznaczającego „ogień”.
* W 1919 roku Henry Ford skorzystał z francuskiego wynalazku, łącząc dwie warstwy szkła z bardzo cienką warstwą celulozy pomiędzy nimi. Powstała w ten sposób dwuwarstwowa tafla była przezroczysta i odporna na rozbicie. Ford nakazał umieścić to „bezpieczne szkło” we wszystkich swoich samochodach. (Szkło bezpieczne jest dziś produkowane w zasadzie w ten sam sposób.)

(Image credit: Ulfbastel)

* W 1926 roku Corning opracował maszynę „399” lub „Ribbon” do produkcji żarówek. Wkrótce była ona w stanie wyprodukować 400 000 żarówek dziennie, ponad pięć razy więcej niż poprzednie maszyny, co sprawiło, że żarówki stały się dostępne dla zwykłych gospodarstw domowych.
* W 1959 roku Brytyjczyk Alistair Pilkington wynalazł „proces float” do produkcji tafli szkła. Tafla roztopionego szkła jest pobierana ze zbiornika, a następnie spływa po powierzchni zbiornika z roztopioną cyną i pozwala się jej ostygnąć. W ten sposób uzyskuje się gładkie, lśniące i jednolite wykończenie, którego konsumenci oczekują obecnie – i które uważają za oczywiste – w oknach. Prawie wszystkie produkowane dziś tafle szkła wykorzystuje się w procesie float.
* W 1970 roku firma Corning opracowała nadający się do użytku światłowód krzemionkowy – pomysł, który istniał już od dziesięcioleci. Przełom ten, wykorzystywany głównie do transmisji danych, zapoczątkował erę światłowodów.

(Image credit: Flickr user John Adams)

SZKŁO PREZES I PRZYSZŁOŚĆ
Co dalej? Całkiem niedawne osiągnięcie: „inteligentne szkło”, czyli szkło pokryte różnymi substancjami, które sprawiają, że reaguje ono na bodźce zewnętrzne. Prawdopodobnie widziałeś szkło fotochromowe – reagujące na światło – w samościemniających się okularach przeciwsłonecznych. Szkło termochromowe robi to samo w odpowiedzi na ciepło, a elektrochromowe, najbardziej obiecujące, reaguje na elektryczność; jedno pstryknięcie przełącznika może zmienić nieprzezroczystość szkła lub sposób, w jaki odbija ono światło. Inne techniki mogą nawet zmienić kolor szkła.
Nauka szklarska wciąż się rozwija. Odkrywane są nowe metody szybszej i lepszej produkcji szkła; znajduje się dla niego coraz więcej zastosowań w komputerach, urządzeniach medycznych i komunikacji, by wymienić tylko kilka z nich. Tysiące lat minęły od odkrycia tego dziwnego kamienia w popiołach pożaru. Kto wie, jakie zastosowania przyniesie przyszłość dla tej prostej, lecz eleganckiej substancji – szkła.

_________________________

Powyższy artykuł został przedrukowany za zgodą Uncle John’s Fast-Acting Long-Lasting Bathroom Reader.
Od 1988 roku Instytut Czytelni Łazienkowych publikuje serię popularnych książek zawierających nieodparte ciekawostki i niejasne, ale fascynujące fakty.
Jeśli lubisz Neatoramę, pokochasz książki Bathroom Reader Institute – sprawdź je!