Üveges
Üveg Története
Az üveggyártás kezdetéről több legenda is szól. Egyesek szerint az üveget a zsidók ismerték meg, amikor egy nagy erdőtűz után a hamu és a homok összeolvadásából keletkezett üvegszerű anyagot találtak. Idősebb Plinius szerint a föníciaiak fedezték fel egy szerencsés véletlen folytán, amikor a szódát szállító hajósok a vihar elől partra szálltak, és tüzet gyújtottak. Az edényeiket szódadarabokkal támasztották alá, és a szóda a parti homokkal üveggé olvadt. E legendákat régészeti leletek nem támasztják alá.
Az első üvegszerű anyagok Nyugat-Ázsiában, illetve Mezopotámiában tűntek fel valamikor az i. e. 5-4. évezred táján, részben a kerámiakészítés melléktermékeiként, mint a porózus kerámiát vízhatlanná tevő mázak. Hasonló mázakkal idővel égetett agyag gyöngyöket is burkoltak. Bizonyosra vehető, hogy az első üvegeknek lehetett valami köze az ekkoriban kibontakozó fémművességhez. Az ércek olvasztása ugyanis több meleget igényelt, mint a cserépedények és mázaik égetése, és valószínű, hogy az eközben véletlenszerűen keletkezett üvegdarabkákat kezdték el idővel tudatosan használni, majd előállítani. Az első keverékek alapanyaga homok, mész és szóda volt, amit rézzel (olvasztott malachittal) színeztek. A kezdetleges olvasztás és a nyersanyagok szennyeződései miatt az üveget a tömeges légbuborékok és zárványok átlátszatlanná, opakká tették. Az első üveggyöngyök szíriai lelőhelyekről kerültek elő az i.e. 5. évezredből. Ez a mezopotámiai alapüveg két komponensből készült: kvarchomokból és sótűrő növények hamujából. Egy, az i.e. 18. században írt ékírásos szöveg említ egy harmadik összetevőt is, de hogy mit, azt nem sikerült azonosítani.[9] Az első öblösüvegek ugyancsak Mezopotámiában kerültek elő az i.e. 12. századból.
Egyiptomban az üveg gyártását az Újbirodalomban, I. Thotmesz fáraó szíriai hadjáratáról hozott ázsiai üvegmunkások a kor egyik legelterjedtebb technikájával, a homokmag körüli formálással kezdték meg. Ehhez homokos agyagból kiformálták az edény alakját, és ezt a formát vonták be az olvadékkal. A felszínből kidomborodó üvegszálak az üvegtárgyak felületének népszerű díszei voltak. A szálak többnyire színtelenek voltak, ritkábban sárga-opál árnyalatúak. A száldíszítés gyakran a kígyó tekergő mozgását utánozta. A vékony üvegszálakat fakéssel fésülték meg, így alakították ki az egyiptomi üvegek jellegzetes díszeit. Miután az üvegcse kihűlt, kiütötték belőle az agyagmagot. Ezzel az eljárással csak kisebb illatszer-, illetve balzsamtartókat tudtak készíteni; ezek gyakran voltak figurálisak (pl. hal alakúak). A legkorábbi, hitelesen datálható egyiptomi üvegtárgyak az i. e. 1470 körül készült, ún. III. Thotmesz-féle edények.[8]
Ugyancsak Egyiptomban készítették az első síküvegeket, de ezek a kis lapkák még csak dobozok díszítésére voltak alkalmasak.
I. e. 500-ban Európában és a Közel-Keleten már épületekben is alkalmazták az üveget, jellemzően a falak kisebb réseinek kitöltésére, az ablaküveg kezdetleges formájaként. Ez a funkciója sokáig megmaradt; ilyen töredékeket találtak az i.sz. 79-ben elpusztult Pompeiiben is.
Az üvegek szerkezetét, összetételét és tulajdonságait üveg adatbankokban összesítik. Ilyen adatbankok például a SciGlass és az IntergladAzok a tulajdonságok, amik nem kapcsolódnak a megkeményedéshez, legfeljebb harmadfokú regresszióval számíthatók. Gyakran több tulajdonságot is optimalizálni kell, ilyenkor a legkisebb négyzetek módszerével minimalizálják az egyes tulajdonságoknak a kívánt üvegfajtáétól mért távolságainak négyzetösszegét. A lépték helyes megválasztásával a távolságok, így a tulajdonságok is súlyozhatók.
Ilyen tulajdonságok lehetnek:
- a lágyulástartomány (cink-oxiddal és talliummal csökkenthető)
- a törésmutató (bárium-oxiddal, ólom-oxiddal stb. növelhető)
- opálossá tétel (ón-dioxid, kalcium-foszfát, cirkónium-oxid, fluoridok)
- átlátszatlanság az infravörös tartományban (cérium)
- termikus és elektromos tulajdonságok (bór-oxiddal javíthatók)
- törékenység (alumínium-oxiddal csökkenthető)
Előállítása
A gyártás során a folyékony ömledék és az üvegszerűen megszilárduló késztermék közötti állapot folytonos, nincs közöttük éles határ. Ellentétben a szilárd kristályos anyagokkal, az üvegeknek nincs határozott olvadáspontjuk, csupán a viszkozitásuk változik hevítés és hűtés hatására.
A modern üveggyártás során abból is adódik az üvegek változatos összetétele, hogy a különböző földrészeken, különböző ipartelepeken más-más a felhasznált alapanyagok minősége. Változatossá teszi az üvegek összetételét az is, hogy különleges tulajdonságok elérése érdekében kis mennyiségben adalékanyagokat adagolnak a termékekhez.
Leggyakrabban szilíciumalapú üvegeket használnak a háztartási eszközökben, mint például villanykörték vagy ablakok. Az üveg biológiailag inaktív.
Olvasztás
Az olvasztás több lépésből áll:
- a tulajdonképpeni összeolvasztás 1480 °C körül
- a keletkezett gázok eltávolítása
- hűtés
A történelmi technológiákban ezeket a lépéseket ugyanabban az olvasztómedencében végzik. Ma már csak a kisebb műhelyek, vagy speciális üvegek előállítása céljából dolgoznak ezzel a módszerrel. Az ipari termelésben inkább térben választják el az egyes munkafolyamatokat.
A keletkezett gázok eltávolítása nehézkes az olvadék viszkózussága miatt. Mivel ez a szakasz meghatározza az üveg minőségét, sok különféle módszerrel könnyítik meg.
Formázás
Az üveg többféleképpen formázható: öntéssel, fúvással, préseléssel, húzással.
- Az üreges üvegeket, üvegedényeket több eljárás kombinálásával készítik
- Az üvegszálakat egy zuhanyrózsához hasonló eszközön átfolyatva alakítják ki
- Az üvegtáblákat folyatják, öntik vagy húzzák
- Az üvegcsöveket húzással állítják elő
Hűtés
Az üveg rossz hővezető, ezért ügyelni kell arra, hogy egyenletesen hűljön, és ne törjön el. A hűlés közben keletkező mechanikus feszültség nagysága függ az üveg hőtágulási együtthatójától. A mechanikus feszültséget optikai feszültségmérőkkel mérik. A mért feszültséget temperálással csökkentik, vagyis a külső tartomány hűlésének szabályozásával. A hűtés ideje függ az üveg fajtájától és az előállított terméktől; az egy méternél nagyobb optikai lencséket több mint egy éven át hűtik, nehogy optikai torzulások keletkezzenek bennük.
A hűtésnek két fő módszere van: a helyi és a mozgatásos hűtés. Az iparban az üveget hűvösebb helyre mozgatják; helyi hűtést csak speciális célokra vagy kisebb műhelyekben alkalmaznak, mivel minden kivétel után újra fel kell fűteni a kemencét a következő adag számára.
Megmunkálása
Színezése
Színes üvegpalack A közönséges úsztatott üveg vastag rétegben zöld a Fe2+-szennyezés miattA színes üvegeket fém nanorészecskék hozzáadásával festik. A színezőanyagok aránya 0,1% körüli. A legtöbbet alkalmazott fém az ezüst és az arany, néhány nanométeres átmérőjű nanorészecskék formájában. A nanorészecskék alakja is döntő; nem mindegy, hogy gömb, lemez vagy ellipszoid alakú. Az üvegek fehérítésére fém-oxidokat adagolnak az olvadékhoz; ezek a szennyezéssel komplementer színárnyalatot adják.
- Vas-oxid: a vasion vegyértékétől függően zöld-kékeszöld vagy barna, esetleg sárga
- Réz-oxid: a két értékű rézionoktól kék, az egy értékűekétől piros
- Króm-oxid: a vas-oxiddal együtt zöldre színez
- Urán-oxid: sárgászöld, UV-fényben zölden fluoreszkáló színt ad. Főként a szecesszió idején használták, ma az urán radioaktivitása miatt nem gyártják
- Kobalt(II,III)-oxid: élénk kék; színmentesítésre is alkalmazzák. A kobalt-aluminát is kék színt ad
- Nikkel-oxid: vöröseslila, szürke. Színmentesítenek is vele
- Mangán(IV)-oxid: zöld színárnyalat eltávolítására
- Szelén-oxid: rózsaszín, piros
- Ezüst: sárga
- Indium-oxid: sárga, borostyánsárga
- Neodímium: rózsaszín, lila
- Prazeodímium: zöld
- Szamárium: sárga
- Európium: élénk rózsaszín
- Arany: rubinvörös. Előzőleg királyvízben oldják. Az egyik legdrágább szín
Üveg Története
Az üveggyártás kezdetéről több legenda is szól. Egyesek szerint az üveget a zsidók ismerték meg, amikor egy nagy erdőtűz után a hamu és a homok összeolvadásából keletkezett üvegszerű anyagot találtak. Idősebb Plinius szerint a föníciaiak fedezték fel egy szerencsés véletlen folytán, amikor a szódát szállító hajósok a vihar elől partra szálltak, és tüzet gyújtottak. Az edényeiket szódadarabokkal támasztották alá, és a szóda a parti homokkal üveggé olvadt. E legendákat régészeti leletek nem támasztják alá.
Az első üvegszerű anyagok Nyugat-Ázsiában, illetve Mezopotámiában tűntek fel valamikor az i. e. 5-4. évezred táján, részben a kerámiakészítés melléktermékeiként, mint a porózus kerámiát vízhatlanná tevő mázak. Hasonló mázakkal idővel égetett agyag gyöngyöket is burkoltak. Bizonyosra vehető, hogy az első üvegeknek lehetett valami köze az ekkoriban kibontakozó fémművességhez. Az ércek olvasztása ugyanis több meleget igényelt, mint a cserépedények és mázaik égetése, és valószínű, hogy az eközben véletlenszerűen keletkezett üvegdarabkákat kezdték el idővel tudatosan használni, majd előállítani. Az első keverékek alapanyaga homok, mész és szóda volt, amit rézzel (olvasztott malachittal) színeztek. A kezdetleges olvasztás és a nyersanyagok szennyeződései miatt az üveget a tömeges légbuborékok és zárványok átlátszatlanná, opakká tették. Az első üveggyöngyök szíriai lelőhelyekről kerültek elő az i.e. 5. évezredből. Ez a mezopotámiai alapüveg két komponensből készült: kvarchomokból és sótűrő növények hamujából. Egy, az i.e. 18. században írt ékírásos szöveg említ egy harmadik összetevőt is, de hogy mit, azt nem sikerült azonosítani.[9] Az első öblösüvegek ugyancsak Mezopotámiában kerültek elő az i.e. 12. századból.
Egyiptomban az üveg gyártását az Újbirodalomban, I. Thotmesz fáraó szíriai hadjáratáról hozott ázsiai üvegmunkások a kor egyik legelterjedtebb technikájával, a homokmag körüli formálással kezdték meg. Ehhez homokos agyagból kiformálták az edény alakját, és ezt a formát vonták be az olvadékkal. A felszínből kidomborodó üvegszálak az üvegtárgyak felületének népszerű díszei voltak. A szálak többnyire színtelenek voltak, ritkábban sárga-opál árnyalatúak. A száldíszítés gyakran a kígyó tekergő mozgását utánozta. A vékony üvegszálakat fakéssel fésülték meg, így alakították ki az egyiptomi üvegek jellegzetes díszeit. Miután az üvegcse kihűlt, kiütötték belőle az agyagmagot. Ezzel az eljárással csak kisebb illatszer-, illetve balzsamtartókat tudtak készíteni; ezek gyakran voltak figurálisak (pl. hal alakúak). A legkorábbi, hitelesen datálható egyiptomi üvegtárgyak az i. e. 1470 körül készült, ún. III. Thotmesz-féle edények.[8]
Ugyancsak Egyiptomban készítették az első síküvegeket, de ezek a kis lapkák még csak dobozok díszítésére voltak alkalmasak.
I. e. 500-ban Európában és a Közel-Keleten már épületekben is alkalmazták az üveget, jellemzően a falak kisebb réseinek kitöltésére, az ablaküveg kezdetleges formájaként. Ez a funkciója sokáig megmaradt; ilyen töredékeket találtak az i.sz. 79-ben elpusztult Pompeiiben is.
Az üvegek szerkezetét, összetételét és tulajdonságait üveg adatbankokban összesítik. Ilyen adatbankok például a SciGlass és az IntergladAzok a tulajdonságok, amik nem kapcsolódnak a megkeményedéshez, legfeljebb harmadfokú regresszióval számíthatók. Gyakran több tulajdonságot is optimalizálni kell, ilyenkor a legkisebb négyzetek módszerével minimalizálják az egyes tulajdonságoknak a kívánt üvegfajtáétól mért távolságainak négyzetösszegét. A lépték helyes megválasztásával a távolságok, így a tulajdonságok is súlyozhatók.
Ilyen tulajdonságok lehetnek:
- a lágyulástartomány (cink-oxiddal és talliummal csökkenthető)
- a törésmutató (bárium-oxiddal, ólom-oxiddal stb. növelhető)
- opálossá tétel (ón-dioxid, kalcium-foszfát, cirkónium-oxid, fluoridok)
- átlátszatlanság az infravörös tartományban (cérium)
- termikus és elektromos tulajdonságok (bór-oxiddal javíthatók)
- törékenység (alumínium-oxiddal csökkenthető)
Üvegmegmunkáló technikák
- Élfénycsiszolás: a tükör széleinek 1,5 mm × 1,5 mm -es éltörése "I" illetve "C" profillal.
- Fazettázás (egyenes fazetta): a tükör egyenes oldalainak szögbecsiszolása, 5 mm-től 50 mm szélességben, 4-25 fokig.
- Íves fazetta: a tükör íves oldalainak szögbecsiszolása, 5 mm-től 35 mm szélességben, 4-10 fokig.
- Mikrofazettázás: alakos és egyenes fazettázással, bármilyen formájú és kis méretű üveget vagy tükröt csiszolunk. Ezt dekorációként vagy Tiffany-üvegekhez használják.
- Szögbecsiszolás: az üveg széleit 45°-os, illetve bármilyen szögben csiszolják. Ez az üveg összeragasztásánál játszik szerepet.
- Gravírozás: az üveg vagy tükör felületében történő becsiszolás. Mintákat lehet kialakítani vele.
- Kagylócsiszolás: becsiszolás az üveg felületébe, tolóajtóknál fogantyú helyett használják.
- Furatozás: különböző átmérőjű furatok készítése, 4-100 mm átmérőben.
- Hőszigetelés: két vagy több rétegű üveg összeragasztása különböző légréssel, 5,5 mm-től 19,5 mm-ig.
- Szabás (méretre szabás): gyémánt vágófejjel felületi bontást képez az erre kifejlesztett szerszám. Kifinomult technikával a vágás mentén az üveget el lehet törni.
- Homokfúvás: szórópisztollyal nagy sebességű homokszemcsékkel ütköztetik az üveg felületét, így matt felület keletkezik.
- Savmaratás: többnyire a síküveggyártásban használják. Savval kezelik az üveg felületét, így szintén matt felület képződik.
- Savmaratás üvegcsiszolás folyamán: az ólomkristály tárgyakat kén- és folsav elegyével maratják. Így egy hajszálvékony felületet eltávolítanak a munkadarabról, melyen az előzetesen felcsiszolt minták teljesen áttetszőek lesznek. Ezután viszik fel a matt mintákat az üvegcsiszolók.
- Nyomtatott más néven printelt üveg: Az üveg egyik oldalára üvegnyomtatásra alkalmas eszközzel nyomtatnak.