İnsanlık tarihinde camın tarihi. Camın icadı ve imalatı

Alexander Prokhanov. “Kömür böyle elmasa dönüşür…” Rusya'da hükümet ile toplum arasında Kırım Köprüsü inşa edildi. Birlikte sürüklenen ilgisizlik ve umutsuzluk gitti

severim

Bu makale, Antik Mısır döneminden günümüze camın ortaya çıkış tarihini ve dünyada cam yapımının gelişimini anlatmaktadır. Farklı zamanlarda kullanılan pencere camı üretim yöntemlerine özellikle dikkat edilir.

camın kökeni

Sac cam üretimi yaklaşık 2000 yıl önce başladı. Ancak ortaya çıkmasından önce, erimiş camla çalışmak için temel teknikler ve boncuklar, kaplar ve bilezikler şeklinde basit cam ürünler yapmak için çeşitli teknikler vardı.

Antik cam yapımının ortaya çıkışı, MÖ 3. binyıla kadar uzanır. e. Bu dönemde, eski ustalar yeni bir malzeme - cam yarattılar. Keşif ölçeğinde camın yaratılması muazzam bir bilimsel ve teknolojik başarıdır; teknoloji ve kültür tarihindeki görünümü metallerin, seramiklerin ve metal alaşımlarının keşfi ile karşılaştırılabilir.

Yapay cam üretimine nasıl, nerede, ne zaman ve kim başladı? Bu sorunun farklı versiyonları var. Cam, insan tarafından yaratılan yapay bir malzemedir, ancak doğal camlar da bilinmektedir - volkanik patlamalar ve meteorlar sırasında yüksek sıcaklıklarda magmatik eriyiklerde oluşan obsidiyen. Obsidiyen, yüksek sertlik ve korozyon direncine sahip yarı saydam siyah bir camdır ve antik çağda kesici alet olarak kullanılmıştır. Bazıları, insanı yapay meslektaşlarını yaratmaya iten şeyin obsidiyen olduğuna inanıyor, ancak doğal ve yapay camların dağılım alanları örtüşmüyor. Camla ilgili fikirlerin çanak çömlek üretimi ve metal işleme ile yakın bağlantılı olarak gelişmesi muhtemeldir. Belki de, cam yapımının ilk aşamalarında, eski ustalar, cam işlemenin teknolojik yöntemlerini belirleyen cam ve metallerin özelliklerinde analojiler gördüler. Camın metale (sıcak halde plastisite, soğuk halde sertlik) benzediğini kabul eden eskiler, metal işleme tekniklerini cam yapımına aktarma fırsatı yarattılar. Bu şekilde, cam kütlesini eritmek için potalar, döküm ürünleri için kalıplar ve teknolojik sıcak işleme (döküm, kaynak) yöntemleri ödünç alındı. Bu süreç kademeli olarak gerçekleşti, özellikle ilk aşamalarda, cam ve metal doğada çok farklıdır.

Camın kökenine ilişkin en eski "teori", Romalı bilim adamı Pliny the Elder tarafından "Doğa Tarihi"nde öne sürülmüştür:

"Bir zamanlar, çok uzak zamanlarda, Fenikeli tüccarlar, Afrika'da çıkarılan bir doğal soda kargosunu Akdeniz boyunca taşıyorlardı. Gece kumlu sahile indiler ve kendi yemeklerini pişirmeye başladılar. Ellerinde taş olmadığından ateşin etrafını büyük soda parçalarıyla çevrelediler. Sabahları külleri tırmıklayan tüccarlar, taş gibi sert, güneşte ateşle yanan ve su gibi saf ve şeffaf olan harika bir külçe buldular. Camdı."

Bu hikaye çok güvenilir değil, Pliny'nin kendisi bile "fama est ..." veya "söylentilere göre ..." sözleriyle başlıyor, çünkü açık bir alanda bir ateş alevinin sıcaklığında cam oluşumu gerçekleşemez. . Büyük olasılıkla, camın görünümünü metal üretimi ile birleştiren Alman bilim adamı Wagner'in varsayımıdır. Bakır ve demirin eritilmesi sürecinde, ısının etkisi altında cama dönüşebilen cüruflar oluştu. Şimdi camın tam olarak nasıl icat edildiğini belirlemek zor, ancak bu keşfin tesadüfi olduğuna şüphe yok.

En eski ürünler, fayans yüzeyinde sadece camsı bir tabakaya sahipti ve Firavun Djoser'in (Mısır'daki Eski Krallığın III hanedanı, MÖ 2980-2900) mezarında bulundu. XXII-XXI yüzyıllara tarihlenen külçe şeklindeki cam örnekleri. M.Ö e., Eski Mezopotamya bölgesindeki kazılar sırasında keşfedildi.

Eski Mısır ve Mezopotamya'da Cam Yapımı

Arkeolojik olarak bilinen en eski cam atölyeleri, MÖ 2. binyılın ortalarına kadar uzanmaktadır. e. Unutulmamalıdır ki, önce malzemenin kendisi (cam) elde edildi, ardından yeniliği fark edildi ve özellikleri ortaya çıktı. Yeni bir malzeme için işleme teknikleri, özelliklerine göre seçilir: gerdirme, bükme, sarma. Sadece zamanla, diğer yöntemler seçildi ve uyarlandı: döküm, presleme, çalıştırma.

Cam yapımının tarihi boncuk üretimi ile başlar. Yeni malzeme imalat dışı sektörde uygulamasını buldu ve bundan elde edilen ürünler asil taşların ve değerli taşların değerleriyle eşitlendi. 1525-1503 yıllarında Mısır'ı yöneten Kraliçe Hatşepsut'un cam boncukları en eski cam eşyalar olarak kabul edilir. M.Ö e. ve Yeni Krallık'tan kalma Firavun III. Thutmose'un adının yazılı olduğu hiyeroglif yazıtlı bir cam kadeh.

MÖ II binyılın ortalarında. e. Mısır ve Mezopotamya'daki en eski uygarlıkların farklı merkezlerinde neredeyse aynı anda ana özelliklerinde cam yapımı gelişti. Oluşumu yargılayabilecek tek kaynak ve erken aşamalar camın tarihi ve kökenleri bitmiş mallar: boncuklar, ekler, kaplar. Bilim adamlarına göre, Mısırlılar için boncuklar muska görevi gördü.

8. yüzyılın ortalarından itibaren. M.Ö e. Bulunan buluntu seti genişliyor ve sadece Akdeniz bölgesinde değil, Kafkaslar ve Batı Avrupa'da da bulunmaya başlayan boncuk ve kaplara yüzükler, bilezikler, ritüel ve tuvalet eşyaları ekleniyor. Bulunan ürünlerin dekoratifliği ve karmaşıklığı önemli ölçüde artar. Ürün üretme tekniği daha karmaşık hale geliyor, ustalar, kalıplama, sarma ve döküm ile birlikte, erimiş camla çalışmanın diğer yöntemlerinde ustalaştılar: tasarım ve malzeme bakımından farklılık gösteren formlarda kesme, oyma, taşlama, cilalama ve presleme. Cam kütlesi işleme tekniklerine, atölye alet ve ekipmanlarının bir komplikasyonu eşlik etti.

Cam üfleme işleminin icadı

Roma döneminin başlangıcında camcılık, cam teknolojisi alanında gerçek bir devrim yapmak için çok büyük bir üretim tecrübesi ve bilgisi biriktirmişti.

Cam yapımındaki ilk "devrim", cam üfleme yönteminin icadı olarak kabul edilir. Erimiş camdan ürün üfleme işlemi, en önemli buluş olan Suriyeli ustaların M.Ö. 27 yıllarında cam üfleme tüpü ile başlamıştır. e ve 14 AD e. Cam üfleme işleminin keşfedilmesiyle Suriye, yüzlerce yıldır cam üretiminin en büyük merkezi haline geldi. Üflemenin icadı, yeni bir kalitenin doğuşuna yol açtı ve sadece antik değil, aynı zamanda modern cam eşya ve daha sonra pencere camı yapma yöntemlerinin de temelini oluşturdu.

Üfleme - daha önce yardımcı bir operasyon, Roma döneminde bağımsız bir teknik olarak kullanılmaya başlandı. Bir cam üfleme tüpü üzerinde cam kütlesini topladıktan sonra, zanaatkar orijinal boşluğu bir tahta kalıba üfledi ve sürahiler, kavanozlar, kadehler ve şişeler şeklinde çeşitli içi boş cam ürünleri aldı. Zanaatkarlar, basit yemeklerin yanı sıra, iplikler ve renkli cam kaplamalarla süslenmiş benzersiz dekoratif öğeler de yaptılar.

İlk pencere camı

İlk pencere, gerçekten düz cam ilk olarak çok sonraları, antik Roma'da ortaya çıktı. Pompeii kazıları sırasında keşfedildi ve MS 79'da Vezüv Yanardağı'nın patlama yılına kadar uzanıyor. e. Pencere camı düz bir taş yüzeye dökülerek üretilmiştir. Elbette camın kalitesi modern olandan çok farklıydı. Bu cam yeşilimsi tonlarda renklendirilmiş ve buzluydu (o zamanlar renksiz cam henüz bilinmiyordu), düşük bir erime sıcaklığına işaret eden çok sayıda kabarcık içeriyordu ve oldukça kalındı ​​(yaklaşık 8-10 mm). Ancak, yine de, camın mimaride kullanılmasının ilk örneğiydi ve bu, cama önemli bir ivme kazandırdı. Daha fazla gelişme Avrupa çapında cam yapımı ve cam dağıtımı.

taç işlemi

Cam yapımında 2. devrim, Suriyeli ustaların o zamanlar için düz cam üretimi için tamamen yeni bir teknoloji icat ettiği yaklaşık 2. yüzyılın başında gerçekleşti - taç (taç) veya Rusya'da adlandırıldığı gibi ay yöntemi . Bu fikir belki de büyük düz plakaları üflerken ortaya çıktı. Cam, bir sonraki aşamada cam üfleme tüpünden ayrılan ve başka bir tüpe - ponti'ye bağlanan büyük baloncuklar üflenerek yapılmıştır. Bir pontik üzerinde yoğun bir dönüşten sonra, orijinal iş parçası merkezkaç kuvvetlerinin etkisi altında incelir ve düz yuvarlak bir diske dönüşür (bkz. Şekil). Bu diskin çapı 1,5 m'ye ulaşabiliyordu, soğuduktan sonra kare ve dikdörtgen şeklindeki cam parçaları kesildi. Diskin orta kısmında bir kalınlaşma vardı - "boğa gözü" olarak adlandırılan ponttan bir iz. Kural olarak, diskin bu kısmı kullanılmadı ve eritildi, ancak bazı ortaçağ binalarında bu yuvarlak parçalar hala korunuyor (bkz. şek.).

Bu teknoloji, o zamanlar için neredeyse hiç bozulma olmadan oldukça iyi kalitede cam elde etmeyi mümkün kıldı. Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, bu teknoloji 19. yüzyılın ortalarına kadar sürdü. Böylece, herkes tarafından bilinen ve dünyanın en eski cam üreticilerinden biri - İngiliz şirketi Pilkington, 1872'de taç işlemini tamamen kullanmayı bıraktı.

Bununla birlikte, bir sorun - boyut sınırlaması da vardı. Taç işlemini kullanarak büyük boyutlu cam elde etmek imkansızdı. Bu nedenle uzun yıllar Farklı ülkeler Avrupa'da, bu teknolojiyi geliştirmek için girişimlerde bulunuldu, bu da yeni bir cam üretim yönteminin - silindir üfleme yönteminin - yaratılmasına yol açtı.

Silindirik pencere camı üretimi

Genel olarak, bu yöntem taç işlemine çok benziyordu, ancak aynı zamanda cam üfleyici birkaç adımda kaptan camı topladı ve boş (mermi) sabit dönüşle silindir şeklinde şişirdi. Silindirik bir şekil oluşturmak için, usta iş parçasını özel bir dikdörtgen çukurda salladı. İş parçasının sertleştirilmesinden sonra, konik uçlar özel bir ısıtmalı kanca ile ayrılır. Daha sonra, soğutulmuş silindirin içinde uzunlamasına bir kesim yapılır ve özel "doğru fırınlarda" düz levhalar halinde düzleştirilir, burada silindirler, killeri düz tabanlarda yumuşayana ve bir demir çubuk üzerine sabitlenmiş tahta bir takoz ile bir levha haline getirilinceye kadar kademeli olarak ısıtılır. . 19. yüzyılın sonunda, silindirleri üflemek için hava pompaları kullanılmaya başlandı ve kısa süre sonra silindirlerin mekanik olarak gerilmesi için bir yöntem ortaya çıktı (bkz. şek.).

Pencere camı üretmek için daha verimli bir yöntemin kullanılması, düz camın boyutunu artırmayı ve kırıntı atığı miktarını azaltmayı mümkün kılmıştır. Böylece, 1910 yılında İngiliz fabrikalarından birinde kurulan Pilkington (Pilkington) Amerikalı mühendis John Lubbers'ın (John H. Lubbers) hava makineleri, 13 m uzunluğa ve 1 m çapa kadar cam silindirler elde etmeyi mümkün kıldı.

Eriterek çekme ile pencere camı üretimi

Pittsburgh'dan William Clark, serbest bir yüzeyden bir eriyik çekerek cam levha üretimi için bir yöntem öneren ilk kişiydi. 1857'de, düz bir tabakanın oluşumunun, tohumun eriyiğin yüzeyinden yavaşça dikey olarak çekilmesiyle gerçekleştirildiğini belirten bir İngiliz patenti sundu. Önümüzdeki 50 yıl boyunca, ana sorunu çözmeye çalıştılar - gerildiğinde cam bandın daralması, ancak tüm girişimler başarısız oldu.

1871'de Belçikalı mucit F.Vallin, camın mekanik olarak gerilmesiyle pencere camı üretimi için bir Fransız patenti (No. 91787) aldı. Eriyiğin sürekli tedariki için, bir tüple birbirine bağlanan bir kap sistemi önerdi, böylece bir kaptaki cam kütlesi diğerine girer. Bir boru içine yerleştirilmiş son büyük oval tencereye bir metal plaka (tohum) indirildi. Bu levha yukarı doğru hareket ettiğinde düz bir levha oluşumu meydana geldi. Camın yan taraflarındaki borulara da camı soğutmak için delikli hava tüpleri yerleştirildi. Cam levha, asbestli kumaşla kaplanmış silindirlerle desteklenmiştir. Germe camı iki yönde gerçekleşebilir: dikey ve yatay. İkinci durumda, özel bir metal rulo sağlandı. Wallin parlak bir mucitti ve 20. yüzyılda tüm cam çizim yöntemlerinde kullanılacak olan mekanik çizimin neredeyse tüm temel unsurlarını önerdi. Banyo fırınlarının bilinmediği bir zamanda, berraklaştırılmış cam kütlesinin aşağıdan tüpler yoluyla bir kaptan diğerine, camın çekildiği ana kütleye geldiği bir cam eritme kapları sistemi tanıttı. Bu sürekli eriyik tedarik sistemi, cam ergitme banyosu fırınlarının ortaya çıkmasının temeli oldu. 1890'da Wallin, Guifors'ta mekanik çizim pencere camı şirketi kurdu.

1905'te Belçikalı mühendis Emile Fourcault camı dikey olarak gerdirmek için kendi yöntemini önerdi. Bu en eski yöntemle (VVS), yarıktan hidrostatik basınç etkisi altında sabit bir cam akışının aktığı bir havai fişek teknesi kullanılır. Çekme hızı, teknenin derinliğine göre ayarlanabilir. Tekneden gelen cam şerit, her iki tarafında su soğutmalı tüplerin bulunduğu şaft odasına girdi ve ardından silindirler boyunca tavlama fırınına girdi. Kayışın daralmasını önlemek için kayışın kenarları boyunca boncuk oluşturma silindirleri ve soğutulmuş borular yerleştirildi. Cam şeridin kalınlığı, çekme hızı ve çekme bölgesindeki sıcaklık ("ampuller") tarafından belirlendi. Cam levha gerdirmek için ilk Fourko makineleri 1913'te Belçika ve Çek Cumhuriyeti'nde kuruldu. Bir tank fırına kurulu 11 makinenin verimliliği günde 250 ton camdı.

Cam çekme işlemi, ateşle parlatılmış yüzeylere sahip ucuz pencere camı üretmeyi mümkün kılmıştır.Çizilmiş camın ana kusuru, kalıplama (germe) sırasında ortaya çıkar ve camın düzlüğünün ihlali ile ilişkilidir. Bu tür ihlaller, merceğin optik etkisine ve görüntü bozulmasına yol açar. Çekilmiş (makine yapımı) pencere camı, cam pencerelerin ve seraların yapımında yaygın olarak kullanılmıştır.

Döküm ve taşlama ile pencere camı üretimi

Yukarıda bahsedildiği gibi, hem taç işlemi hem de silindir üfleme yönteminin yanı sıra VVS yöntemi, ya optik kusurların ve bozulmaların varlığıyla ya da büyük cam tabakalarının elde edilememesiyle bağlantılı bir takım dezavantajlara sahipti. Bu nedenle, alternatif olarak, 19. yüzyılın başlarından itibaren, Avrupa'da da dökme haddelenmiş camın döküm ve ardından tavlanmasıyla başka bir üretim yöntemi kullanılmaya başlandı. İçinde, dökme tablaya doğrudan bir erimiş cam kabı döküldü ve silindirler üzerinde yuvarlandı. Tavlama için, yükleme kapasitesini arttırmayı mümkün kılan birkaç sıra raflı özel bir fırın kullanıldı. Haddelenmiş cam istenilen ebat ve kalınlıkta 3-6.5 mm olarak yapılabilmektedir. Bu yöntem, renkli ve renksiz desenli camların yanı sıra cam üretiminde de kullanılmıştır. büyük çarşaflar cilasız pencere camı. Desenli renkli cam, özellikle kiliselerde ve katedrallerde cam pencereleri için popülerdi.

Gelecekte, daha kaliteli cam ihtiyacının ortaya çıkmasıyla birlikte, son aşamada cam yüzeylerin aşındırıcı işlemi uygulanmaya başlandı. O zamanlar cam eriyiği ile tencerenin hareket ettirilmesi, döküm ve levha haline yuvarlanması, tavlama, öğütme ve cilalamayı içeren zahmetli, uzun ve çok aşamalı bir süreçti. Cam işleme süresi yaklaşık 17 saatti.

20. yüzyılın başlarında, otomotiv endüstrisinin büyümesi, daha verimli, yüksek performanslı cilalı cam üretim yöntemlerinin gelişimini teşvik etti. Bu yöntemin öncülerinden biri de 1923 yılında Ford Motors ile birlikte geliştirip piyasaya süren Pilkington idi. sürekli süreç haddelenmiş cam üretimi. Eritilmiş cam bir banyo fırınında eritildi ve su soğutmalı silindirler boyunca sürekli bir akışta indiriciden geçirildi ve önceden belirlenmiş bir kalınlığa preslendi. Ana sorun, banyo fırınında yüksek kaliteli bir eriyik elde etmekti. 1925 yılında bu yönteme tek taraflı bir taşlama ve cila makinesi eklenmiştir. Üretim otomasyonuna yönelik bir sonraki adım, çift taraflı cam taşlama ve cilalama makinelerinin geliştirilmesiydi. Uzun denemeler ve zorlu montaj çalışmalarından sonra, 1935'te Doncaster'daki (İngiltere) Pilkington fabrikasında cilalı cam üretimi için ilk üretim hattı başlatıldı. 300 m uzunluğunda kesintisiz bir cam bant, 66 m/saat hızla hareket ettirildi ve büyük yassı taşlama diskleri tarafından her iki tarafta aynı anda işlendi. Bu teknolojinin tanıtılması, cilalı camın uzun tarihindeki en önemli gelişmeydi.

Daha pahalı cilalı cam, iyi bir optik kaliteye sahipti ve binaların, vitrinlerin, araçların ve aynaların camlanmasında başarıyla kullanıldı. Ancak cilalı camın üretim süreci her zaman yüksek enerji tüketimi, yüksek işletme ve sermaye maliyetleri ile karakterize edilmiştir. Taşlama ve cilalama sırasında atık cam %20'ye ulaştı. Örneğin, 1944 yılında Cowley Hill'deki (İngiltere) Pilkington şirketinin (Pilkington) çift taraflı sürekli taşlama ve cilalama üretim hattı, bir cam fırını, lehr, taşlama ve cilalama makineleri dahil olmak üzere 430 m'den fazla gerildi. üretim hattının o zamanki en büyük okyanus gemisi olan Queen Mary'den 21 m daha uzun olduğunu gururla veya pişmanlıkla fark etti.

20. yüzyılın ortalarına gelindiğinde yüksek kaliteli cam üretimi için yeni, daha basit ve daha ucuz yöntemlerin kullanılmasına ihtiyaç duyulmuştur.

Pencere camı üretmenin yeni yollarına geçiş - şamandıra süreci

Cilalı cam üretmenin (yüzdürme işlemi) devrim niteliğinde bir yolunu yaratmanın itibarı, Sir Alastair Pilkington'a (Alastair Pilkington) aittir.

Lionel Alexander Betin (Alastair) Pilkington 1920'de doğdu, Sherborne'daki okulu bıraktıktan sonra, mekanik alanında birinci derecesini aldığı Cambridge'deki Trinity College'a girdi. Savaş sırasında üniversiteden ayrıldı ve Kraliyet Topçusu'na katıldı. Yunanistan ve Girit'teki düşmanlıklara katıldı. Savaşın sonunda esaretten serbest bırakıldıktan sonra, çalışmalarına devam etmek için Cambridge'e döndü ve bir inşaat mühendisi olarak kariyer yapmaya karar verdi. Mart 1947'de Pilkington düz cam fabrikasına teknik asistan olarak atandı ve iki yıl sonra Doncaster fabrikasında üretim müdürü oldu. 1952'de Alastair, St. Helens'e döndü ve liderliği altında, şamandıra sürecinin geliştirilmesi üzerine deneysel çalışmalar başladı. İlk deneyler sonucunda, bir cam şerit oluşturmak ve taşımak için metal bir eriyik kullanmayı önerdi. 1953 yılında, ilk pilot tesiste 300 mm genişliğinde bir düz cam (float-glass) örneği yapılmıştır. 1955'te, yeni bir pilot tesiste 760 mm genişliğinde düz cam üretildi ve Pilkington levhası 2540 mm genişliğinde bir düz cam oluşturmak için cesur ve riskli bir karar aldı. Şirket başarıyı umuyordu, ancak aynı zamanda başarısızlık durumunda mali kayıpların milyonlarca liraya ulaşacağını da anladı. Öte yandan, hattın başarılı bir şekilde piyasaya sürülmesi, cam üretiminin uzun tarihi boyunca düz cam teknolojisinde önemli ve devrim niteliğinde bir sıçramayı garanti etti.

Şamandıra üretim hattı, 6 Mayıs 1957'de Cowley Hill'de (İngiltere) faaliyete geçti. O zamanlar pek çoğu inanmadı yeni süreç, ve bu hattın 1 m² cam bile üretemeyeceği söylendi. Sadece 14 ay sonra, birinci kalite düz cam (6,5 mm kalınlığında) elde edildi ve 20 Ocak 1959'da Pilkington şirketi, yüzdürme sürecini şu sözlerle tanıttıkları resmi bir basın bildirisi yayınladı:

Float işlemi en temel, devrimci ve önemli başarı 20. yüzyılda cam üretiminde"

Pilkington (Pilkington) tarafından geliştirilen yüzdürme yöntemine göre 1100°C sıcaklıktaki öğrenci havuzundan çıkan cam kütlesi, cam ergitme fırınından sürekli bir bant halinde erimiş kalay yüzeyine beslenir. Bant yeterli derecede eskitilmiş Yüksek sıcaklık cam yüzeyindeki tüm kusurları ve düzensizlikleri gidermek için. Erimiş metalin yüzeyi tamamen pürüzsüz bir yüzey olduğundan, cam, daha fazla taşlama ve cilalama gerektirmeyen “ateşle cilalanmış” parlak bir yüzey elde eder. Deneyler sırasında, erimiş cam kütlesinin erimiş kalay yüzeyinde sonsuz bir şekilde yayılmadığı bulundu. Yerçekimi kuvvetleri ve yüzey gerilimi dengelendiğinde, bant yaklaşık 7 mm'den biraz daha az bir denge kalınlığı elde eder. Çeşitli kalınlıklarda bir cam şerit elde etmek için, kalıplama bölgesindeki camın viskozitesinin düzenlenmesine ve çekme kuvvetinin büyüklüğüne dayanan yöntemler oluşturulmuştur. 7 mm'den daha kalın bir cam bant kalınlığı elde etmek gerekirse, ıslanmayan kenar sınırlayıcılarla sıkıştırılır.

Çalışmanın başında, 600 ila 1050°C sıcaklık aralığında sıvı halde olması gereken, düşük buhar basıncına sahip ve yoğunluğunun camdan daha yüksek olması gereken erimiş bir metalin seçilmesi sorunu ortaya çıktı. Yapılan araştırmalar, tenekenin tüm bu gereksinimleri karşıladığı, neredeyse camla etkileşime girmeyen, tamamen uygun fiyatlı ve ucuz bir ürün olduğunu göstermiştir. Ancak yüksek sıcaklıklarda kalay, oksit bileşikleri oluşturmak için oksijen tarafından oksitlenir. Bu nedenle, erimiş kalay yüzeyinin oksidasyonunu önlemek için, şamandıra banyosunda az miktarda hidrojen ilavesi ile inert bir nitrojen atmosferi yaratmak gerekir. Şekillendirmeden sonra cam şerit 620°C'ye soğutulur ve tavlama fırınına nakledilir.

Bu yazı, ekranınızda görünmeden önce optik sinyallere dönüştürülmüş ve fiber optik kablo üzerinden ~201.000 km/s hızla iletilmiştir. Kablo, saf sudan 30 kat daha şeffaf olan en ince camdan yapılmış liflere dayanmaktadır. Teknoloji, Corning Incorporated tarafından kullanıma sunuldu. 1970 yılında, dünya çapındaki bilim adamları tarafından uzun yıllar süren araştırmaların sonuçlarını kullanarak, büyük miktarda bilgiyi uzun mesafelere iletebilen bir kablonun patentini aldı.

Bir akıllı telefondan okuyorsanız, 2006'da Corning Inc.'e soru soran Steve Jobs'a teşekkür etmeyi unutmayın. iPhone için ince ama dayanıklı bir ekran geliştirmek. Sonuç - Gorilla Glass - şimdi piyasaya hakim mobil cihazlar. Beşinci nesil Gorilla Glass'a sahip akıllı telefonların ekranları, vakaların %80'inde düştükten sonra çatlamıyor (test cihazları 1,6 metre yükseklikten düştü - bu seviyede insanlar genellikle telefonu tutar - sert bir yüzeye).

Ve hepsi bu değil. Cam olmasaydı dünya tanınmaz olurdu. Onun sayesinde camlar, ampuller ve pencereler insanlığın kullanımına sunuldu. Ancak camın her yerde bulunmasına rağmen, bilim camiasında bu kavramın tanımı hakkında hala bir tartışma var. Bazıları camı katı, bazıları ise sıvı olarak kabul eder. Pek çok soru hala cevapsız kalıyor: örneğin, neden bir cam türünün diğerinden daha güçlü olduğu veya neden belirli cam karışımlarının tam olarak böyle optik ve yapısal özelliklere sahip olduğu. Bir tanesi şu anda bilinen 350.000'den fazla cam türü içeren mevcut cam türleri veritabanlarına ekleyin, bu da cam türleri oluşturmayı mümkün kılar. büyük miktar farklı karışımlar. Sonuç, düzenli olarak şaşırtıcı yeni ürünler üreten gerçekten ilginç bir araştırma alanıdır. Camın insanlık üzerinde büyük etkisi oldu ve camın medeniyetimizin yüzünü şekillendirdiğini söylemek güvenli.

Cam uzmanı ve araştırma ekibi üyesi Mathieu Boshi, "Binlerce yıldır cam kullanıyoruz, ancak hala camın ne olduğunu anlamıyoruz" diyor. Kaliforniya Üniversitesi Los Angeles'ta. Kural olarak, cam, birkaç madde karışımının ısıtılması ve ardından hızla soğutulmasıyla elde edilir. Örneğin, düz pencere camı oluşturmak için kum (silikon dioksit), kireç ve soda kullanılır. Silikon şeffaflık sağlar, kalsiyum güç sağlar ve soda erime noktasını düşürür. " Hızlı soğutma camın kristalleşmesini önler” diyor Iowa Eyalet Üniversitesi'nde cam bilimcisi olan Steve Martin.

Camın katı veya sıvı değil, amorf bir madde olarak kabul edilmesinin nedeni kristalleşmenin önlenmesidir. Camın atomları kristal yapıyı eski haline getirmeye çalışır, ancak üretim sürecinde yerinde dondukları için yapamazlar. Eski katedrallerin pencerelerindeki camların zamanla aşağıya doğru aktığını ve bu nedenle tabanda kalınlaştığını duymuşsunuzdur. Bu ifade yanlıştır: eski üretim teknolojileri, camın bile yapılmasına izin vermedi. Ancak çok yavaş da olsa hareket halindedir. Journal of the American Ceramic Society'de geçen yıl yayınlanan bir araştırmanın sonuçları, oda sıcaklığında eski bir katedralin camının bir nanometre maddeyi hareket ettirmesinin yaklaşık bir milyar yıl süreceğini gösterdi.

İnsanlar uygarlığın başlangıcından beri obsidiyen ve diğer volkanik cam türlerinden aletler yapıyorlar ve ilk insan yapımı cam ilk olarak 4000 yıl önce Mezopotamya'da yapıldı. Muhtemelen seramik sır imalatında bir yan ürün olarak elde edilmiştir. Yakında bu teknoloji eski Mısırlılar tarafından ödünç alındı. Yönetici müdür Corning Glass Müzesi'nden Carol White, ilk cam nesnelerin mozaik cam yapmak için boncuklar, tılsımlar ve ince dallar olduğunu iddia ediyor. Çoğu zaman, minerallerin yardımıyla başka bir malzemenin görünümü verildi.

“MÖ 2. binyılın başlarında zanaatkarlar vazo gibi küçük kaplar yapmaya başladılar. Arkeologlar, süreci anlatan çivi yazılı tabletler buldular, ancak bunlar üretim sırlarını gizlemek için tasarlanmış gizemli bir dilde yazılmıştı” diye ekliyor White.

Roma İmparatorluğu'nun yükselişi sırasında, cam yapımı ekonominin önemli bir dalı haline gelmişti. Yazar Petronius, imparator Tiberius'un önüne sözde yok edilemez bir cam parçasıyla çıkan bir zanaatkarın hikayesini anlatıyor. "Böyle cam yapmayı bilen başka biri var mı?" - Tiberius ustaya sordu. "Hayır," diye yanıtladı zanaatkar, kendi önemini vurgulayarak. Tiberius, uyarmadan zavallı adamın kafasının kesilmesini emretti. Tiberius'un amacı kesin olarak bilinmemekle birlikte, böyle bir icadın imparatorluğun cam endüstrisini yok etmiş olabileceği varsayılabilir.

Cam yapımındaki ilk büyük yenilik, MÖ 1. yüzyılda, Kudüs'ün çevresinde cam üflenmeye başladığında meydana geldi. Kısa süre sonra Romalılar camın nasıl daha fazla veya daha az şeffaf hale getirileceğini anladılar: ilk cam pencereler böyle ortaya çıktı. Daha önce sadece dekoratif özellikleri nedeniyle değer verilen cam algısında önemli bir değişiklik oldu. İnsanlar cama hayran olmak yerine camdan bakmaya başladılar. Sonraki yüzyıllarda, Romalılar endüstriyel ölçekte cam üretti ve sonunda Avrasya'ya yayıldı.

O zamanlar böyle bir bilim yoktu ve cam bir gizem halesiyle yelpazelendi. Örneğin MS 4. yüzyılda Romalılar, ışığın açısına göre rengi yeşilden kırmızıya değişen ünlü Lycurgus kadehini yarattılar. Modern araştırmalar, kadehin inanılmaz özelliğinin gümüş ve altın nanoparçacıkların varlığından kaynaklandığını göstermiştir.

Orta Çağ'da cam yapımının ileri sırları Avrupa ve Arap ülkelerinde saklandı. Yüksek Orta Çağ döneminde Avrupalılar vitray üretimine başladılar. Carol White'a göre, görkemli cam resimler, okuma yazma bilmeyen nüfusun ilmihal çalışmasında büyük rol oynadı. Vitray pencerelerin fakirler için İncil olarak da adlandırılmasına şaşmamalı.

Pencere camları Roma dönemine kadar uzanıyor olsa da, yine de pahalıydı ve elde edilmesi zordu. Ancak 1851 Dünya Sergisi için Kristal Saray'ın inşasıyla her şey değişir. Crystal Palace, 93.000 metrekarelik cam alana sahip bir sergi salonuydu. m. - bir asır sonra inşa edilen New York'taki BM merkezinden dört kat daha fazla. Renkli pencereler ve diğer cam ürünlerinde uzmanlaşmış bir şirket olan SageGlass'ın yöneticisi Alan McLenaghan, "Crystal Palace insanlara pencere camlarının asaletini ve güzelliğini gösterdi, mimariyi ve tüketici talebini etkiledi" diyor. Crystal Palace 1936'da yandı, ancak birkaç yıl sonra, çalışanları erimiş cam kütlesini bir erimiş kalay tabakasına dökerek ısıyla cilalanmış cam oluşturma tekniğini icat eden İngiliz şirketi Pilkington sayesinde pencere camı daha uygun fiyatlı hale geldi.

13. yüzyılda, pencere camları her yerde bulunmadan çok önce, ilk camlar bilinmeyen mucitler tarafından yaratıldı. Buluş, cehaletle mücadelede yardımcı oldu ve daha önce bilinmeyen şeyleri görmeyi mümkün kılan lenslerin daha da geliştirilmesi için temel oluşturdu. 14. yüzyılın başında Venedikliler, Orta Doğu ve Küçük Asya'dan zanaatkarların başarılarını ödünç aldılar ve yaratma sürecini geliştirdiler. temiz cam"kristal" denir. Bir teknik, kuvars çakıllarının ve tuz seven bitkilerin küllerinin dikkatli bir şekilde eritilmesini içeriyordu; bu, o zamanlar elbette şüphelenilmeyen doğru silika, manganez ve sodyum oranını sağlıyordu. Cam yapmanın kurallarını gizli tutmak hayati önem taşıyordu. Tüm cam üreticilerinin sahip olduğu yüksek statüye rağmen, onlar için Venedik Cumhuriyeti sınırını geçme cezası ölüm cezasıydı. Venedikliler sonraki 200 yıl boyunca cam pazarında liderdi.

cam kullanmak kendi üretimi, Venedikliler de ilk aynaları yarattılar. Görünümlerinin gerektirdiği tüm değişiklikleri tanımlamak için yeterli kelime yok. Daha önceki aynalar cilalı metalden veya obsidiyenden yapılıyordu, çok pahalıydılar ve ışığı etkili bir şekilde yansıtmıyorlardı. Yeni aynalar teleskopları mümkün kıldı ve sanatta devrim yarattı: İtalyan heykeltıraş Filippo Brunelleschi onların yardımıyla 1425'te doğrusal perspektif geliştirdi. İnsanların bilinci değişti. Yazar Ian Mortimer, cam aynaların ortaya çıkmasından önce insanların kendilerini ayrı benzersiz bireyler olarak algılamadıklarını, bireysel kimlik kavramının olmadığını bile öne sürdü.

Camın geniş bir uygulama alanı vardır. 1590 civarında, Hans Jansen ve oğlu Zachary, tüpün uçlarında dokuz kat büyütme sağlayan iki mercekli bir mikroskop icat etti. Hollandalı Anthony Van Leeuwenhoek ileriye doğru bir adım daha attı. Bir tuhafiye tüccarının nispeten eğitimli bir çırağı olan Anthony, kumaş ipliklerini saymak için genellikle bir büyüteç kullandı ve bu süreçte, görüntüyü 270 kat büyütmeyi mümkün kılan lensleri parlatma ve taşlama için yeni yöntemler geliştirdi. 1670 yılında, Leeuwenhoek lenslerinin yardımıyla yanlışlıkla mikroorganizmaların varlığını keşfetti: bakteri ve protistler.

İngiliz bilim adamı Robert Hooke, Leeuwenhoek'in mikroskobunu geliştirdi. Sünger dokuları veya pire görüntüleri gibi daha önce görülmemiş görüntülerin ayrıntılı gravürlerini içeren mikroskobik dünyadaki ilk kitap olan ünlü Micrographia adlı eserin yazarıdır. Hooke pireler hakkında "Parıldayan siyah bir zırhla dekore edilmiş, ince ve özenle yapılmış" diye yazmıştı. Hooke, yapısı peteklere ve manastır hücrelerine benzeyen bir mantar ağacının kabuğuna mikroskopla bakarak "kafes" terimini ortaya attı. Bu ilerlemeler bilimi şok etti ve diğer şeylerin yanı sıra mikrobiyolojinin ve hastalığın mikrop teorisinin ortaya çıkmasına yol açtı.

Cam test tüplerinin ve pipetlerin dünyanın dört bir yanındaki laboratuvarlarda ortaya çıkması, çeşitli maddelerin ölçülmesini, karıştırılmasını ve her türlü etkiye maruz bırakılmasını mümkün kılmıştır. Cam aletler kimya ve tıbbın gelişimine katkıda bulundu ve ayrıca buhar makinesinin ve içten yanmalı motorun ortaya çıkmasını mümkün kıldı.

Bazı bilim adamları mikroskop ve beherlerle uğraşırken, diğerleri bakışlarını gökyüzüne çevirdi. Teleskopu kimin icat ettiği kesin olarak bilinmemekle birlikte, bu cihazın ilk sözü 1608'de Hollanda'da bulunmuştur. Teleskop, mevcut tasarımı geliştiren ve gök cisimlerini incelemeye başlayan Galileo sayesinde ünlendi. Jüpiter'in uydularını gözlemlerken, dünyanın jeosantrik modelinin bir anlam ifade etmediği sonucuna vardı ve bu da Katolik Kilisesi'nden memnuniyetsizliğe neden oldu. 1616 tarihli Engizisyon Komisyonu, günmerkezlilik hakkındaki ifadenin "felsefi bir bakış açısından saçma ve saçma ve ayrıca, ifadeleri birçok yönden Kutsal Kitap'a aykırı olduğu için resmi olarak sapkın" olduğu sonucuna vardı. Gördüğünüz gibi, cam günaha yol açabilir.

Camın hayatımız üzerindeki etkisi zayıflamıyor. Geleceğe bakıldığında, araştırmacılar nükleer atıkları nötralize etmek, güvenli piller oluşturmak ve biyomedikal implantlar tasarlamak için cam kullanarak eşit derecede önemli bir atılım yapmayı umuyorlar. Mühendisler, yüksek teknoloji dokunmatik ekranlar, bukalemun camı, güvenlik camı geliştirir.

Bir dahaki sefere cam bir nesne gördüğünüzde, bir düşünün, toprak ve ateşten doğan, bir gölet gibi buzla kaplı, sürekli atom arafında bulunan bir maddenin insan hayatını bu kadar kolaylaştırması ve ilerlemeyi teşvik etmesi garip değil mi? . Her zamanki gibi camdan değil, doğrudan cama dikkatlice bakın ve elimizde, kendisi zar zor farkedilen malzeme olmasaydı, insan gözünün erişemeyeceği kaç olgunun kalacağını hatırlayın.

Bildiğiniz gibi günlük hayatta kullandığımız cam yapay bir malzemedir. Ama doğal bir analogu var - obsidiyen. Katılaşmış volkanik lav veya erimiş kayadır. İlkel insanlar tarafından çeşitli kesici aletlerin yanı sıra mücevher yapmak için kullanılan obsidiyendi.

Tarihi aşağıda tartışılacak olan insan yapımı cam, ilk başta doğal camdan çok az farklıydı. Ne güzellikle ne de şeffaflıkla övünemezdi.

Eski araştırmacı Pliny the Elder yazılarında, yapay camın kumlu sahilde yemek pişiren ve kazan için bir stand olarak bir parça doğal soda kullanan gezginler sayesinde ortaya çıktığını belirtiyor. Ertesi gün kazanın dış duvarlarında bir cam kabuk bulundu. Pliny'nin hipotezi ancak 20. yüzyılda çürütüldü. Bilim adamları, açık ateşte camı eritmenin imkansız olduğunu kanıtladılar. Bununla birlikte, birkaç bin yıl önce, Eski Mısır ve Mezopotamya sakinleri, çukurlarda camı nasıl eriteceklerini öğrendiler. Bu ilkel fırınlardaki sıcaklıklar kum, kostik ve kireçten yeni malzeme oluşturacak kadar yüksekti. Bununla birlikte, ilk insan yapımı cam büyük olasılıkla çanak çömlek üretimi sırasında tesadüfen yaratılmıştır.

Cam, yapısında amorf, katı bir cisimdir. Gözlükler doğal ve yapaydır, insan eliyle yapılmıştır. Antik çağlardan beri insan, doğal camı bir araç olarak kullanmayı öğrenmiştir. Tarih öncesi çağlarda insanın kullandığı doğal camlar arasında tektit ve obsidyen ayırt edilir. Hem bunlar hem de diğerleri, Taş Devri insanlarının park yerlerinde bulunur.

Eski adam, çeşitli baltalar, kazıyıcılar, ok uçları ve mızraklar, bıçaklar ve diğer aletler yapmak için doğal cam kullandı. Tektitler eskiler tarafından muska olarak seçilmiştir.

Çok uzun zaman önce, insan cam üretmeyi öğrendi. İnsan kültürünün başlangıcında, kil çömlek pişirmek için kullanılan ve saman, saz veya odunla ısıtılan çukur fırınlarda, bu çömleklerin duvarlarındaki ilk sır, çok yüksek olmayan bir sıcaklıkta eritilen kül tarafından verildi. Çömleklerin duvarlarından akan ve bu çukurların dibindeki kumla karışan kül, ilk cam kütlesini verdi. Bu nedenle, çukur fırın, cam yapımının beşiği olarak kabul edilebilir. Ayrıca, %40'a kadar alkali içeren külün 19. yüzyılın ortalarına kadar kaldığı söylenmelidir. Birçok cam fabrikasında şarjın önemli bir bileşeni olan alkalinin amacı camların erime noktasını düşürmektir. Kül ile birlikte, bir alkali kaynağı olarak 1. yüzyılın başlarında kullanılmıştır. AD ondan elde edilen potas ve soda, yani çeşitli bitkilerin küllerinden elde edilen iki ana ekstrakt türü. Mısır'da doğal soda kullanıldı.

Küle ek olarak, camın ikinci ana bileşeni kuvars kumudur. Antik çağda, cam yapımının ilk aşamalarında Belus Nehri'nden gelen Suriye kumu ünlüydü. Bu kum pratikte demir oksit içermiyordu.

Bu ana cam oluşturan bileşenlere ek olarak, çeşitli katkı maddeleri kullanılır - boyalar, opaklaştırıcılar ve özel amaç Bu, cama belirli özellikler verir.

Birçok araştırmacı, cam yapımının ilk olarak yaklaşık 5.000 yıl önce Mezopotamya'da ortaya çıktığına inanıyor. Suriye'de MÖ 2500 yıllarına ait cam parçaları bulundu. 16-14 yüzyıllarda kesin olarak bilinmektedir. M.Ö e. Mısır'da cam yapımı çok gelişmişti. Flivders Petri tarafından 189I-1892'de Ted-al-Amarna'da (Teb yakınlarında) gerçekleştirilen kazılar, 18. hanedanın firavunlarından birinin zamanından kalma bir cam imalathanesinin kalıntılarını ortaya çıkardı. Fırın kalıntıları, cam eritmek için pota parçaları, kırık cam ve diğer eşyalar bulundu.

Çağımızın başında camcılığın merkezi Roma'ya taşınır. Nero zamanında (MS 54-68) Roma'da cam kullanımı o kadar yaygındı ki, bir bakır madeni para karşılığında basit bir cam kadeh satın alınabiliyordu. Pencere camı Roma'da görünür. Bizimkine benzemiyordu. Şişirme kalıplı, ahşap veya taş ızgaraların bağlarına yerleştirilmiş küçük disklerden oluşuyordu. O zamanların literatüründe, cam eritme işleminin bir açıklaması korunmuştur. Yaşlı Pliny, en ince beyaz kumun öğütüldüğünü ve 3 hacim soda ile karıştırıldığını yazdı. Karışım eritildi, daha sonra başka bir fırına aktarıldı ve burada Pliny tarafından "ammonit" olarak adlandırılan bir kütle oluştu. Ammonitr tekrar eritilerek saf beyaz cam haline getirildi. Romalı ustalar önce Trakya'dan ithal edilen sodayı kullandılar, daha sonra onu yosun küllerinden çıkarmaya başladılar.

330 yılında başkenti Roma'dan Bizans'a, Konstantinopolis'e devreden Konstantin, camcılar da dahil olmak üzere birçok zanaatkarı buraya devretti.

Mozaik gibi bir cam üretimi dalı ile Bizans'ta önemli bir gelişme sağlandı. Mozaiklere olan ihtiyaç, çok sayıda kilisenin ve özellikle mozaiklerin dekorasyon olarak yaygın olarak kullanıldığı Konstantinopolis Ayasofya'nın inşasıyla bağlantılı olarak çok büyüktü.

1204 yılında Haçlılar ve aralarında Venedikliler de vardı, Konstantinopolis'i aldılar ve Bizans topraklarının neredeyse üçte biri Venedik'e gitti. Doğudaki ustaları ve sırlarını edinen Venedikliler, cam işinde aktif olarak ustalaşmaya başladılar. XIII yüzyılın sonunda. Murano adasında, 2 km. Venedik'ten cam atölyeleri zaten var.

14-13. yüzyıllarda Venedik camının sanatsal değeri genel olarak kabul edildi. En parlak dönemi 16. yüzyıla denk geliyor.Bu en ince, en saf ve çok zarif camdır. Ürünlerin formları son derece çeşitlidir. Bardaklar, kadehler, ayaklı çanak çömlek baskındır. Renksiz camın yanı sıra renkli cam da kullanılmış,

yaldızlı. Telkari - süt beyazı ipliklerden ağ örgülü şeffaf camın icadı, 16. yüzyılda Venedik camının dünya çapındaki ününü daha da artırdı. Murano'nun tüm ilk ustalarına Fransız asaletini verdi.

Sadece 17. yüzyılda Venedik camcılığı azalmaya başladı. Şu anda 1609'da Çek Cumhuriyeti'nde. Kashpar Leman, kaya kristaline benzerliği nedeniyle kristal adı verilen masif, sert cam için bir reçete icat etti. Cama saflık ve şeffaflık, sertlik, daha yüksek kırılma indisi ve sonuç olarak ışık oyunu veren kalsiyum eklendi. Çek kristali veya aynı zamanda Bohem olarak da adlandırıldığı gibi, o zamanlar derin gravür - cam oymacılığının kullanılmasına izin verildi. O zamandan beri, sanatsal cam yapımı tarihinde yeni bir dönem başlıyor.

Bir süre sonra İngiltere'de cama kurşun eklendi. Kurşun kristal, muhteşem bir ışık dağılımı oyunu ile inanılmaz bir parlaklığa ve ışık kırılmasına sahiptir. Ayrıca kurşun kristalin güzel bir zil sesi vardır. 18. yüzyılda kristal üretimi, bugün hala aktif olan ünlü Bakara şirketi Fransa'dan gelmektedir.