玻璃史上的十大里程碑及未来发展趋势

玻璃史上的十大里程碑及未来发展趋势

*王承遇1,李松基2,陶 瑛1,张咸贵2

(1.大连工业大学,辽宁 大连 116034; 2.广州番禹大龙玻璃厂有限公司,广东 广州 511450)

摘要:阐明了玻璃发展历史中十大里程碑的发现和发明,即釉砂、吹管、水晶玻璃、燃煤坩埚窑、光

学玻璃、玻璃成型机械、蓄热室池窑、浮法玻璃、非氧化物玻璃和光导纤维。此外还指出未来玻璃

的技术发展方向。

关键词:玻璃;发展史;里程碑;釉砂;光导纤维

中图分类号:TQ171 文献标识码:A 文章编号:1000-2871(2010)03-0039-04

TenM ilestones i n H istory of G lass and Tendency

of Future Develop m ent

WANG Cheng -yu 1,LI Song -ji 2,TAO Ying 1,Z HANG X ian -gui

2

(1.D a lian Po l y technic U n i ve rs i ty ,D a lian 116034,Chi na ;

2.P anyu D a l ong G lass F actory Co .L td ,Guang z hou 511450,Ch i na)Abstract :Ten i m portant d iscoveries and i n venti o ns ,.i e .faience ,blo w pipe ,crystal g lass ,coa l firi n g

pot-fur nace ,optica l g lass ,g lass-m ak i n g m ach i n e ,regenerati v e tank fur nace ,float g lass ,non-

ox ide g lass ,op tica l fibers ,wh ich stand out as m ilestone in prog ress of g lass are rev ie w ed .M o reover ,

the tendency o f future developm ent o f g lass techno logy is also expounded .

Key w ords :g lass ;h istory of deve l o pm en;t m ilestone ;faience ;optical fi b er

近年来玻璃科学家、玻璃艺术家和玻璃收藏家对玻璃发展史进行研究,发表了很多著作与论文,其中有代表性的如干福熹院士/中国古代玻璃技术的发展0、A lan M acfarlane and G erry M artin /The G lass Bathyscaphe 0、由水常雄#棚桥淳二/东洋N É 0等著作

[2~3]。几千年来玻璃发展史中,哪些发现和发明起了里程碑作用?以史为鉴可对玻璃的今后发展有指引意义。本文根据笔者多年来从事玻璃教学与科研工

作经验,对以上问题加以评述。1 玻璃史上的十大里程碑

1 釉砂(Faience)的制备

约在公元前3500年,美索不达米亚人用石英砂、碱加石灰石混合后,加热到大约700~800e ,烧结成形为玻璃珠和装饰品,得到含有部分玻璃态和未熔石英砂及其他未熔原料的混合物,学者称为费昂斯 第38卷第3期

2010年6月玻璃与搪瓷GLASS &E NAM EL

Vo.l 38No .3Jun .2010*收稿日期:2010-03-25

(Faience),国内专家译为釉砂[1],这是人类制造最早的玻璃,开创了玻璃的历史纪元。

2 吹管的发明

公元1世纪时,罗马人发明了吹管[4],创造了玻璃吹制法,制造出薄壁的玻璃制品,使玻璃生产由装饰品

转变为瓶、罐、器皿等生活用品,是玻璃制造的重大革新。有的学者认为玻璃吹管是公元前40年在叙利亚产生的,以后罗马人推广应用。吹管的诞生,使吹制法成为玻璃的主要成形方法,玻璃器皿可以大量生产,降低了成本,使玻璃制品走出宫廷,由装饰品成为平民的消费品。

3 水晶玻璃的发现

公元15世纪,威尼斯人用杂质较少的石英砂、结晶纯碱及其他较纯原料制成了玻璃,透明度和白度较过去钠钙玻璃高,一改过去玻璃半透明、模糊不清的印象,类似水晶,故称为C ristll o [5],有水晶之意,为人类最早得到透明的玻璃。公元1700年,波希米亚人用含钾的草木灰和较纯的石英原料制造了透明的钾钙硅酸盐玻璃,其折射率和透光率均超过了威尼斯水晶玻璃,称为波希米亚水晶玻璃(C rysta l e x)。1670年(或1673年)英国人Ravenscroft 开发了铅玻璃,即钾铅硅酸盐系统成分玻璃,折射率大、透光度高,易熔化、料性长,适合于成形复杂的制品,而且硬度低,便于磨刻,命名为铅水晶玻璃(lead crystal glass),简称C r ystal g lass ,不仅用于制造日用玻璃,也是光学玻璃、电真空玻璃的主要成分系统。

4 燃煤坩埚窑的出现

以往玻璃熔化用木柴为燃料,砍伐了大量森林。1615年英皇下令禁用木柴为燃料,于是就用煤代替。17世纪初,英国玻璃工厂普遍用煤为燃料的坩埚窑,不仅保护了森林,而且窑炉温度升高,玻璃熔化情况改善,玻璃质量提高,成本降低。以后煤就成为玻璃工业历史上很长阶段的主要燃料

[6]。5 光学玻璃的制造工艺

1800年瑞士G i u nand 与Fraunhofer 合作在玻璃熔化时采用搅拌工艺,制造出大块均匀光学玻璃。1871年英国H arcourt 在玻璃成分中引入了20种化学元素,发现了硼酸盐和磷酸盐有形成玻璃的特性,并且将光学玻璃磨成棱镜。1881年德国Abbe 和Schott 对玻璃成分和性质关系进行了系统研究,1884年扩建了Scho tt 玻璃厂,研制了新型硼硅酸盐玻璃,对发展高质量的显微镜、望远镜及照相机镜头具有重大意义[7]。

高质量光学玻璃的生产,促进了整个自然科学的进展。牛津大学H arr Ä遴选了20个改造人类世界观的实验,其中12个明显离不开玻璃仪器,其余8个大都需要前人用玻璃仪器进行实验以打下知识基础

[2]。M i d dleton 也说/不难设想,没有显微镜,就没有生物学,没有望远镜就没有天文学0。[2]而显微镜和望远镜是

离不开光学玻璃,由此可见玻璃在人类文明史中的地位。

6 玻璃成型机械的相继发明

1847年M agoun 采用有铰链的双开金属模制造玻璃餐具和玻璃瓶,1880~1890年10年间发明了/压-吹0和/吹-吹0成型玻璃瓶罐的方法。1882年英国人Arbogast 获得了压型、转送及成形模内吹制玻璃瓶的专利,1890年出现第1台电机传动的制瓶机。1903年Ow ens 开始研制真空吸料制瓶机,1904~1905年获得专利,几年内这种全自动制瓶机占领了市场,此时美国已有200台制瓶机运行,生产了美国全部玻璃瓶的50%。

制瓶机的发明引领了玻璃成型的机械化,1902年比利时Fourcau lt 申请平板玻璃引上专利,1916年成功生产出平板玻璃,到20世纪60年代,垂直引上成为平板玻璃主要生产方法。

1922年Peiver 配合H artford 供料机研制成各种类型滴料式成型机,1925年Ing le 发明了行列式制瓶机(I S 机)[8]。目前行列式制瓶机的数量已占全球瓶罐成型机总量的80%,所生产的瓶罐也占世界总产量的80%以上。

7 蓄热室池窑的发明

1816年Rober Stirling 获得蓄热室玻璃熔窑的专利,但未被应用。1841年W ilhel m S ie m ens 与Fri e lrich S ie m ens 兄弟合作继续进行研究,1867年Fr i e lrich 在德国德累斯顿成功建立第1座蓄热室池窑,1873年此类

型池窑在比利时正式用于玻璃生产[9]。

#40# 玻璃与搪瓷 2010年6月