С тех пор радикальные изменения претерпел не только мир, который мы наблюдаем из окон своих домов, но и способы производства стекла. За тысячелетнюю историю из самой уязвимой части человеческого жилища стекло превратилось в настоящий оплот безопасности и комфорта, надежную защиту от шума, жары, холода, огня, взломов и несчастных случаев.
«Беден тот, чье жилище не украшено стеклом», – говорил знаменитый римский политик, философ и оратор Цицерон. Именно римляне начали использовать стекло в архитектурных целях. Это стало возможным после открытия прозрачного хрупкого материала путем введения в стекломассу оксида марганца. Случилось это около 100 года до н.э. в Александрии.
Атрибут роскоши
Подобные окна отличались плохими оптическими свойствами, но считались предметом роскоши. В ходе раскопок легендарной Помпеи археологи обнаружили, что жители города застекляли не только оконные проемы, но и крыши бань, а по своему составу античные образцы стекол практически полностью совпадают с современными.
В средневековой Европе окна долго оставались роскошным атрибутом королевских дворцов, домов знатных вельмож и крупных храмов. С XI века немецкие мастера, а с XIII века – венецианские разработали технологию производства листового стекла. Стеклодел выдувал полую стеклянную сферу наподобие цилиндра, затем у нее удаляли дно, разрезали по длине и разравнивали в печи на ровной плите. Полученные таким образом листы скрепляли свинцовыми полосами и устанавливали в окна.
До XV–XVI в. центром стеклоделия в Европе считается Венеция. Однако с развитием промышленности стекольное производство широко распространяется во Франции, Германии, Нидерландах, Испании и Португалии.
В 1615 году в Англии местные инженеры применили для отопления стекловаренных печей каменный уголь вместо дров. Этот способ позволил поднять температуру варки, что предопределило в дальнейшем существенное улучшение качества стекла.
В конце XVII века опять же в Англии был предложен состав стекла с окисью свинца, что повысило показатель светопреломления и удешевило себестоимость продукта. И уже Англия стала новым центром прогресса стекольной отрасли.
В России первый стекольный завод построен в 1635 году близ Можайска. А в начале XVIII века Петром I был заложен Императорский хрустальный и стекольный завод. Изначально он располагался под Москвой, но к середине XVIII века вместе со стекольными Ямбургскими заводами был переведен в Петербург. Также в XVIII веке основаны заводы в Гусь-Хрустальном и Дятьково. Они существуют и по сей день.
Знаковую роль в развитии российского стеклоделия сыграл Михаил Ломоносов, который в 1753 году основал Усть-Рудицкую фабрику, специализировавшуюся на производстве цветного стекла. Эта фабрика была в то время единственным в России предприятием, где изготовляли смальту для мозаичных работ. Из сваренной здесь смальты Ломоносов и его ученики создали 43 мозаичных портрета и картины, в том числе знаменитую «Полтавскую баталию».
В промышленных масштабах
Массовое производство стекла стало возможным только в конце XIX столетия благодаря изобретению печи Сименса-Мартина и заводскому производству соды. В XIX веке появились первые машины-автоматы для изготовления изделий из полого стекла. К началу XX века производство стекла вышло на совершенно новый качественный уровень.
В 1902 году бельгийский инженер Эмиль Фурко разработал способ производства стекла при помощи машинной вытяжки. В этом случае стекло вытягивается из печи в виде непрерывной ленты, пропускается между двумя прокатными валиками и охлаждается. На следующем этапе лента поступает в шахту охлаждения и режется на знакомые нам отдельные листы.
Несмотря на то что Фурко истратил на разработку новой технологии все свое состояние, его метод был внедрен в производство только в 1914 году, незадолго до его смерти.
На тот момент это был прорыв. Однако с позиции сегодняшнего дня можно отметить многочисленные недостатки метода Фурко. В первую очередь – экологический аспект. Для того чтобы придать стеклу особую гладкость, требовалась дополнительная шлифовка. Из-за чего образовывалось огромное количество стеклянной пыли. Второй аспект – это энергоемкость, трудоемкость, сопряженная с вопросами охраны здоровья, и нестабильность производства.
В 1910 году французский ученый Эдуард Бенедиктус изобрел способ производства особо прочного пуленепробиваемого стекла. Невиданная по тем временам прочность достигалась за счет помещения специальной целлулоидной пленки между двух листов стекла. Такое стекло, широко известное также как «ламинированное», Бенедиктус запатентовал под названием «Триплекс».
В конце Первой мировой войны, в 1914 году другой бельгиец, Эмиль Бишеруа, разработал технологический процесс, при котором стекло вытягивалось из печи между двух роликов. Подобно методу Фурко этот способ делал последующую полировку стекла более легкой и экономичной.
В СССР в ходе индустриализации развернулось строительство крупных механизированных новых стекольных заводов и реконструкция старых производств – в Дагестане, Гусь-Хрустальном, Гомеле, Улан-Удэ, поселке Чагода Вологодской области и др. В 1930 году в Горьковской области был основан Борский стекольный завод, который с первых дней своего существования вышел в лидеры отрасли. Накануне Великой Отечественной войны стекольная промышленность вышла по объему производства на 1-е место в Европе (с 11-го, какое занимала Россия в 1913 году).
Между тем через два десятка лет после окончания Второй мировой войны стекольную индустрию ожидала настоящая революция, которая затмила открытие Фурко.
В 1979 году англичанин Аластер Пилкингтон был удостоен рыцарского звания за то, что изобрел новый метод промышленного производства стекла – так называемый флоат-метод. Пилкингтон придумал его в середине 50-х. Но потребовалось 7 лет упорного труда для того, чтобы доказать, что он был прав, а стоимость реализации идеи была слишком высока даже для компании, которой в тот момент владела его семья. В течение этих семи лет люди часто спрашивали: «Когда же ты покажешь нам свое детище?» Он не мог ответить ничего, кроме: «Мы узнаем ответ только тогда, когда достигнем успеха».
И хотя новый метод был публично афиширован в 1959 году, только 1962–1963 гг. он стал полностью надежным и прибыльным.
Способ Сэра Аластера состоит в том, что расплавленная стекломасса разливается по поверхности жидкого металла, в частности олова. Под воздействием сил тяжести и поверхностного натяжения лента стекла приобретает абсолютную параллельность и ровность поверхностей. Этап дополнительной шлифовки полностью исключается.
Далее лента стекла проходит сквозь печь отжига, где поэтапно охлаждается до температуры цеха, и поступает на линию резки. Изобретенный англичанином способ производства получил и английское название «флоат-процесс» (англ. float – «плыть»), визуально стекло плывет по расплаву олова, а ключевой агрегат процесса – «флоат-ванна».
Некоторые производители стекла, пытаясь избежать действия патентной лицензии, старались изобрести что-то свое. Однако это была не более чем модификация «флоат-процесса», поскольку ключевой агрегат – «флоат-ванна» – оставался неизменным.
Будучи более производительным, безопасным и надежным, «флоат-процесс» был внедрен и в СССР. Первая линия была установлена на Борском стекольном заводе в 1970 году. А вторая – в 1986 г.
Старожилы отрасли рассказывают и историю строительства линий. Дело в том, что советское правительство купило у компании «Пилкингтон» лицензию на строительство одной линии на БСЗ, лидирующем предприятии стекольной отрасли Союза. Инвестиции были освоены очень удачно, а результат превзошел ожидания. Действуя по принципу «догнать и перегнать», чертежи хорошо скопировали и применили в Саратовской области.
Англичане были весьма расстроены подобным отношением к интеллектуальной собственности и подали иск в суд. Разгорался международный скандал… Пришлось руководству страны приобрести лицензию на строительство еще одной линии. Но вставал вопрос: где строить? На заседании Совета Министров, сравнив все плюсы и минусы, выбор сделали в пользу Борского стекольного завода.
Неоспоримые преимущества флоат-процесса вызвали волну технического перевооружения стекольной промышленности СССР. Флоат-линии появились в Белоруссии, Украине, Башкирии, Казахстане и Поволжье.
Сейчас в России работает десять заводов, выпускающих листовое стекло, только пять из них используют современный флоат-метод – это два завода компании AGC Flat Glass – Клинский и Борский, а также «Саратовстройстекло», «Салаватстекло», заводы Pilkington и Guardian. Оставшиеся работают по технологии Фурко. Эти заводы вертикального вытягивания (ВВС) остаются на плаву лишь потому, что на рынке ощущается потребность в дешевом стекле для малобюджетного строительства.
Сегодня остекление – это уже не просто лист стекла, вставленный в деревянную раму. Стеклопакеты используется повсеместно. При сборке стеклопакетов к качеству стекла предъявляются совсем иные требования. Стекло Фурко уже не подходит, в то время как продукция, произведенная флоат-методом, позволяет стопроцентно удовлетворять требованиям по качеству.
Более того, все реже и реже можно встретить стеклопакет, собранный только из прозрачных стекол. При остеклении здания учитывается все – пропускание солнечных лучей, чтобы помещение не нагревалось, параметры теплопередачи, чтобы зимой не платить за лишний газ на отопление. Огромное значение имеет эстетический аспект. Всего этого можно добиться, используя стекла с нанесенными на них покрытиями, придающими нужные свойства. Ежегодно лидеры стекольной промышленности разрабатывают и выводят на рынок новые типы покрытий, несущие новые потребительские качества. Произвести такое стекло на основе ВВС просто невозможно.
Эволюция стекол с покрытиями
Мировой спрос на листовое стекло составляет примерно 45 млн. тонн в год (данные 2007 года), практически 50% которого поставляется из Азии, 28% – из Европы и 15% – из Северной Америки. Из всего объема производимого стекла 70% используется в строительной отрасли, 20% идет на отделку интерьеров и декорирование, а 10% находит свое применение в автомобилестроении. В современных жилых и общественных зданиях площадь окон составляет 20–35% площади стен. В производственных зданиях этот показатель отличается, как правило, в большую сторону.
Базовым продуктом современной стекольной промышленности является листовое стекло, произведенное флоат-методом. При помощи современных технологий это бесцветное прозрачное стекло, имеющее вид плоских прямоугольных листов, приобретает различные полезные свойства: энергосберегающие, сверхпрочные, огнестойкие, солнцезащитные, антибактериальные и другие. В настоящее время инновации в данной отрасли связаны именно с эволюцией стекол с покрытиями.
Так, в Европе 90% строительного остекления приходится на энергосберегающее стекло. Поворот в сторону энергосбережения был осуществлен в конце 70-х годов XX века под влиянием нефтяных кризисов. Тогда был разработан ряд продуктов на основе флоат-стекла, использование которых в стандартных стеклопакетах обеспечивало экономию газа или мазута при дальнейшем отоплении процентов на 20–30. Государства многих европейских стран стимулировали и поддерживали использование энергосберегающих технологий, напрямую включая их в строительные нормы и правила.
Энергосберегающие технологии в остеклении развиваются и в России, хотя процесс идет медленнее, чем в Европе. Мы сегодня являемся полноправным участником мирового рынка, и тенденции в сфере энергоносителей затрагивают нас в полной мере. Если пару лет назад в структуре потребления стекла энергосберегающее занимало 5%, сегодня это 7%. Следует признать, что государство пока не является катализатором этого процесса. Только сам потребитель, понимая, что окно с энергосберегающим стеклом выгоднее как с точки зрения его цены, так и с точки зрения дальнейших затрат, делает свой выбор в пользу экономии.
Второй немаловажный аспект, который следует учитывать, – экология. Применение энергосберегающих технологий позволяет не только сократить потребление энергии, но и снизить негативное воздействие воздействия на окружающую среду. Так, например, замена 1 кв. м обычного стекла на энергосберегающее ведет к сокращению выбросов СО2 почти на 70 кг в год.
В Европе странами-лидерами по потреблению стекла являются государства Бенилюкс (34 кг на душу населения), Эстония (34,6 кг), Чехия и Испания (23 кг). Россия по этому показателю (9 кг) все еще существенно отстает от европейских стран, и российский рынок в ближайшие годы имеет дополнительные резервы роста. Эксперты прогнозируют к 2010 году рост российского уровня потребления продукта до 17 кг на человека.
«Если говорить о перспективах стекольного рынка, то на сегодня его рост, по разным оценкам, составляет от 10 до 15%. Развитие в таких условиях возможно по двум направлениям. Первый и простой вариант – это насыщение потребностей за счет импорта. И второй – расширение собственной производственной базы», – полагает Владимир Шигаев, генеральный директор компании AGC Flat Glass Russia, крупнейшего в нашей стране производителя листового стекла.
За последние три года в России Группа AGC ввела в строй мощности по производству флоат-стекла (600 тонн в сутки), линию зеркал (8 млн. кв. м в год), линию по производству энергосберегающего стекла (8 млн. кв. м в год). В этом году вводятся линии по производству строительного триплекса и интерьерного стекла Matelux. В следующем – мощнейшая флоат-линия в мире производительностью 1000 тонн стекла в сутки.
Современные тенденции в области строительства и архитектуры, диктующие моду на комфорт, безопасность и экономичность, заставляют производителей стекла уделять особое внимание инновациям, создавать и производить новые продукты. Продукты, обладающие новыми качествами: такими как защита от бактерий, пожаростойкость, прочность, безопасность, стойкость к внешнему воздействию. Многие из них незначительно представлены в России, есть и такие, которые находятся на стадии разработки в лабораториях.
