Текст книги "Два шага до чуда (Очерки)"

Автор книги: Михаил Васин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 11 страниц)

Но уникальные, редкой красоты изделия были не главной заслугой мастеров античного времени. Самое важное заключается в том, что приемы обработки стекла, открытие стеклянного пузыря и изобретение стеклодувной трубки сделали посуду дешевой. Стекло наконец перестало быть предметом роскоши, перестало ублажать императоров, фараонов и их жен. Оно пришло в дома людей небогатых и вскоре стало предметом первой необходимости.

И еще одна заслуга античных стеклодувов. Приемы, разработанные ими, были столь совершенными, что применялись мастерами разных стран в течение многих веков и почти не изменились до наших дней.

Многое умели делать в прошлом из сверкающего огненного камня. Одного не умели – изготовлять оконное стекло, подобное нашему. Известно лишь несколько крупных общественных зданий, например термы (бани) Помпей, где в окна были вставлены толстые стеклянные пластины. Это была величайшая редкость. Обычно же свет проникал в дома по-прежнему сквозь крохотные оконца, затянутые бычьим пузырем, или сквозь слюдяные пластинки. Даже в замках средневековых рыцарей и дворцах важных вельмож вместо окон были узкие щели, закрываемые зимой дощатыми ставнями. При свете коптящих факелов, в неверных отблесках пламени каминов чуть ли не ощупью бродили в своих хоромах богачи. А если решались пустить в комнаты дневной свет, то кутались и дрожали.

Лишь в конце средневековья появляется настоящее оконное стекло. Оно принесло с собой в дома солнце и тепло. Это был тот же стеклянный пузырь, но раздутый в длинную колбасу, разрезанный вдоль и, будто колбасная кожица, развернутый, расправленный на столе.

ВЕК СТЕКЛА?

В самом деле, в каком веке мы живем? Стали и бетона? Или стекла?

Посмотри, что делается на свете.

Ежегодно на нашей планете вырабатывается около миллиарда квадратных метров оконного, зеркального и другого листового стекла. Попробуем наглядно представить, сколько это. Вот если бы, скажем, кому-либо вздумалось сооружать из этого стекла навес над железной дорогой, то крытая галерея, начавшись в Ленинграде, миновала бы Москву, Свердловск, Новосибирск, Владивосток… Дальше океан, а стекло у нас еще в запасе есть. Сделаем еще навес над шоссейной дорогой – от Владивостока до Ленинграда. Готово. А наши запасы почти не убавились. Что бы еще перекрыть?..

Но не будем гадать. Нам очень долго пришлось бы ездить по дорогам и строить над ними прозрачную крышу: имеющихся в нашем распоряжении стеклянных листов хватит на то, чтобы дважды опоясать галереей весь земной шар!

Вот что такое миллиард квадратных метров. Но ведь это только половина всего вырабатываемого стекла. Вторая половина идет на изготовление различных ламп (только радиоламп в мире насчитывается более двух миллиардов!), стеклянной посуды (35 миллиардов банок, бутылок и флаконов выпускается каждый год!), стеклянных пустотелых кирпичей, облицовочных плиток, пестрого коврового паркета, карнизов, колонн, перил, скульптуры.

Как же успевают варить такую массу стекла? Давай заглянем в гости к стеклоделам.

Итак, современный стекольный завод. Он начинается с железной дороги. По ней то и дело подкатывают вагоны, груженные песком, содой, мелом или известняком, глиной, окисями свинца, цинка, бария, магния и многими другими химическими материалами.

Зачем все это? Ведь в древности варили хорошее стекло только из песка, соды и извести. Правильно. Можно его сварить и из одного только песка. И получится неплохо. Стакан, сделанный из этого, кварцевого стекла, можно раскалить добела и бросить в холодную воду. Он не треснет. Понятно, как удобна такая лабораторная посуда – пробирки, колбы, реторты. Но песок трудно расплавить. Нужна температура около 1700 градусов. А тесто получается с массой пузырьков, густое, плохо поддающееся обработке.

Древние не зря добавляли в песок соду. Она быстро расплавляется, и песок растворяется в ней при температуре всего в 1400–1500 градусов. Этого уже легче добиться. Мел дает стойкость к воде. Как и много веков назад, из всего этого и варят сейчас почти все стекло. Добавляют только немного глины и окиси магния.

А все остальные химические вещества нужны для приготовления специального стекла. Окись свинца, например, превращает стекло в сверкающий разноцветными огнями хрусталь. Очень сложен состав многочисленных сортов оптического стекла, которое идет на линзы фотоаппаратов, микроскопов, телескопов, биноклей. Есть стекло (оно содержит окислы железа и ванадия), которое почти не пропускает тепла, – поэтому его применяют для защиты рабочих от жара расплавленного металла. Так что на современном стекольном заводе не обойтись без разнообразных материалов.

Все привезенное выгружается, сортируется, просеивается и поступает в огромные склады. А оттуда в ванную печь. Она изобретена недавно – лет сто назад. И очень мало похожа на свою прародительницу – печь древних мастеров. Это огромное сложное сооружение, занимающее площадь около гектара. Кирпича, из которого она построена, хватило бы на два школьных здания. А ванна, где варится стекло, представляет собой канал шириной 7–8 метров, глубиной полтора и длиной до 35 метров. В нее помещается сразу целый железнодорожный состав материалов.

В ванне, по верхнему ее краю, установлены гигантские газовые горелки. С ревом стелют они от стены до стены струи жаркого пламени. Стекло плавится и огненной рекой течет под раскаленным добела сводом.

Эта страшная река из едкой соды и расплавленного песка способна прогрызть, испепелить все. Только глина может удержать стекло в берегах. Она успешно выдерживала его жгучий натиск в течение шести тысяч лет. И сегодня она смиряет стеклянную лаву. Из глины сделаны огромные огнеупорные кирпичи, которыми выложен канал-ванна. Без всякого цемента. Если забраться под дно канала и посмотреть снизу, будет видна сеть ярких огненных швов. Это стекло, прорываясь между кирпичами, наталкивается на мощные потоки воздуха, которым охлаждают ванну снаружи, остывает, твердеет и закупоривает щели.

Медленно течет в глиняных берегах под огненным пологом раскаленная вязкая жидкость, все больше разогревается, светлеет. И к концу канала стекло готово. Здесь оно постепенно охлаждается до нужной температуры и подается на формовочные машины.

Одна ванная печь за год дает «сверкающего прозрачного камня» в несколько раз больше, чем выработали все египетские мастера за 3000 лет!

Но не все стекло получают этим способом. Специальное – художественное, оптическое, зеркальное – по-прежнему варят в горшках. Правда, вмещают они не по триста граммов стекла, как когда-то, и не пять килограммов, как много позднее, – каждая посудина рассчитана на полтонны! В одну печь вмещается двенадцать таких «горшочков». Но хотя эта огромная печь имеет современную конструкцию, работает на новейшем топливе (газовый или электрогазовый нагрев), она, в принципе, мало отличается от тех печей, которые использовались в древности.

Ну, а сильно ли изменились методы обработки стекла? Найти настоящую стеклодувную трубку сейчас нелегко. Да и стеклодув – редкость. Не так давно на окраине Батуми я увидел толпу, собравшуюся у широко раскрытой двери. Люди не отрываясь смотрели внутрь, прищелкивая от восхищения языками, и живо обменивались впечатлениями. Любопытно. Подошел и я. Заглядываю.

Там, на помосте, у круглой печи стоят четверо мужчин. У каждого в руках – метровая металлическая трубка. Быстро вращая эту трубку, мастер просовывает ее утолщенный конец в красное отверстие в стене печи. Через полминуты вынимает. На конце – ком светящегося стеклянного теста. Покатав трубку по чугунной плите и превратив бесформенный комок в гладкую оранжевую колбаску, мастер вскидывает трубку вверх, как горнист, прикладывает тонкий конец к губам и на несколько секунд замирает. Только надуваются щеки да пальцы ни на миг не прекращают своего торопливого движения: трубка должна все время вращаться.

Комочек стекла, светясь вверху, как раскаленный уголь, вырастает до размеров кулака. Резкий мах трубкой вниз – комочек удлиняется, растягивается. Продолжая дуть и вращать, мастер раскачивает трубку, словно маятник, и на конце ее изгибается, все удлиняясь, стеклянный пузырь. Вот стекло остыло сверху, внизу еще краснеет. Мастер снова принимается прилежно дуть – низ пузыря вздувается шаром. Несколько движений ножницами – на стекле появляется борозда. Удар по кончику пузыря, звенят падающие осколки. В шаре образовалось круглое отверстие.

Снова трубка просовывается в печь. Через несколько секунд стекло разогрелось. По-прежнему вращается трубка, в отверстие вставляются ножницы, оно увеличивается, стекло наползает на ножницы и превращается в круглый правильный цилиндр. Наконец мастер подносит свое изделие к деревянному столу. Легкий удар по трубке, чуть слышный звон. На столе лежит готовое ламповое стекло. На него пошло всего лишь минуты три – четыре. А трубка, все время вращаясь, уже снова нырнула в красное отверстие.

Толпа стоит не сводя глаз…

А вот у стеклодувных машин любопытных не бывает: к ним привыкли. Все здесь делается очень просто и невероятно быстро. Машина, которая выдувает бутылки, напоминает карусель. Точнее, две карусели. На них путешествуют, катаются день и ночь формы: на одной – черновые, на другой – чистовые. Когда черновая форма подъезжает к автомату, отмеряющему нужные порции стекла, она переворачивается горлышком вниз. И здесь в нее падает увесистая красная капля. Тут же к форме сверху припадают механические «губы» и начинают дуть. Стекло от этого уплотняется и лучше заполняет форму. Образуется головка бутылки. Теперь форма переворачивается горлышком вверх и подъезжает к другим механическим «губам». Эти подают воздух уже в горлышко будущей бутылки. Стекло, раздуваясь, плотно прилегает к стенкам формы. После этого еще мягкая бутылка передается на другую карусель. Здесь, в чистовых формах, она еще больше раздувается, принимает известный нам вид. Форма раскрывается, железная рука подхватывает готовую бутылку и ставит на конвейер.

Одна машина за те же четыре минуты выдает бутылок сто!

Но готовая бутылка… еще не готова. Нужен отжиг: медленное охлаждение в специальных печах. Посуду отжигают несколько часов. Крупные стеклянные изделия охлаждают несколько дней и даже недель. Линзы современных телескопов – они достигают более метра в диаметре – держат в печах, неотступно следя за температурой.

СТАЛЬ ИЛИ ВЗРЫВЧАТКА?

А если охладить стекло без этих мер предосторожности – прямо на воздухе? Наружный слой его остынет, затвердеет, сожмется. Но внутренний слой еще горячий, он стойко сопротивляется сжатию. Единоборство кончается обычно тем, что стекло трескается. Правда, не всегда. Если внешний слой достаточно прочен, он может выдержать напор изнутри – и трещин не появится. Получится закаленное стекло, которое еще называют небьющимся.

Это очень интересный материал. Стеклянной трубой можно спокойно заколачивать в стену большие гвозди. Стакан бросают на мостовую. Он со звоном подпрыгивает и остается целехоньким. Водомерные стекла для паровых котлов – толстые пластины метровой длины – спокойно выдерживают давление в сто атмосфер. На автостекле, положенном краями на два стула, можно танцевать и прыгать. При этом оно прогибается, пружинит, как стальной лист, но не лопается.

Так значит, мы умеем делать стекло небьющимся? А ведь как давно люди мечтают о стекле, лишенном своего единственного недостатка – хрупкости! По преданию, в Древнем Риме произошел такой случай. К императору Тиберию пришел человек и заявил, что он открыл секрет получения замечательного стекла, которое не разбивается от ударов и не боится сильных толчков. Император тут же велел… отрубить изобретателю голову, сказав, что, если такой материал появится, золото и серебро потеряют цену. И вот теперь наконец-то этот секрет известен всем! Непонятно только, почему до сих пор не закаляют все стеклянные изделия. Как было бы удобно!

К сожалению, все не так просто. Если бы закалять все стекло, удобств было бы гораздо меньше, чем неприятностей. Проблема в том, что закаленное стекло находится как бы в возбужденном состоянии. Энергию, которая таится в нем, удерживает только поверхностный слой. Приходится выполнять сложные расчеты, чтобы учесть борьбу враждующих в стекле сил и обеспечить победу поверхностному слою. Это удается, если мы имеем дело с плоским, листовым стеклом.

А вот с посудой намного труднее. У нее сложная форма, и предусмотреть в расчетах, как будет вести себя закаленная бутылка или ваза, зачастую невозможно. И тогда может произойти…

Что может произойти, наглядно показывает такой опыт. Стеклянный расплав по капле льют в воду. Застывшие стеклышки напоминают маленькие груши с тоненькими хвостиками. Если чуть надломить этот хвостик, вся закаленная капля со взрывом разлетится в пыль. Маленькое повреждение ослабило поверхностный слой, он не выдержал напора изнутри, и освободившаяся энергия уничтожила всю каплю.

То же может случиться в любую минуту и с закаленным стаканом, и с «небьющейся» бутылкой. Порой достаточно крохотной царапинки (в мочалку, которой мыли посуду, попала песчинка), чтобы стакан взорвался.

Нет, удобств от закаленной посуды совсем мало. Небьющееся оконное стекло тоже не годится. Его нельзя резать алмазом – весь лист сразу рассыплется на куски.

В последнее время специалисты изучают другой путь. Надо сказать, что поверхность стекла обычно покрыта мельчайшими трещинами. А из них при ударе, нажиме получаются большие трещины. И стекло – вдребезги.

Поэтому решили поступить так. Берут лист обычного стекла, промывают его плавиковой кислотой. Эта кислота растворяет, смывает верхний слой. Вместе с трещинами. Теперь хрупкую пластину можно сгибать в дугу – она останется целой.

Что же еще делают на современном стекольном заводе? Оконное стекло. Бесконечную его ленту вытягивают прямо из бассейна с расплавом. Специальная машина и охлаждает и режет на куски широкие полотнища.

Машина для вытягивания оконного стекла.

А вот зеркальное стекло получают способом проката: на чугунный стол вываливают груду раскаленного теста и раскатывают огромной, тяжелой металлической скалкой. Правда, в последнее время этот метод применяется редко. На заводы пришли машины, в которых поток стеклянного теста пропускается между вальцами, расплющивается и превращается в толстые листы. Потом эти листы попадают в большой, метров 200–300 длиной, корпус. Здесь они побывают на десятках мощных шлифовальных и полировальных станков и через несколько часов выйдут гладкими, как… зеркало.

Но еще более сложна и ответственна обработка оптических стекол. Линзы и зеркала телескопов полируют в течение долгих месяцев. Зато и результаты получаются изумительные. Телескоп-гигант Крымской обсерватории мог бы поймать свет спички, которую зажгли… во Владивостоке! Правда, проверить эту его способность на деле нельзя: мешает выпуклость нашей планеты.

Диаметр зеркала этого прибора «всего» 2,6 метра. А новейший советский телескоп, установленный в обсерватории вблизи станицы Зеленчукской (Северный Кавказ), имеет шестиметровое зеркало!

ОГНЕННЫЙ ШЕЛК

Вот на что способно наше скромное, привычное, ставшее незаметным стекло. Сейчас оно переживает свою вторую после изобретения стеклодувной трубки молодость. Появляется множество новых областей его применения, обнаруживаются совершенно неожиданные способности. В наши дни из него начали строить гладкие, светящиеся при свете фар шоссейные дороги, делают шпалы, шахтную крепь, трубопроводы.

Создано стекло-хамелеон. Светлое и прозрачное, оно при ярком свете мгновенно темнеет. Когда свет слабеет, оно снова становится прозрачным. Очки из такого стекла автоматически защищают глаза от сильных вспышек.

Есть греющее стекло. Подключишь к нему ток, и оно тут же превратится в печку.

Если тебе покажут фотографию, находящуюся внутри толстого бруска из стекла, не ломай голову над тем, как она туда попала. Здесь нет никакого фокуса. Просто в состав этого стекла добавили соли меди, серебра, золота, отчего оно стало светочувствительным. Вставили этот брусок в фотоаппарат и сделали снимок. Проявили фотографию своеобразно: вместо проявителя ее положили в печь и нагревали докрасна… Осталось только охладить снимок. Изображение получается выпуклым, рельефным и, главное, вечным.

Наконец, из стекла… шьют одежду.

В расплавленном состоянии оно легко принимает любую форму. Так почему бы ему не стать ниткой? Ты скажешь: хороша нитка – застынет и превратится в твердую, колкую иглу!

И тем не менее обычное стекло может быть шелковистым и мягким. Это такое же его неотъемлемое свойство, как прозрачность, твердость, хрупкость. Только об этом долго не догадывались. Все зависит от толщины стекла, с которым мы имеем дело. Стеклянный стерженек толщиной в миллиметр не согнется, поломается. А если он во много раз тоньше человеческого волоса, то его хоть узлом завязывай. Любопытно, что чем тоньше стекло, тем выше прочность. Если из стеклянных паутинок толщиной в 22 микрона сплести нитку диаметром в 1 миллиметр, то она выдержит вес подростка – 40 килограммов. Такая же нитка, но из волокон в десять раз более тонких, выдержит вес 12 подростков.

Как удается получать столь тонкие стеклянные паутинки? Оказывается, и здесь никакого колдовства. В дно печи, в которой находится расплав, вставлена платиновая пластинка со множеством мелких отверстий – фильер. Пластинка все время подогревается электрическим током, и расплав просачивается сквозь отверстия тонкими огненными струйками. Их подхватывает стремительный вихрь раскаленных газов. Струйки-ниточки мгновенно растягиваются, расщепляются и еще больше вытягиваются, превращаясь в почти невидимое волокно. Вихрь уносит паутину в специальную камеру, где она оседает на дно.

Белую пушистую вату можно использовать сразу же. Она не пропускает тепла и звуков. Ее пятисантиметровый слой сохраняет тепло так же хорошо, как метровая кирпичная стена. Эта вата не горит. Не боится ни воды, ни бактерий, ни едких химических веществ. Она в 30 раз легче пробки!

Такого материала нет в природе. Стеклянная вата нужна для фильтров, которые задерживают не только пыль, но и бактерий. Она применяется для утепления автомобилей, кораблей, самолетов. Она уменьшает вес воздушного лайнера на целую тонну, а это значит, что самолет может поднять 15 лишних пассажиров.

Недавно из мелконарубленного стеклянного волокна попробовали сделать бумагу и… никак не могли поверить в то, что получилось. Мало того, что эта бумага совершенно равнодушно относилась к огню (он не мог оставить на ней даже следа!), не боялась сырости и плесени, – она оказалась в 10 раз прочнее обычной. Из нее можно шить красивые театральные занавесы, одежду для пожарников, комбинезоны для рабочих химических цехов. Обои из стеклянной бумаги почти не загрязняются и убивают мух. У нее обнаружилось множество других совершенно неожиданных свойств.

Вот именно такую бумагу ученые и предложили использовать в автобусах, предназначенных для тропических стран (помнишь печальную судьбу автобуса, подвергшегося нападению термитов?). Ею можно заменить матерчатую обивку на стенах автобуса. Кресла надо обтягивать не кожей, а стеклянной бумагой. Занавески на окнах, коврик на полу – тоже из нее. И пусть приходят несметные полчища термитов, муравьев, микробов. Они уйдут ни с чем.

«МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ» СТЕКЛО

Мы говорили о многих видах стекла. Об одном еще не сказали – о ситалле, материале странном и даже, на первый взгляд, невероятном. Я не знаю, вправе ли мы его называть стеклом. Ведь и имя у него другое, и качества новые… А имя очень напоминает слово металл. И хоть это сходство случайное, в нем есть глубокий смысл. Можно сказать, что ситалл – это стекло со свойствами металла. Его можно ковать. Из него можно делать отливки. По прочности он превосходит чугун, хотя втрое легче его и гораздо дешевле.

Слово «ситалл» родилось недавно. Придумал это имя один из изобретателей ситалла, московский профессор И. И. Китайгородский. Вот как появилось слово:

Стекло+и+кристалл = ситалл.

Ситалл – кристаллическое стекло. Таким оно стало благодаря примесям различных химических веществ и особым условиям охлаждения. Мельчайшие кристаллики, из которых оно состоит, плотно, без зазоров, прилегают друг к другу, да еще склеены тонкой стеклянной пленкой.

Насколько это важно, видно из такого примера. Возьмем глину, песок, чуточку цемента и хорошенько перемешаем их с водой. Получится густое однородное тесто. Можно ли из него сложить стену дома? Сомнительно. Но, допустим, мы сумели соорудить такую стену. Что это будет за стена! В трещинах, осыпающаяся. Толкни ее хорошенько – и она рухнет.

Обыкновенное стекло очень напоминает такое тесто: это однородная смесь различных веществ. Его частицы держатся друг за дружку непрочно. Толкни их чуть-чуть – и они сдвинутся, появится трещина, стекло рассыплется.

Но если из глины и песка слепить кирпичи да обжечь их, а цемент использовать для склеивания кирпичей между собой, то можно построить такую крепостную стену, которая простоит века, которую не возьмут ни пожар, ни наводнения, ни ядра. А ведь исходные материалы – одинаковые!

Крепостная стена – это ситалл. Кирпичи – кристаллики, стеклянная пленка – цемент. По сравнению со стеклом он выдерживает грандиозные нагрузки. Когда пластинку ситалла пытаются согнуть, она оказывается впятеро выносливее стекла. Чтобы ее разорвать, перекрутить, раздавить, нужна сила в десять раз большая. Чугунная гиря от него отскакивает. По твердости ситалл не уступает такому несокрушимому камню, как гранит. Похвастаться перед ним могут только корунд да король камней – алмаз.

Однако это еще не все. При температуре в 1000 градусов, когда чугун, медь и золото становятся мягкими, будто масло, ситалл держится как ни в чем не бывало. Даже не расширяется от нагрева! Смесь азотной и серной кислот бессильна против ситалловой бутылки, хотя бы эту бутылку сутками держать раскаленной. Металл не вытерпит такую муку: превратится в решето.

О материале, сочетающем в себе столь разнообразные свойства, раньше и не мечтали. Ситалл ждут и строители, и химики, и машиностроители. И когда будут сооружены ситалловые заводы, появятся вечные тротуары и дороги, трубы для самых едких кислот и щелочей, красивые и дешевые детали машин и станков, подоконники, ступени, полы, раковины – разноцветные, яркие, не знающие износа.

Но самое интересное то, что ситалл можно вырабатывать «из ничего» – из отходов металлургической промышленности. Когда плавят чугун, кроме металла образуется огромное количество отходов – шлак. Бурной огненной струей хлещет он из домны и попадает в вагоны, в которых его отвозят на свалку. И растут вокруг заводов высоченные терриконы – целые горы никому не нужного металлургического шлака.

Так вот, и эта раскаленная доменная лава, и уже лежащий в терриконах шлак – отличное сырье для выработки удивительного искусственного камня со свойствами металла и стекла.