Войти
Кусок «хрустального» стекла Свинцовое стекло, обычно называемый кристаллом, является разновидность стекла , в котором свинец заменяет содержание кальция в типичном калийном стекле. Свинцовое стекло обычно содержит 18–40% (по массе) оксида свинца (II) (PbO), а современный кристалл свинца, исторически известный как бесцветное стекло из-за исходного диоксида кремния содержит не менее 24% PbO. Свинцовое стекло часто желательно для различных целей из-за его прозрачности.
Термин свинцовый кристалл технически не является точным термином для описания свинцового стекла как аморфного твердого тела, стекло не имеет кристаллической структуры. Использование термина свинцовый кристалл остается популярным по историческим и коммерческим причинам. Он заимствован из венецианского слова cristallo для описания горного хрусталя, имитируемого мастерами из Мурано. Это соглашение об именовании сохраняется и по сей день для описания декоративной полой посуды.
свинцового хрусталя стеклянной посуды, которая раньше использовалась для хранения и подачи напитков, но из-за рисков для здоровья свинец, это стало редкостью. Одним из альтернативных материалов является хрустальное стекло, в котором вместо оксида свинца используются оксид бария, оксид цинка или оксид калия. Бессвинцовый кристалл имеет такой же показатель преломления, что и свинцовый кристалл, но он легче и имеет меньшую дисперсионную способность.
В Европейском Союзе маркировка «кристаллических» продуктов регулируется Директива Совета 69/493 / EEC, которая определяет четыре категории в зависимости от химического состава и свойств материала. Только изделия из стекла, содержащие не менее 24% оксида свинца, могут называться «кристаллами свинца». Продукция с меньшим содержанием оксида свинца или изделия из стекла с другими оксидами металлов, используемыми вместо оксида свинца, должны иметь маркировку «кристаллическое» или «хрустальное стекло».
Добавление оксида свинца в стекло повышает его показатель преломления и снижает его рабочую температуру и вязкость. Привлекательные оптические свойства свинцового стекла являются результатом высокого содержания свинца тяжелого металла. Высокий атомный номер свинца также повышает плотность материала, поскольку свинец имеет очень высокий атомный вес , равный 207,2, по сравнению с 40,08 для кальция. Плотность натриевого стекла составляет 2,4 g /cm (39 г / куб. Дюйм) или ниже, в то время как типичный свинцовый кристалл имеет плотность около 3,1 г / см (51 г / дюйм), а стекло с высоким содержанием свинца может быть более 4,0 г / дюйм. см (66 г / дюйм) или даже до 5,9 г / см (97 г / дюйм).
Яркость кристалла свинца зависит от высокого показателя преломления, обусловленного содержанием свинца. Обычное стекло имеет показатель преломления n = 1,5, а добавление свинца дает диапазон до 1,7 или 1,8. Этот повышенный показатель преломления также коррелирует с увеличенной дисперсией, которая измеряет степень, в которой среда разделяет свет на составляющие его спектры, как в призме. Методы огранки кристаллов используют эти свойства для создания блестящего сверкающего эффекта, поскольку каждая грань огранки отражает и пропускает свет через объект. Высокий показатель преломления полезен для изготовления линзы , поскольку заданное фокусное расстояние может быть достигнуто с помощью более тонкой линзы. Однако дисперсия должна быть скорректирована другими компонентами линзовой системы, если она должна быть ахроматической.
. Добавление оксида свинца в калийное стекло также снижает его вязкость, делая его более жидким, чем обычное натриевое стекло при температуре выше температуры размягчения (около 600 ° C или 1112 ° F) с рабочей точкой 800 ° C (1470 ° F). Вязкость стекла радикально зависит от температуры, но вязкость свинцового стекла примерно в 100 раз меньше, чем у обычного содового стекла, в рабочих диапазонах температур (до 1100 ° C или 2010 ° F). С точки зрения стеклодувов, это привело к двум практическим разработкам. Во-первых, свинцовое стекло можно обрабатывать при более низкой температуре, что приводит к его использованию в эмалировании, а во-вторых, прозрачные сосуды могут быть освобождены от захваченных пузырьков воздуха со значительно меньшими трудностями, чем с обычными стеклами, что позволяет производить идеально чистых, безупречных объектов.
При касании свинцовый кристалл издает звонкий звук, в отличие от обычных очков. Потребители по-прежнему полагаются на это свойство, чтобы отличить их от более дешевых очков. Поскольку ионы калия более плотно связаны в матрице свинец-диоксид кремния, чем в натриево-известковом стекле, первое поглощает больше энергии при ударе. Это заставляет свинцовый кристалл колебаться, создавая характерный звук. Свинец также увеличивает растворимость олова, меди и сурьмы, что приводит к его использованию в цветных эмалях и глазури. Низкая вязкость расплава свинцового стекла является причиной обычно высокого содержания оксида свинца в припоях для стекла..
Помещение для рентгеноскопии с контрольным пространством, разделенным свинцовым экранирующим стеклом. Присутствие свинца используется в очках, поглощающих гамма-излучение и рентгеновское излучение, используется в радиационной защите как форма свинцовой защиты (например, в электронно-лучевые трубки, где снижение воздействия мягкого рентгеновского излучения на зрителя вызывает озабоченность).
Большой ионный радиус иона Pb делает его очень неподвижным в матрице и препятствует движению других ионов; Поэтому свинцовые стекла имеют высокое электрическое сопротивление, примерно на два порядка выше, чем натриево-известковое стекло (10 против 10 Ом · см, постоянный ток при 250 ° C или 482 ° F). Свинцосодержащее стекло часто используется в светильниках.
| Использование | PbO (мас.%) |
|---|---|
| Хрустальное свинцовое стекло для дома | 18–38 |
| Керамические глазури и стекловидные эмали | 16–35 |
| Высокие показатели преломления оптические стекла | 4–65 |
| Радиационная защита | 2– 28 |
| Высокое электрическое сопротивление | 20–22 |
| Стеклянные припои и герметики | 56–77 |
Свинец может попадать в стекло либо в качестве ингредиента первичного расплава, либо добавляется к предварительно сформированному бессвинцовому стеклу или фритте. Оксид свинца, используемый в свинцовом стекле, можно получить из различных источников. В Европе был широко доступен галенит, сульфид свинца, который можно переплавить для получения металлического свинца. Металлический свинец должен быть кальцинирован с образованием оксида свинца путем его обжига и соскабливания глета. В средневековый период свинец можно было получить путем переработки на заброшенных римских постройках и водопровода, даже с крыш церквей. Металлический свинец потребовался в больших количествах для купелирования серебра , и полученный глет мог использоваться непосредственно стеклодувами. Свинец также использовался для керамических свинцовых глазурей. Эта материальная взаимозависимость предполагает тесные рабочие отношения между гончарами, стекольниками и мастерами-металлистами.
Стекла с содержанием оксида свинца впервые появились в Месопотамии, родине стекольной промышленности. Самый ранний известный пример - это фрагмент синего стекла из Ниппура, датируемый 1400 годом до н.э., содержащий 3,66% PbO. Стекло упоминается в глиняных табличках времен правления Ассурбанипала (668–631 гг. До н.э.), а рецепт свинцовой глазури появляется в вавилонской табличке 1700 г. до н.э. Красный сургуч, найденный в Сгоревшем дворце в Нимруде, в начале VI века до н.э., содержит 10% PbO. Эти низкие значения предполагают, что оксид свинца, возможно, не был добавлен сознательно и, конечно же, не использовался в качестве основного флюсующего агента в древних стеклах.
Свинцовое стекло также встречается в Китае периода Хань (206 г. до н.э. - 220 г. н.э.). Там его отливали для имитации нефрита как для ритуальных предметов, таких как большие и маленькие фигуры, так и для украшений и ограниченного круга сосудов. Поскольку стекло впервые появляется в Китае так поздно, считается, что эта технология была принесена на Шелковый путь стекольниками с Ближнего Востока. Фундаментальное отличие состава западного кварцевого стекла - натрон и уникального китайского свинцового стекла, однако, может указывать на автономное развитие.
В средневековой и ранней Европе свинцовое стекло использовалось в качестве основы для цветных стекол, в частности, для мозаики тессеры, эмали, витражей живопись и бижутерия, где имитировали драгоценные камни. Сохранилось несколько текстовых источников, описывающих свинцовое стекло. В конце 11 - начале 12 века в Schedula Diversarum Artium (Список разного ремесла) автор, известный как «Теофил Пресвитер », описывает его использование в качестве имитационного драгоценного камня и название утерянной главы произведения. упоминает использование свинца в стекле. Псевдоним XII – XIII веков «Ираклий» подробно описывает производство свинцовой эмали и ее использование для росписи окон в своей книге «Цветные оттенки и ремесла римлян». Это относится к свинцовому стеклу как к «еврейскому стеклу», что, возможно, указывает на его передачу в Европу. Рукопись, хранящаяся в Biblioteca Marciana, Венеция, описывает использование оксида свинца в эмалях и включает рецепты прокаливания свинца с образованием оксида. Свинцовое стекло идеально подходило для эмалирования сосудов и окон из-за его более низкой рабочей температуры, чем лесное стекло корпуса.
Антонио Нери посвятил четвертую книгу своего L’Arte Vetraria («Искусство стеклоделия», 1612) свинцовому стеклу. В этом первом систематическом трактате по стеклу он снова обращается к использованию свинцового стекла в эмали, стеклянной посуде и для имитации драгоценных камней. Кристофер Меррет перевел это на английский в 1662 году («Искусство стекла»), открыв путь для производства английского свинцового хрусталя Джорджем Равенскрофтом.
Джордж Равенскрофт (1618–1681) был первым, кто начал производить прозрачную стеклянную посуду из свинцового хрусталя в промышленных масштабах. Сын торговца, имевшего тесные связи с Венецией, Равенскрофт обладал культурными и финансовыми ресурсами, необходимыми для революции в торговле стеклом, заложив основу, на которой Англия обогнала Венецию и Богемию как центр стекольной промышленности в восемнадцатом и девятнадцатом веках. С помощью венецианских стеклодувов, особенно да Косты, и под эгидой Worshipful Company of Glass Sellers of London Равенскрофт стремился найти альтернативу венецианскому cristallo. Использование им кремня в качестве источника кремнезема привело к появлению термина бесцветное стекло для описания этих хрустальных стекол, несмотря на его более поздний переход на песок. Сначала его очки имели тенденцию раскалывать, образуя сеть мелких трещин, нарушающих их прозрачность, что в конечном итоге было преодолено путем замены части калийного флюса оксидом свинца в расплаве до 30%. Сморщивание происходит в результате разрушения сетки стекла из-за избытка щелочи и может быть вызвано избыточной влажностью, а также внутренними дефектами в составе стекла. Он получил защитный патент в 1673 году, когда производство переместилось из его теплицы в районе Савой, Лондон, в уединение Хенли-на-Темзе. В 1676 году, очевидно, преодолев проблему нанесения вреда, Равенскрофту было разрешено использовать печать в виде головы ворона в качестве гарантии качества. В 1681 году, в год его смерти, срок действия патента истек, и деятельность нескольких фирм быстро развивалась, где к 1696 году двадцать семь из восьмидесяти восьми теплиц в Англии, особенно в Лондоне и Бристоле, производили бесцветное стекло, содержащее 30–35% PbO.
В то время стекло продавалось на вес, и типичные формы были довольно тяжелыми и прочными с минимальным декором. Однако успех компании на международном рынке был настолько велик, что в 1746 году британское правительство ввело прибыльный налог на вес. Вместо того, чтобы резко снизить содержание свинца в своем стекле, производители отреагировали на это созданием изысканно декорированных, меньших и более изящных форм, часто с полыми ножками, известных сегодня коллекционерам как акцизные стаканы. В 1780 году правительство предоставило Ирландии свободную торговлю стеклом без налогов. Английский труд и капитал затем переместились в Дублин и Белфаст, и новые стекольные заводы, специализирующиеся на хрусте, были открыты в Корке и Уотерфорде. В 1825 году налог был возобновлен, и постепенно отрасль приходила в упадок до середины девятнадцатого века, когда налог был окончательно отменен.
С 18 века английское свинцовое стекло стало популярным во всей Европе и идеально подходило для него. к новому вкусу к художественному оформлению стекла, усовершенствованному на континенте благодаря его относительно мягким свойствам. В Голландии местные мастера-граверы, такие как Дэвид Вольф и Франс Гринвуд, наносили узор на импортированную английскую стеклянную посуду, стиль, который оставался популярным в восемнадцатом веке. Его популярность в Голландии была настолько велика, что там началось первое континентальное производство свинцового хрусталя, вероятно, благодаря привозу английских рабочих. Имитация свинцового кристалла а-ля façon d’Angleterre представляла технические трудности, так как наилучшие результаты были получены с закрытыми горшками в угольной печи, особенно в английском процессе, требующем специализированных конусных печей. К концу восемнадцатого века свинцово-хрустальное стекло производили во Франции, Венгрии, Германии и Норвегии. К 1800 году ирландский свинцовый хрусталь вытеснил на континенте известково-калийное стекло, и традиционные центры производства стекла в Богемии начали уделять больше внимания цветным стеклам, чем напрямую конкурировать с ними.
Развитие свинцового стекла продолжалось в двадцатом веке, когда в 1932 году ученые из Corning Glassworks, штат Нью-Йорк, разработали новое свинцовое стекло с высокой оптической прозрачностью. Это стало основным направлением деятельности Steuben Glass Works, подразделения Corning, которое производило декоративные вазы, чаши и стаканы в стиле ар-деко. Свинец-кристалл продолжает использоваться в промышленных и декоративных целях.
Флюсирующие и преломляющие свойства, присущие свинцовому стеклу, также делают его привлекательным для использования в качестве керамики или керамической глазури. Свинцовые глазури впервые появились в римских изделиях первого века до нашей эры - первого века нашей эры и почти одновременно появились в Китае. В них было очень высокое содержание свинца, 45–60% PbO, и очень низкое содержание щелочи, менее 2%. Начиная с римского периода, они оставались популярными в византийский и исламский периоды на Ближнем Востоке, на керамических сосудах и плитках по всей средневековой Европе и до наших дней. В Китае подобные глазури использовались с двенадцатого века для цветной эмали на керамической посуде и на фарфоре с четырнадцатого века. Их можно было применить тремя разными способами. Свинец может быть добавлен непосредственно в керамическое тело в виде соединения свинца в суспензии, либо из галенита (PbS), красного свинца (Pb 3O4), белый свинец (2PbCO 3 · Pb (OH) 2) или оксид свинца (PbO). Второй метод включает смешивание соединения свинца с диоксидом кремния, который затем помещается в суспензию и наносится непосредственно. Третий метод включает спекание свинцовой смеси с диоксидом кремния, измельчение смеси, суспендирование и нанесение ее. Метод, используемый для конкретного сосуда, может быть определен путем микроскопического анализа слоя взаимодействия между глазурью и керамическим корпусом.
Глазури, глушенные оловом, появились в Ираке в восьмом веке нашей эры. Первоначально содержал 1–2% PbO; к XI веку появились глазури с высоким содержанием свинца, обычно содержащие 20–40% PbO и 5–12% щелочи. Они использовались по всей Европе и на Ближнем Востоке, особенно в изделиях Изника, и продолжают использоваться сегодня. Глазури с еще более высоким содержанием свинца встречаются в испанской и итальянской майолике, с содержанием PbO до 55% и всего 3% щелочи. Добавление свинца в расплав позволяет легче образовывать оксид олова, чем в щелочной глазури: оксид олова осаждается в кристаллах в глазури при охлаждении, создавая ее непрозрачность.
Использование свинцовой глазури имеет несколько преимуществ перед щелочной глазурью в дополнение к их большей оптической преломляющей способности. Соединения свинца в суспензии можно добавлять непосредственно в керамический корпус. Щелочные глазури необходимо сначала смешать с диоксидом кремния и фриттовать перед использованием, поскольку они растворимы в воде, что требует дополнительных трудозатрат. Удачная глазурь не должна расползаться или отслаиваться от поверхности керамики при охлаждении, оставляя участки неглазурованной керамики. Свинец снижает этот риск за счет уменьшения поверхностного натяжения глазури. Он не должен растрескиваться, образуя сеть трещин, возникающую, когда термическое сжатие глазури и керамического тела не совпадает должным образом. В идеале усадка глазури должна быть на 5–15% меньше, чем усадка основной части, поскольку глазури сильнее при сжатии, чем при растяжении. Глазурь с высоким содержанием свинца имеет коэффициент линейного расширения от 5 до 7 × 10 / ° C по сравнению с 9-10 × 10 / ° C для щелочных глазурей. Глиняная керамика варьируется от 3 до 5 × 10 / ° C для некарбонатных тел и от 5 до 7 × 10 / ° C для известковых глин или глины, содержащей 15–25% CaO. Таким образом, тепловое сжатие свинцовой глазури больше соответствует термической усадке керамики, чем щелочной глазури, что снижает ее склонность к растрескиванию. Глазурь также должна иметь достаточно низкую вязкость, чтобы предотвратить образование пор при выходе захваченных газов во время обжига, обычно при температуре 900–1100 ° C, но не настолько низкой, чтобы стекать. Относительно низкая вязкость свинцовой глазури смягчает эту проблему. Возможно, их производство было дешевле, чем производство щелочных глазурей. Свинцовое стекло и глазури имеют долгую и сложную историю и продолжают играть новую роль в промышленности и технологиях сегодня.
Шарики кристалла свинца Оксид свинца, добавленный в расплавленное стекло, дает кристаллу свинца гораздо более высокий показатель преломления, чем у обычного стекла, и, следовательно, намного больший «искриться» за счет увеличения зеркального отражения и диапазона углов полного внутреннего отражения. Обычное стекло имеет показатель преломления n = 1,5; добавление свинца дает показатель преломления до 1,7. Этот более высокий показатель преломления также увеличивает коррелированную дисперсию, степень, в которой стекло разделяет свет на его цвета, как в призме . Увеличение показателя преломления и дисперсии значительно увеличивает количество отраженного света и, следовательно, «огонь» в стекле.
В шлифованном стекле, которое было обработано вручную или на машине с фасетками, присутствие свинца также делает стекло более мягким и более легким для резки. Кристалл может состоять на 35% из свинца, что делает его наиболее блестящим.
Производители объектов из свинцового кристалла включают:
| Имя | Polity | Производство начало | Примечания |
|---|---|---|---|
| Канада | 1996 | Продолжение производства | |
| Гусь Кристал | Россия | 1756 | Продолжение производства |
| Баккара | Франция | 1764 | Входит в Starwood Capital Group с 2005 г. |
| Сен-Луи | Франция | 1781 | Входит в Hermès с 1989 года |
| Lalique | Франция | 1920-е годы | Часть с 2011 года |
| Daum | Франция | 1878 | Часть с 2009 г. после банкротства в 2003 г. |
| Arc International | Франция | 1968 | Производство Crystal D'Arque закончилось в 2009 г.; перезапущен в 2010 году как бессвинцовый Diamax. |
| Dartington Crystal | Англия | 1967 | Выкуп менеджментом в 2006 году. |
| Англия | 1976 | Последний оставшийся производитель Luxury Cut Crystal в Великобритании. | |
| Royal Brierley | England | 1776 | Торговая марка Dartington Crystal с 2006 г. |
| Waterford Crystal | Ирландия | 1783 | WWRD Holdings из KPS Capital Partners после банкротства в 2009 году. |
| Ирландия | |||
| Типперэри Кристал | Ирландия | 1987 | Основана бывшим Уотерфорд Кристал умельцы. |
| Ирландия | |||
| Тайрон Кристал | Ирландия | 1971 | Завод закрыт 2010 |
| Ирландия | 1998 | ||
| Edinburgh Crystal | Шотландия | 1867 | Торговая марка WWRD Holdings после банкротства в 2006 г. |
| Hadeland Glassverk | Норвегия | 1765 | Продолжение производства |
| Magnor Glassverk | Норвегия | 1830 | Производство продолжается |
| Стекольный завод Orrefors | Швеция | 1913 | Входит в состав шведской группы стекольных заводов с 2005 года |
| Коста Бода | Швеция | 1742 | Входит в группу шведских стекольных заводов с 2005 г. |
| Стекольный завод Holmegaard | Дания | 1825 | Производство прекращено в 2009 г. |
| Val Saint Lambert | Бельгия | 1826 | Продана семье виноделов за 5 миллионов долларов в 2008 г. |
| Бразилия | 2018 | Продолжение производства | |
| Royal Leerdam Crystal | Нидерланды | 1765 | Слияние с фарфором завод De Koninklijke Porceleyne Fles в 2008 г. |
| Zwiesel Kristallglas | Германия | 1872 | Выкуп менеджментом на Scho tt AG в 2001 году. Единственный производитель хрусталя в Германии |
| Nachtmann | Германия | 1834 | Торговая марка компании по производству бокалов Riedel с 2004 года |
| Riedel компания по производству бокалов | Австрия | 1756 | Ведущий мировой производитель бокалов |
| Swarovski | Австрия | 1895 | Продолжение производства |
| кристалл Ajka | Венгрия | 1878 | В 1991 году открылась фарфоровая мастерская |
| Moser | Чехия | 1857 | Продолжение производства |
| Preciosa | Чехия | 1948 | Производство продолжается |
| Steuben Glass | США | 1903 | Продано Corning Incorporated Schottenstein Stores Corp. в 2008 году. В 2008 году Schottenstein закрыл завод |
| Словения | 1927 | Производство продолжалось | |
| Hoya | Япония | 1945 | Закрыто в 2009 году |
| Mikasa | Япония | 1970-е годы | Продано Arc International в 2008 году |
| Liuligongfang | Тайвань | 1987 | Производство продолжается |
| Asfour crys tal | Египет | 1961 | Производство продолжается |
Департамент общественного здравоохранения Калифорнии сообщает: «Дети никогда не должны есть и пить. из свинцового хрусталя ». Бокалы и графины из хрусталя со свинцом, как правило, не считаются представляющими значительный риск для здоровья при условии, что эти предметы тщательно вымыты перед употреблением, что напитки не хранятся в этих контейнерах более нескольких часов и при условии, что они не используются детьми..
Было высказано предположение, что историческая ассоциация подагры с высшими классами Европы и Америки отчасти была вызвана их широким использованием графинов из кристаллов свинца для хранения крепленые вина и виски. Lin et al. иметь статистические данные, связывающие подагру с отравлением свинцом.
Предметы из свинцового стекла могут содержать свинец в пищевых продуктах и напитках. В исследовании, проведенном в Государственном университете Северной Каролины, количество миграции свинца было измерено для портвейна, хранящегося в кристаллах свинца графинов. Через два дня уровень свинца составил 89 мкг / л (микрограмм на литр). Через четыре месяца уровни свинца составили от 2000 до 5000 мкг / л. Белое вино удвоило содержание свинца в течение часа хранения и утроило его в течение четырех часов. В некоторых бренди, хранившихся в свинцовых кристаллах более пяти лет, уровень свинца составлял около 20 000 мкг / л.
Цитрусовые соки и другие кислые напитки выщелачивают свинец из кристаллов так же эффективно, как и алкогольные напитки. В условиях многократного использования декантера выщелачивание свинца резко уменьшается с увеличением использования. Это открытие «согласуется с теорией химии керамики, которая предсказывает, что выщелачивание свинца из кристаллов экспоненциально самоограничивается в зависимости от увеличения расстояния от границы раздела кристалл-жидкость».
Ежедневное использование свинцового хрусталя (без при длительном хранении) было обнаружено, что при употреблении 350 мл напитка кола добавляется до 14,5 мкг свинца. Исследователи пришли к выводу, что это повысит потребление свинца обычным человеком примерно до 35-40% от предполагаемого безопасного уровня потребления.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с Хрустальным стеклом. |
