2022 - Az üveg éve

Az idei év (2022) az üveg éve.
Az ENSZ 75. közgyűlésén, 2021. május 18-án elfogadták a Nemzetközi Üvegszövetség (ICG) által kezdeményezett UN 2022 International Year of Glass /2022 Az Üveg Nemzetközi Éve előterjesztést, melyhez számos hazai támogató csatlakozott, a művészet, az ipar és az oktatás területéről egyaránt.

Az ezerarcú üveg néhány arca...

Az üveg egyszerre ősi és új, korszerű anyag.
Már az ősember is használt vulkáni üvegből, obszidiánból pattintott eszközöket, de az elmúlt néhány száz évben terjedt el igazán.
Ma már mindenütt jelen van. Sokszor esetleg nem is tudjuk egy eszközről, hogy az üvegből készült, vagy legalább is tartalmaz üveget.
Mint korábban több hasonló eseményre az üveg évére is készülök egy összeállítással. Az év folyamán ez még módosulhat, bővülhet.
Megpróbálok minél több információt összeszedni erről az ezerarcú anyagról a honlapomon egyébként is megtalálható kapcsolódó címszavakra és más üveggel kapcsolatos anyagokra támaszkodva.
Üveg nélkül ma már elég nehezen léteznénk!

Üvegtörténet

Az üveg a természetben is megtalálható. A hirtelen lehűlő savas és viszkózus forró lávából obszidián (vulkáni üveg) keletkezik.

Ezt már az ősember ismerte és használta különböző eszközök készítésére.

Egy miskolci építkezésen talált őskori, obszidiánból készült eszköz, szakóca

Jól megmunkálható, könnyen pattintható, nagyon éles eszközöket készíthettek belőle.

Az üveggyártás kezdetéről több legenda létezik.
Egyesek szerint erdőtűz után, fahamu és a homok összeolvadásából keletkezett üvegszerű anyag adta a készítés alapját.
Idősebb Plinius szerint a föníciaiak fedezték fel, amikor edényeiket szódadarabokkal támasztották alá a tűzben, ami a tengerparti homokkal üveggé olvadt össze.
Ezeket a legendákat nem támasztják alá régészeti leletek.

Az első üvegszerű anyagok Nyugat-Ázsiában, illetve Mezopotámiában jelentek meg i. e. 5-4. évezred táján, mint égetett agyag gyöngyöket burkoló mázak.

Üvegtárgyak Mezopotámiából

A keverék alapanyaga homok, mész és szóda volt, amit olvasztott malachittal színeztek.
Átlátszatlanok voltak a kezdetleges olvasztás és a nyersanyagok szennyeződései miatt keletkező rengeteg levegőbuboréktól és zárványoktól.
A mezopotámiai (szíriai) alapüveg két komponensből, kvarchomokból és sótűrő növények hamujából készült. Egy ékírásos szövegben talált harmadik összetevőt nem sikerült azonosítani.

Egyiptomban az üveg gyártását az Újbirodalomban, I. Thotmesz fáraó szíriai hadjáratáról hozott ázsiai üvegmunkások kezdték el.

Egyiptomi illatszeres üvegedények

Az akkori technikával, a homokos agyagból edényt alakítottak ki, amit üvegolvadékkal vontak be. A felszínből kidomborodó üvegszálak adták a díszítést. Kihűlés után kiütötték belőle az agyagmagot.

I. e. 500-ban Európában és a Közel-Keleten már épületekben is alkalmazták az üveget, falak kisebb réseinek kitöltésére, az ablaküveg kezdetleges formájaként.
Ez a funkciója sokáig megmaradt; ilyen töredékeket találtak az i.sz. 79-ben elpusztult Pompeiiben is.

Egy Pompeiiben talált ablak funkciójú üveglap.

A fúvópipát az i. e. 1. században valószínűleg egy ismeretlen szidóni mester találta fel. Alakja, mérete azóta alig változott.
A fújt üvegtárgyak fala a korábbinál vékonyabb és egyenletesebb lett. A pipával az üveget agyagformába fújták. A forma lehetővé tette a tárgy felületének dombormintás díszítését: a forma bemélyedései lettek a kész tárgy domborulatai.

A formába fújt üvegek jellegzetes típusa az úgynevezett szidóni reliefüveg (a képen).
Ezeknek a színezett anyagú, hat- vagy nyolcszög keresztmetszetű, lefelé enyhén szélesedő, füles kannáknak és palackoknak a talpazatát és vállát levélfrízekkel osztott antik tojássor díszíti, oldallapjaikat pedig rozetták, gyümölcsök vagy antik korsók.

A Római Birodalomban Augustus idején indult nagy fejlődésnek az üveggyártás. Eleinte alexandriai mesterek vezették a Rómában alapított üzemeket is.
Még Augustus idejében Hispániában és Galliában is elkezdtek üveget gyártani.
Az i. sz. 2. század végén már híres volt Colonia üvegipara; az ott kidolgozott eljárásokat az egész római üvegipar elfogadta.
A rómaiak az üveget mindig ugyanabból a három alapanyagból:
kvarchomokból, szódából és mészkőből állították elő - ez az úgynevezett római alapüveg.
A szódát (sziksót) a Nílus-delta szikes területeiről, főleg a Nátron-völgyből (Wadi El-Natrun) szerezték be. (Innen kapta nevét később a nátrium.)
A rómaiak nagyobb, elsősorban folyadékok tárolására használt edényeket állítottak elő a korábbiaknál nagyobb szériákban.
Az üveg továbbra is átlátszatlan és színes volt; a mangános színtelenítést csak az i. sz. 2. században fedezték fel.

A Nyugat-római Birodalom bukásával bukott az európai üvegművészet is.
Az 5–13. század között Európában kevés üvegtárgyat készítettek. A kevésbé tehetősek számára az üveg luxus volt, az elit pedig a keleti termékeket vásárolta.
Csak három központ mentette át a középkorba az üvegkészítés titkait: a népvándorlás harcaitól mentes Bizánc, a Rajna-vidék, ahol a 2 században igen fejlett volt az üvegipar és Velence.

A „velencei üveg” a táblaüveg gyártásában is új korszakot nyitott.
A ragyogó fényű, víztiszta üvegből nagyszerű tükröket készítettek.
Az első ólom-higany amalgámmal foncsorozott üvegtükröket csak 1240-ben készítették el. Márványlapra ólomlemezt helyeztek, és higanyt öntöttek rá. Az így kialakuló amalgámra szorították rá a sima üveglapot, aminek felületét az amalgám hajszálvékony, ezüstfénnyel tükröző réteggel vonta be. Idővel az ólmot kiszorította a drágább, de nem mérgező ezüst. A középkor végére a muranói tükör ára az aranyéval vetekedett.
Az európai uralkodók saját üvegiparuk felvirágoztatására itáliai mestereket próbáltak letelepíteni.
A velencei típusú üvegeket a 15-16. századra sikerült lemásolni a tiroli Hallban és Innsbruckban, a bajorországi Münchenben és Nürnbergben. Innen terjedt tovább Franciaországba és Angliába is.

A technológia fejlődése:
1806-ban Joseph von Utzschneider (1763-1840) optikai üveget állított elő. Ennek gyártását 1813-tól Joseph von Fraunhofer fejlesztette tovább.
1830-ban találták fel az üveg préselését.
1843-ban Thomas Drayton tükörüveg hátoldalát ezüst-nitráttal vonta be, és ezzel megteremtette a modern üvegtükörgyártást.
Öntött üveget először (1846-ban) Henry Bessemer hengerelt táblába.
Az első barnaszenes, generátoros kemencét Friedrich Christian Fikentscher (1799–1864) állította fel 1850-ben, Zwickauban.
1856-ban a Siemens-fivérek - Carl Wilhelm és August Friedrich feltalálták a regeneratív tüzelést.
A homokfúvást Benjamin Chew Tilghman (1821–1901) találta fel 1871-ben.
Az edzett üveg előállítását Francois Barthelemy Alfred Royer de la Bastie (1830–1901) kísérletezte ki 1874-ben.
Hőálló üveget Friedrich Otto Schott (1851–1935) állított elő 1885-ben

Napjainkban az üveg rengeteg formában létezik és a legkülönfélébb célokra használjuk az ablak üvegtől a mobiltelefonok előlapjáig, a hőszigetelő üveggyapottól az optikai kábelekig.

Az üveg és előállítása

Az üveg olyan szervetlen olvadék, amely észrevehető kristályosodás nélkül hűlt le és dermedt meg.
Általában viszkózus folyadék gyors hűlésekor keletkezik, amikor atomoknak nem marad elég idejük a kristályszerkezetbe rendeződéshez.

Különleges körülmények között bármilyen anyagbók, pl. fémekből is készíthető üveg (fémüveg).

Az úgynevezett kvarcüveg gyakorlatilag megolvasztott, majd gyorsan lehűtött kvarc (szilícium-dioxid).
Igen kicsi hőtágulású, ezért hőálló laboratóriumi edények előállítására alkalmas.
Átengedi az UV-sugárzást.

Bórral készül a boro-szilikát üveg, ami erősebb és hőállóbb, a nátronüvegnél.

"Tűzálló" üvegedények

Az ólmot tartalmazó üveg különösen alkalmas arra, hogy vágással vagy csiszolással díszítsék (ólomkristály).
Az elnevezés ellenére ez is amorf anyag, mint a többi üveg.

Mivel nincs határozott olvadáspontja, a forró, lágy üveg sokféleképpen formázható. Leginkább a fúvás és öntés változatai használatosak.

Fúvás	Olvasztás

Korábban a táblaüveget (síküveget) egy sík kör alakban való kis forgatásával és azután méretre vágással vagy egy nagyméretű henger fúvásával és hasítással készítették. Most a gyártásnál az olvadékból folyamatosan húzzák ki a táblákat.
A legjobb minőségű táblaüveg úsztatásos módszerrel készül.
Ennek folyamán az olvadékot egy olvasztott ónágyon úsztatják folyamatosan.

A síküveggyártás technológiai folyamata.

Üveget nagyon nagy mennyiségben állítanak elő világszerte.
A 2016-os adatok alapján
- 650 gyártó 1200 telephelyen 95 millió tonna mennyiségben állít elő különböző üvegtartályokat, elsősorban vegyipari és élelmiszeripari célokra
- 320 gyártó 560 üzemében 106 millió tonna síküveget állítanak elő. Legnagyobb részét az építőipar használja fel.
- 230 gyártó 400 helyszínen évente 8 millió tonna üveget olvaszt háztartási poharak és edények előállításához
Az üvegipar globálisan évi 189 milliárdos üzlet volt 2016-ban és csak az EU-ban 200.000 embert foglalkoztatott közvetlenül.

Üvegművészet

Már 8000 ezer évvel ezelőtt és készültek obszidiánból ékszerek.
Az ókori Rómában díszes vázákat és egyéb tárgyakat készítettek üvegből.
Az időszámítás kezdete utáni időszakban már képesek voltak színteleníteni és színezni az üveget.

A római korban a leggyakoribb szín a kobaltkék volt.
Átlátszó és kék üvegek rétegezésével és csiszolásával készültek a cameo üvegek, a római üvegművészet legjellemzőbb darabjai.

Cameo váza

A középkori keresztény templomok meghatározó eleme az üveg. A fény és a díszítés miatt egyaránt lényeges az üveg szerepe a templomokban.
Meghatározó díszítő elem lett az üvegművészet fő ága az üvegfestészet.
A festett üveg átlátszó, csak a felületére visznek fel színező anyagokat különböző eljárásokkal (festés, pácolás, zománcfestés, fémek fémsók rágőzölése). A feltapadt festékréteget égetéssel rögzítik.

A festett üvegablakok sok más épületen is jelentős díszítő funkciót töltöttek (töltenek) be. Hazánkban Róth Miksa volt az egyik legismertebb üvegművész.

A képen a Mai Manó házra (jelenleg a Magyar Fotográfusok Háza) készített üvegablakának egy részlete látható.

Az üvegművészek sokféle alkotást készítenek napjainkban is.

A képen Borkovics Péter Genesis című alkotása látható, ami a teremtésről, a sötétség és a világosság, a föld és a víz elkülönüléséről szól, a belső forgás pedig az időt jelképezi.

Különleges üvegek

Az üveg előállítása rengeteget fejlődött és ma már rengeteg különleges üveget készítenek, speciális alkalmazásokhoz és sok kompozit anyagnak is fontos része az üveg.
Néhány példa, a teljesség igény nélkül.

Az egyik ilyen anyag az egyre jobban elterjedő tűzhelyek fedőlapján alkalmazott üvegkerámia. Anyaga valahol az üveg és a kerámia között helyezkedik el, és szabályozott kristályosítással készül. Rendkívül jól bírja a hőmérséklet változásait, mivel a hőtágulása szinte nulla.
Jók a mechanikai tulajdonságai is, de azért nem törhetetlen.

Az optikai kábelekben használt üveg is hosszú fejlesztés eredménye. Fényáteresztő képessége annyira jó, hogy le lehetne látni vele a Mariana-árokba.
Fénytörése úgy változik, hogy a fény "benne maradjon".

A fentebb már említett fémüvegek kutatása az 1960-as évek elején kezdődött, de az első kereskedelmi forgalomba is hozott tömbi amorf ötvözet csak 1992-ben jelent meg.
A kis koercitív erő és hiszterézis veszteség, illetve nagy permeabilitásuk miatt főleg lágymágneses eszközökben (transzformátor vasmagok /a képen/ használják ezeket.

Üvegszálakat nem csak optikai kábelekben, hanem hőszigetelő anyagként és kompozit anyagokban is nagy mennyiségben használnak.
Balra hőszigetelő üveggyapot, jobbra egy szélturbina 75 méter hosszú (!) lapátjának készítése (az üvegszálszövet elrendezése).

Egy egészen friss, a Scientific Reports szaklapban publikált magyar kutatás az üveg speciális alkalmazásával kapcsolatban.
Az ELKH Energiatudományi Kutatóközpont (EK) kutatói nagyaktivitású radioaktív hulladékok kondicionálására olyan boroszilikát mátrixüveg-összetételt fejlesztettek, amellyel tömegarányosan több radioaktív hulladékot lehet megkötni gazdaságosabb előállítás mellett.
Bebizonyították, hogy a lantanoida-oxidok akár a teljes tömeg harminc százalékában képesek úgy beépülni az üveg alapszerkezetébe, hogy részt vesznek a szerkezet kialakításában, abban jelentős változást nem okozva.
A kiégett fűtőelemekből visszamaradó radioaktív hulladékban nagy mennyiségben vannak nagyobb rendszámú aktinoidák.
Az atomi szerkezeti paraméterek azt mutatták, hogy a mátrixüveg az eddig ismert legnagyobb koncentrációban képes lantanoida-oxidok stabil megkötésére. A lantanoidák az amorf szerkezet felépítésében is szerepet játszanak, kapcsolódnak a szerkezetalkotó szilícium- és bóratomokhoz, ezáltal stabilizálódnak a rendszerben, a mátrixüveg szerkezetébe beépülve.

Újrahasznosítás

A legkörnyezetkímélőbb módszer az üveg újrahasznosítására az olvasztás, melynek köszönhetően újabb palackok és egyéb üvegeszközök állíthatóak elő.
1000 tonna üveg újrahasznosításával 345.000 kWh energiát, 314 tonna szén-dioxidot, 1.000 tonna hulladékot és 1.200 tonna nyersanyagot spórolunk meg.

Amikor az üveg az automatákból az újrahasznosító telepre kerül, a nyers üvegtörmelékből több folyamatban távolítják el a szennyeződéseket.
A nagyobb fémtárgyakat (elsősorban a fémkupakokat) mágnesekkel távolítják el az üvegekről.
Ezután egy zárt kamrában nagynyomású levegővel eltávolítják a könnyű tárgyakat, például a papír vagy műanyag fedőket.
A következő lépésben egy függőleges szárítóban forró levegő távolítja el a nedvességet, az üvegport és a papír címkéket az üveg felületéről.
A száraz és tisztított üvegdarabok közül egy speciális szeparáló gépben kiválogatják az alumínium darabokat.
Ezt követi a kiválogatás első lépésében, a kerámia, a kő és bizonyos fémszennyeződések eltávolítása, az ólomkristály üveg és a hőálló üveg elkülönítése.
Az első szakaszon az alulról és felülről megvilágított üvegek között nagy felbontású kamerákkal vizsgálnak minden üvegszilánkot. Ennek alapján számítógépes vezérlésű, nagy sebességű sugár távolítja el az észlelt szennyeződést.
Az ólomkristály üveg eltávolítására ultraibolya sugárzást.
Ezután még eltávolítják az alumínium gyűrűket, nyitókat.
A színek (színtelen, barna, zöld) szétválogatása ugyanilyen technológiával történik.
A folyamat utolsó lépésében megfelelő méretűre zúzzák szét az üvegeket és vizsgálják, hogy megfelel-e a követelményeknek.
A feldolgozott üveghulladékok üveggyárakba kerülnek, ahol újabb üvegeszközök készülnek belőlük.
Az üveghulladék anyaga az újrahasznosítás során változatlan marad, akárhányszor újrahasználható.

Felhasznált irodalom