隨著人民生活水平的提高,國內開始流行水晶(crystal)熱,香奈爾、迪奧等名牌時裝也用施華洛世奇水晶(Swaroski crystal)裝飾,水晶也由首飾、裝飾品、陳列品走向時裝、鞋帽、鐘表方面。
國外一些知名的建筑玻璃企業也生產水晶平板玻璃及水晶玻璃建筑制品,在高檔建筑上應用。國外,很早就出現了水晶俱樂部,有大批的水晶迷。國內也有水晶城、水晶宮等專門從事水晶玻璃加工的縣市與鄉鎮。
但是目前國內外非學術報刊、網站、企業宣傳材料等所稱水晶crystal,按詞典上的中文譯名為晶體,并不是傳統上的石英晶體(quartz crystal),更不是國內某些水晶城加工水晶球、水晶工藝品所用的K9光學玻璃,水晶玻璃就是晶質玻璃。我國江蘇東海等石英產地,水晶仍然為傳統上的石英晶體。
水晶玻璃的發展歷程
水晶玻璃已有悠久歷史,遠古時代由于玻璃原料雜質多,熔化溫度不高,玻璃沒有熔化好,有大量未熔砂粒、氣泡等缺陷,同時原料中鐵、錳、鈦等著色金屬離子很多,玻璃往往是不透明或半透明的。到了13世紀,威尼斯人采用含雜質較少的石英巖和Levant的含鈉的草木灰,熔化成無色透明的玻璃。15世紀時,原料質量更有了進一步改進,用Ticino河下游純粹的石英砂和草木灰沸水溶液中再結晶的純堿,得到的玻璃透明度比過去明顯提高,與水晶相似,故命名為Cristallo,是一種鈉鈣水晶,其成分范圍(質量分數)為[1] SiO2 70.0%~71.5%、Al2O3 0.8%~1.31%、CaO 4.07%~4.72%、MgO 1.47%~1.66%、K2O 2.84%~4.55%、Na2O 15.2%~16.8%、Fe2O3 0.25%~0.51%、MnO 0.26%~0.51%、SO3 0.19%~0.31%、Cl 0.62%~0.92%、P2O5 0.15%~0.24%,此成分中Fe2O3、MnO為礦物原料中的雜質,Cl、P2O5均為草木灰純堿中雜質。
鈉鈣水晶玻璃成分與現代器皿玻璃成分有些相似,K2O+Na2O含量比較高,CaO+MgO含量比較低,玻璃易熔,適合于手工操作。13世紀以后,波希米亞人(Bohemian)在波希米亞(Bohemia,今屬捷克)和西里西亞(Silsia)地區建立了十幾個玻璃廠,除了要優質的石英砂為原料外,還用含碳酸鉀的森林木材灰,如山毛櫸林(beeth forests)的木材灰為引入堿性氧化物的原料,于是制成折射率較高的透明玻璃,也稱水晶玻璃(crystalex),文獻上為了與威尼斯水晶玻璃相區別,稱為波希米亞水晶玻璃(Bohemia Crystalex),由于用森林的木材灰為原料,故又稱森林玻璃(Forext Glass)。波希米亞水晶玻璃為鉀鈣成分,含SiO2 75%~77%、CaO 5%~6%、K2O 15%~17%,玻璃的折射率nD為1.48~1.49,此系統稱為鉀鈣水晶玻璃。
后來為了改進性能,在成分中加入Na2O和少許B2O3,改稱為鉀鈉鈣水晶玻璃,目前捷克生產的此類型水晶玻璃成分(質量分數)為SiO2 75.5%、B2O3 0.2%、CaO 6%、K2O 4.8%、Na2O 12.8%。鉀鈣和鉀鈉水晶玻璃主要產地為離布拉格90km的諾維波爾(Nov? Bor)小鎮,產品的技術指標為:密度2.444g/cm3,折射率nD(20℃)為1.50002,平均色散(20℃)為830×10-5,線膨脹系數為89.1×10-7℃-1,耐酸性(按ISO 719標準,0.01mol/L的HCl在98℃侵蝕后玻璃表面單位面積失重)為1.98mg/dm2,液相線溫度950℃[2]。
中世紀時波希米亞的水晶玻璃制造技術逐漸傳到中歐和西歐,英、法等玻璃廠大都采用波希米亞鉀鈣和鉀鈉鈣玻璃成分,熔化溫度比較高,需要優良木材作燃料,砍伐了大量森林,1615年英國皇室下令禁止用優質木材作為玻璃廠燃料,影響了玻璃廠生產。1670年英國人Ravenscroft發現在玻璃成分中加PbO后,不僅降低了玻璃的黏度和熔化溫度,玻璃易于熔化,料性長,成形方便,而且玻璃光澤度增加,更顯晶瑩剔透,并容易刻磨,就將鉛玻璃投入生產,稱為lead crystal。鉛水晶的折射率、色散、密度均比鈉鈣水晶(Cristallo)、鉀鈣水晶(crystalex)為高,熔化、成形、刻磨性能均優于鈉鈣和鉀鈣水晶,因而得到推廣。
世界上一些著名的水晶玻璃廠大都建立在18世紀左右。1764年Ranaut在法國巴卡拉(Baccarat)的一個小村莊建立了玻璃廠,當時僅是一個家庭小作坊,生產平板玻璃、鏡子以及仿波希米亞的水晶玻璃,當Ravenscroft發明鉛玻璃后,巴卡拉也制造了鉛水晶,含PbO 24%,稱為全鉛水晶。1830年開始生產彩色的水晶玻璃,以后又生產乳濁水晶玻璃和半透明仿蛋白石玻璃、仿瑪瑙玻璃,后來又推出了綠色的乳濁水晶玻璃,彩色和乳濁水晶玻璃成為巴卡拉的特色。1855年在巴黎博覽會上,巴卡拉展出了5.182m(17英尺)高的水晶玻璃燭臺和7.010m(23英尺)水晶玻璃噴泉底座;1972年在里斯本的國際博覽會上,巴卡拉又展出了重達90.72kg(200磅)的地球與月球的水晶玻璃主體雕塑。150多年來,雖然產權多次易手,廠名幾度變更,但巴卡拉的名牌始終深入人心,在法國甚至在歐洲,提到鉛水晶,就會想到巴卡拉。
1783年喬治和威廉叔侄兩人在英國沃特福德(Waterford)建立玻璃廠,生產含PbO30%的全鉛水晶玻璃。1851年英國第一個世界博覽會在倫敦舉行,設計師Paxton以生鐵預制梁、柱、屋架,用沃特福德的玻璃來做墻面、屋頂,建成通體透明的水晶宮,建筑物長度563m,寬度124.4m,外形是階梯形的長方體,上面加一個?頂,建筑總面積74000m2,玻璃總面積接近9300 m2,稱為水晶宮展覽會(Crystal Palace Exhibition),開創了玻璃建筑的新紀元,在世界建筑史占了一席重要的地位。
比起歷史悠久的威尼斯和波希米亞玻璃來,施華洛世奇(Swarovski)水晶玻璃,只有一百多年歷史。施華洛世奇公司是由捷克人丹尼爾·施華洛世奇(Daniel Swarovski)從波希米亞移民到奧地利的Wattens鎮于1895年建立。施華洛世奇制造含PbO32%的高鉛水晶玻璃,特別著名的是用高鉛水晶作仿鉆石(水鉆)、紅寶石、藍寶石、紫晶、鈦藍寶石、印度紅寶石以及半透明和不透明乳濁玻璃制造的如白色蛋白石、紫羅蘭蛋白石、海藍蛋白石、橄欖石、電氣石、黃玉等。施華洛世奇開創了將水晶應用到時裝、鞋帽、鐘表上的先例,擴大高鉛玻璃的應用范圍。
19世紀20年代俄國圣彼德堡皇家玻璃廠生產了大體積的花瓶、水罐、甕以及家具,1828年為波斯國王制造了水晶玻璃藍色沙發。
雖然我國戰國時代楚國人已用石英砂、方鉛礦、重晶石為原料制造了鉛鋇硅酸鹽成分玻璃的劍首、劍珥、玉璧等裝飾玻璃,但這些玻璃為半透明或不透明的深色玻璃,與近代的鉛水晶玻璃有明顯的區別。西漢以后,我國制造的玻璃成分由鉛鋇硅酸鹽成分轉向鉛玻璃成分,制造了透光度較好的玻璃,古代文獻上認為此時玻璃外觀與水晶或玉石相似,起了代替玉的效果,但從實物來看,這些玻璃不能稱為鉛水晶玻璃。
20世紀50年代我國研制的鉛玻璃,主要是光學玻璃的火石玻璃,用作光學材料,60年代研制了防輻射用的鉛玻璃。到了70年代大連、上海等器皿廠才研制了真正意義上的中鉛(PbO>24%)和高鉛(PbO>30%)水晶玻璃。
近年來,國內某些知名的傳統器皿玻璃廠由于種種原因,基本已不生產鉛水晶玻璃,目前有兩種類型的企業在生產水晶玻璃,一類是生產光學玻璃和特種玻璃的大型企業,利用其光學玻璃生產設備和技術優勢,生產鉛水晶玻璃;另一類是合資或民營企業,利用進口連熔電爐生產高鉛或中鉛水晶玻璃。