Часы и стекло

Сейчас кажется невероятным, что еще каких-то 200 лет назад часы, даже карманные, не оснащались стеклами! Еще Бонапарт был вынужден мириться с заедающей металлической крышкой и, по легенде, как-то в сердцах отрубил половину крышки на своих часах.

Массой легенд окутано и появление самого стекла, которому приписывали поочередно то случайное, то божественное происхождение. Перед тем как попасть в наши с вами часы, рукотворное стекло проделало длинный путь, который, по заверениям археологов, начался еще в XXXV веке до нашей эры.

Часовая отрасль далеко не самый главный потребитель стекла и его «родственников». По объемам использования лидируют такие сферы, как строительство и производство бытовых изделий, автомобильных стекол. Именно они и двигают вперед прогресс стекла как материала, прошедшего свой путь от первобытных печей до суперсовременных лабораторий. Сейчас существуют десятки и даже сотни видов стекла, обладающих самыми различными качествами и характеристиками. При этом выбор вариантов часового «остекления» оказывается не таким уж и широким.

Сравнительная шкала твердости Мооса и расположение в ней наиболее популярных материалов для часовых стекол.

Твердость по Моосу	Эталонный минерал	Абсолютная твердость	Изображение	Обрабатываемость
1	Тальк	1		Царапается ногтем
2	Гипс	3		Царапается ногтем
3	Кальцит	9		Царапается медной монетой
3-4	Оргстекло (плексиглас)			Царапается стеклом, металлом, многими минералами
4	Флюорит	21		Легко царапается ножом, оконным стеклом
5	Апатит	48		С усилием царапается ножом, оконным стеклом
5-6	Минеральное стекло			С усилием царапается ножом, оконным стеклом
6	Ортоклаз	72		Царапается напильником
7	Кварц	100		Поддается обработке алмазом, царапает стекло
8	Топаз	200		Поддается обработке алмазом, царапает стекло
9	Корунд/ Сапфир	400		Поддается обработке алмазом, царапает стекло
10	Алмаз	1600		Режет стекло

НЕ ОДНОЙ КРОВИ

Как ни странно, но наиболее доступный материал для защиты циферблатов не имеет к стеклу никакого отношения - по крайней мере, на молекулярном уровне. Пластик, который именуют органическим стеклом, иногда - плексигласом, активно используется в различных недорогих механических и электронных часах. Материал под маркой Plexiglas был создан в 1928 году, а с 1933-го началось его промышленное производство. Появление органического стекла в период между двумя мировыми войнами было неслучайным, а двигателем его распространения стало развитие авиации, где требовалось сочетание прочности, оптической прозрачности, безосколочности, то есть безопасность для летчика, устойчивости к воздействию влаги и технических жидкостей.

Органическое стекло полностью состоит из термопластичной смолы, а производственный процесс представлен двумя основными методами: экструзии (выдавливание раскаленной полимерной массы через щель определенной ширины и толщины) и литья (когда раскаленная полимерная масса заливается между двумя слоями стекла или металла, а размер зазора между листами определяет толщину будущего листа).

Пластиковое стекло легко поцарапать, но не так уж просто разбить

Основным преимуществом пластика для часовой индустрии является его свойство легко принимать любую форму, покорно следуя воле дизайнеров. Относительная мягкость находит свое отражение и при эксплуатации: оргстекло легко поцарапать, но не так уж просто разбить. Плексиглас удобен в производстве и в обслуживании: отполировать или заменить такое стекло легко и недорого. Жаль, что менять или полировать его придется часто, особенно если владелец часов ведет активный образ жизни.

ТВЕРДОЕ И ХРУПКОЕ

Следующим широко распространенным материалом является минеральное (или силикатное) стекло. До недавнего времени именно оно было стандартом в часовой индустрии и им оснащались даже дорогие и элитные модели. Базовый метод получения стекла заключается в плавлении при температуре выше 1000°С смеси кварцевого песка (Si02), соды (Na2C03) и извести (СаО), в результате которого получается химический комплекс с составом Na20*Ca0*6Si02. Введение в эту смесь дополнительных веществ позволяет существенно изменить физические свойства материала, сделав его пригодным для применения в различных отраслях. К примеру, оксид кремния добавит готовому изделию упругости, а оксид бария наделит стекло достаточно высоким уровнем радиационной защиты. Для придания стекломассе формы готового изделия используется широкий спектр методов: вытягивание, прокат, прессование, литье, выдувание и др., закрепление формы происходит резким охлаждением.

Минеральное стекло более хрупкое, чем пластик, но устойчивее к царапинам

По сравнению с пластиком, минеральное стекло обладает большей твердостью, следовательно, более устойчиво к царапинам и потертостям. Но радоваться рано: минеральное стекло легко может поцарапаться любым металлическим предметом или камнем. К счастью, так же, как и плексиглас, этот материал легко полируется, а «запаски» из него совсем недороги. Повысить до некоторой степени механические качества стекла позволяют различные меры вроде закаливания или нанесения на стекло покрытия из более прочного материала. Однако принципиальной прибавки твердости они не дают.

ПОЧТИ АЛМАЗ

Более дорогое и престижное сапфировое стекло намного превосходит минеральное по твердости. Термин «сапфировое» в некотором роде условный, ведь в часах используют искусственно выращенные кристаллы.

Искусственный сапфир - это твердый прозрачный материал, получаемый после высокотемпературной обработки кристаллизованного оксида алюминия.

Рукотворный сапфир ничуть не уступает своему натуральному аналогу и по шкале Мооса имеет оценку в 9 пунктов, находясь всего на одну ступень ниже алмаза. При изготовлении защитных стекол циферблатов цилиндрические заготовки из синтетического сапфира разрезают алмазными пилами на диски, которые обтачиваются до необходимых размеров и полируются. Близкая к алмазу твердость исходного материала определяет высокую трудоемкость изготовления стекол и их высокую цену, ведь для этого требуются дорогие инструменты. Вторым недостатком сапфира является его хрупкость: именно из-за нее в большинстве дайверских часов производители сознательно используют более мягкое, но лучше переносящее высокое давление минеральное стекло и даже плексиглас.

Синтетический сапфир по шкале Мооса имеет оценку в 9 пунктов, находясь па одну ступень ниже алмаза

Сапфировое стекло практически невозможно поцарапать в бытовых условиях. С ним не может справиться даже металлический предмет, если, конечно, на него не нанесена алмазная крошка. Однако в некоторых сферах (строительство, производство мебели и промышленного оборудования) все же применяются материалы, содержащие карбид кремния, имеющие промежуточную твердость между сапфиром и алмазом и способные оставить отметины на ваших часах. Поэтому обольщаться при виде надписи Sapphire Cristal все же не стоит.

СТЕКЛЯННЫЙ БУТЕРБРОД

Физики и химики, не покладая рук, стараются произвести на свет материал, который объединил бы в себе лучшие качества от всех вышеперечисленных.

Одним из примеров решения задачи может служить Sapflex. Это слово образовано путем сложения Sapphire (сапфир) и flexible (гибкий), что отражает его свойства: твердость сапфира и достаточная гибкость, позволяющая выдерживать значительные нагрузки.

Sapflex представляет собой бутерброд, в котором на обычную минеральную основу нанесен тонкий слой сапфира, достаточный для защиты от царапин.

Другим похожим решением является стекло Hardlex. В этом случае минеральная «база» подвергается закалке, а впоследствии и химической обработке, благодаря которой внешний слой упрочняется за счет вытеснения одних ионов другими (более прочного металла).

Hardlex - разработка Seiko - и является стандартом для большинства моделей марки. Японская компания также продает это стекло огромному количеству производителей, как дочерних, так и сторонних, в т.ч. швейцарских.

Примерно четыре года назад в часовой индустрии появился новый материал Krysterna, пришедший в нее благодаря очкам высокого класса. По заявлениям производителей Krysterna, после специальной обработки стандартного сапфирового стекла, подробности которой хранятся в строгом секрете, получается материал, более устойчивый к разбиванию, чем сапфир. Такими стеклами оснащается, к примеру, большинство моделей марки Stuhrling Original.

В последнее десятилетие многие из нас связывают технический прогресс с мобильными гаджетами. В них требования к стеклу столь же высоки, как и в часах, если не выше, ведь шансов пострадать от ключей или мелочи в кармане у телефона куда больше.

Флагманом в деле стекольной индустрии стала компания Corning, выпускающая ультрапрочное стекло для мобильных устройств. Интернет переполнен различными видео, в которых смельчаки пытаются поцарапать экраны своих телефонов ножами, ключами, гвоздями и прочими колюще-режущими предметами. К всеобщему удивлению, дисплеи остаются чистыми и не получают повреждений. Gorilla Glass - стекло, изготавливаемое на основе алюминосиликата, обрабатываемое под высоким давлением, в результате которого молекулы «спрессовываются»» и поверхность обретает твердость брони. Как и обычное стекло, его получают путем плавки из стандартных для такого процесса компонентов - оксида кремния (песка), извести и соды с добавлением небольших количеств оксидов различных металлов. Состав и пропорции этих добавок и составляют секрет рецептуры приготовления. На окончательной стадии производства готовое стекло подвергается химической закалке. Оно помещается в расплавленную соль при температуре 400 градусов, где ионы калия замещают собой меньшие по размеру ионы натрия, что приводит к возникновению внутреннего напряжения между слоями стекла, в результате чего резко повышается прочность и устойчивость к повреждениям.

Закалка применяется уже давно, однако Corning смогла добиться более глубокого процесса, в результате которого большую прочность приобретают не только поверхностные слои, но и весь лист по всей глубине. В завершение процесса стекло режется на заготовки нужного размера: от экрана смартфона до экрана телевизора. В конечном итоге стекло Gorilla Glass обладает всего двумя, но решающими преимуществами: оно одновременно тонкое и прочное. На сегодняшний день вышло уже третье поколение Gorilla Glass, ставшее в три раза более стойким к появлению царапин по сравнению с Gorilla Glass 2.

Огромное количество компаний, выпускающих электронику, уже начали использовать в своих устройствах именно этот тип защитного покрытия. Увы, ни одна часовая компания пока не заявляла о начале работы с инновационным материалом. Но скорее всего – это лишь вопрос времени.