По химии за 11 класс (О.С. Габриелян, 2007 год),
задача №5
к главе «§10 Твердые вещества ».

Знаете ли Вы человека, который бы не был знаком со стеклом? Думаю, нет. Каждый день мы так или иначе соприкасаемся с эти волшебным материалом, и наша жизнь без него немыслима. Как же оно появилось на свет и кто его изобрел?

Я расскажу Вам об этом кратко, так как главная моя ода будет посвящена бутылке -- самому совершенному, безупречному и гармоничному творению человека за всю историю его существования.

Стекло известно людям около 55 веков. Самые древние образцы обнаружены в Египте. В Индии, Корее, Японии найдены стеклянные изделия, возраст которых относится к 2000 году до нашей эры. Согласно раскопкам, на Руси знали секреты производства стекла более тысячи лет назад. Версий о происхождении стекла много, вот некоторые из них:

Рукотворное стекло было открыто случайно, как побочный продукт других ремесел. Обжиг глиняных изделий происходил в обычных ямах, вырытых в песке, а топливом служила солома или тростник. Образующаяся при сгорании зола (щелочь) при высокотемпературном контакте с песком дает стекловидную массу.

Другие считают стекло побочным продуктом выплавки меди.

Это была случайность, по крайней мере, так рассказывает древняя легенда в пересказе Плиния-старшего (79 - 23 гг. до н.э.). В ней говорится, что группа финикийских купцов, возвращаясь из Египта с большим грузом глыб селитры, остановилась отдохнуть на берегу реки в Сирии. Не найдя камней, чтобы поставить посуду для приготовления ужина, они решили воспользоваться глыбами из своего груза. Огонь, разложенный под массой селитры, продолжал гореть всю ночь. Утром купцы с изумлением увидели, что вместо речного песка и золы там был новый блестящий и прозрачный материал - образовалось стекло. Сирия была одним из первых мест изготовления стекла на земле (по другим версиям это был северо-запад Ирана), а финикийские торговцы продавали изделия из стекла во всех средиземноморских странах.

В любом случае, изобретение стекла в 2200 году до н.э. попало в список самых значимых открытий в истории эволюции материалов. Вслед за керамикой стекло стало вторым обрабатываемым неметаллом из известных на тот момент материалов.

Другой страной, где изготовление стекла было известно издревле, был Египет. Стеклянные бусы и амулеты находили в гробницах, которые относятся к 7000 году до н.э. Около 1500 года до н.э. египтяне уже делали собственное стекло. Для этого они использовали смесь измельчённой кварцевой гальки и песка. Они также обнаружили, что если прибавить к этой смеси кобальт, медь или марганец, то можно получить стекло голубого, зелёного и пурпурного цвета. После 1200 года до н.э. египтяне научились отливать стекло в стеклянных формах. Но трубка для выдувания стекла была неизвестна вплоть до начала христианской эры, когда её изобрели финикийцы. В некоторых странах мира такими трубками пользуются в стеклодувных мастерских и сейчас. Большими умельцами по части изготовления стекла были римляне, которые первыми начали делать тонкие оконные стекла. Художественными изделиями из стекла прославилась Венеция. В 13 веке многочисленные заводы по изготовлению изделий из стекла переместились из Венеции на соседний остров Мурано, из-за частых пожаров, вызываемых круглосуточной работой стекловаренных печей. Итальянский Мурано до настоящего времени - центр изготовления штучных изделий из стекла вручную.

В XVI-ом веке стекло уже производили по всей Европе. В настоящее время широко известно своей красотой богемское стекло, выпускаемое в Чехии. Далее благодаря изобретению англичанином Джорджем Равенкрофтом в 1674 г. нового способа производства хрусталя, был получен более качественный состав стекломассы, чем у итальянских мастеров.

Равенкрофт заменил поташ оксидом свинца высокой концентрации и получил стекло с высокими светоотражающими свойствами, которое очень хорошо поддавалось глубокой резке и гравировке. Основными странами производства высококачественной хрустальной столовой посуды из стекла с высоким содержанием свинца стали Швеция, Англия и Ирландия.

Первое упоминание о русском стекольном заводе - он был построен под Москвой возле деревни Духанино - относится к 1634 году.

И только в конце XIX века стеклоделие из ремесленного стало перерастать в массовое промышленное производство и стало предметом повседневного быта.

ВВЕДЕНИЕ

Витражи – это своего рода картины из стекла, потому как само слово «vitrage» произошло от латинского «vitrum» – стекло. Орнамент или декоративная композиция в оконном или дверном проеме, самостоятельное панно из стекла или другого материала, пропускающего свет, – все это витражи, красота которых накладывает отпечаток индивидуальности и неповторимости на все строение. Сегодня в строительной практике слово «витраж», все чаще, определяет сплошное или частичное остекление фасада здания.

Целью данной курсовой работы является изучение технологии изготовления комбинированного витража.

В рамках поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

– провести анализ выявленной литературы;

– познакомиться с историей возникновения и развития витражного дела;

– изучить технологии витражных техник;

– рассмотреть инструменты и оборудование, необходимые для изгото-вления витража;

– выявить различные комбинации витражных техник;

– подобрать иллюстративный материал.

При работе над курсовой было выявлено 22 источника.

Книга Вива Фостера посвящена основным приемам и способам работы с цветным стеклом и предназначена как для профессионалов, так и для начинающих художников.

В книге «Витражи» изложены краткая история развития витражного искусства, назначение витражей, технология их производства.

Авторы книги «Витраж в архитектуре» опираясь на свой 15-ти летний опыт практической работы в области витражного искусства, постарались вместить в это издание максимум информации, которая будет интересна и полезна не только для специалистов, но и для широкого круга читателей .

В 1984 г. вышел учебник для художественных вузов и училищ , в котором освещаются теоретические вопросы и практические рекомендации по производству художественных изделий из стекла. Основное внимание обращено на стадийность того или иного вида обработки стекла, описание инструментов и способов их применения.

Альбом «Искусство витража. От истоков к современности» – подробное исследование процесса становления искусства обработки и окраски стекла с древних времен до наших дней в сопровождении множества прекрасных иллюстраций .

В своей книге известный дизайнер Марина Городецкая подробно и доступно рассказывает о разнообразных витражных техниках .

Кроме того, к работе над курсовой были привлечены Internet – источники

1 История развития стекла

1.1 Возникновение стекла

Стекло известно человеку уже более пяти тысячелетий.

Ученые предполагают, что одними из первых с искусственным стеклом познакомились древние гончары: при обжиге на изделие из глины могла попасть смесь соды и песка, и на поверхности изделия образовалась стекловидная пленка-глазурь. По другой легенде, первыми познакомившимися со стеклом людьми были куцы, путешествовавшие караваном по Аравийской пустыне. Среди прочих товаров они перевозили соду, и, остановившись на ночлег, обложили мешками с содой огонь, чтобы ветер не задул его. Проснувшись утром, они с удивлением обнаружили, что сода... превратилась в куски стекла.

Несмотря на возможную долю вымысла – легенда есть легенда, – с точки зрения ученых, при уникальном стечении обстоятельств что-то подобное вполне могло произойти: песок плавится при температуре 1710°С, но при добавлении к нему соды температура плавления существенно снижается (до 720°С). Интересно, что в Месопотамии археологи обнаружили одно из древнейших изделий из стекла – стеклянные бусы, относящиеся примерно к 2450 г. до н. э., которые благодаря способу изготовления делают эту легенду вполне похожей на правду: бусинки представляли собой обработанные камнем осколки большой стеклянной глыбы. Согласно научным исследованием, изготавливать стекло первыми научились египтяне и жители Ближнего Востока, жившие примерно III – IV тысячелетии до н. э.

Первое стекло варили в горшках на кострах или в печах, подобно тому, как варят обычную похлебку. В сосуд помещали так называемую шихту – порошок из смеси песка, соды или золы, добавляя в качестве примесей мел, доломит, полевой шпат. От качества и способа приготовления шихты сильно зависели качества будущего стекла – прочность, прозрачность, цвет, химическая стойкость. Например, смесь из песка и соды позволяла получить не очень прозрачное мутное стекло, растворимое даже в обычной воде, но уже при добавлении к этому составу глинозема термическая и химическая стойкость, прочность и твердость стекла увеличивалась. Первое стекло, которое научился производить человек, было непрозрачным. Египтяне с его помощью часто имитировали различные камни – малахит, бирюзу. Состав стекла постоянно менялся, в него стали вводить дополнительные ингредиенты – окислы свинца и олова, а для окрашивания – соединения марганца и кобальта. Древним египтянам были известны два способа обработки стекла: пластическое формование и прессование, с помощью которых они изготавливали сначала лишь небольшие изделия. Впоследствии, когда люди догадались добавлять к трем компонентам красители (примерно за 1200 лет до н. э.), возникло цветное стекло. Сначала оно было в основном голубым, бирюзовым или зеленым, поскольку его получали добавлением меди и железа. В начале нашей эры в Египте появилось и синее стекло, окрашенное кобальтом.

В те времена стекло казалось людям божественным чудом: ведь оно было рождено землей и огнем и дало уникальными, противоречивыми свойствами: расплавленном виде было мягким, пластичным и прозрачным, а застывая, становилось твердым и с гладкой и блестящей поверхностью... Неудивительно, что в древности стекло часто оценивали выше родных металлов – золота и серебра, а умение изготавливать его считалось настоящим искусством. А старинная легенда гласит даже, будто во времена римского императора Тиберия (42 г. до н. э.), когда некий мастер случайно раскрыл секрет изготовления небьющегося стекла, ему пришлось поплатиться за это жизнью: император не желал, чтобы такое открытие привело к обесцениванию стекла. Методы работы со стеклом постоянно совершенствовались. Литературные источники утверждают, что при раскопках городов Древней Италии, Помпеи и Геркуланум, погибших в 79 г. н. э. при извержении Везувия, были обнаружены цветные стеклянные, мозаичные полы, настенная живопись и фрагменты витражей, а также куски матового стекла.

На рубеже нашей эры в технологии стеклоделия произошли коренные изменения: появились бесцветные стекла и изделия, получаемые выдуванием. В I в., н. э. была изобретена стеклодувная трубка, помощью которой стало возможным создавать простую посуду. Интересно, что инструмент стеклодела за, тысячи лет не претерпел никаких изменений и не подвергся никаким усовершенствованиям: и сегодня мастера используют длинную железную трубку, покрытую деревом (чтобы не обжигать руки) и жженную на одном конце мундштуком, а на другом грушевидным утолщением для набирания стекла. Мастер нагревает на огне конец выдувательной трубки и окунает его в расплавленную стеклянную массу, которая легко пристает к трубке, образуя горячий ком. Затем трубка быстро вынимается из печи, и стеклодел мгновенно начинает дуть в нее с противоположного конца. В стеклянном коме образуется полое пространство, увеличивающееся по мере того, как в него вдувается воздух. Таким способом создавались в древности и по сегодняшний день могут изготавливаться практически любые стеклянные изделия – и мелкая стеклянная посуда (цветные вазы, чаши, блюда, кубки), и большие зеркальные стекла.

В V–VII вв. в Европе стеклоделие достигло наибольшего развития. Центром мирового стеклоделия постепенно становилась Византия, где мастера научились создавать не только прекрасные сосуды, но и смальту – небольшие куски цветного непрозрачного стекла, из которых складывали мозаику.

В начале XIII в. в руках венецианских стеклоделов оказались важные тайны ремесла, благодаря бесценным образцам восточного стекла, привезенным из Константинополя. С этого времени стеклянная промышленность Венеции начинает развиваться еще быстрее. Тем не менее, мастерам жилось нелегко: хотя они и не знали соперников ни в самой Италии, ни в Европе, но сами находились под постоянным контролем властей. Верховная власть запрещала вывозить за границу материалы для приготовления стеклянной массы и разглашать секреты мастерства. За попытку покинуть Венецию эмигранту-стеклоделу грозили немыслимые беды, тюрьма и даже гибель.

Венецианские мастера изготовляли разнообразнейшие по форме и технике декоративные сосуды и другие художественные стеклянные изделия, расписанные эмалями, покрытые позолотой, украшенные узором из трещинок (кракле) и стеклянными нитями.

В конце XIII в. стеклоплавильные горны были перенесены с территории Венеции за черту города, нам маленький остров Мурано. Там и возникло знамен «муранское» стекло. Большую популярность изделия мастеров с острова Мурано завоевали очень быстро. Уже в XV в. муранское стекло чрезвычайно высоко ценилось во всей Европе, а венецианские дожи даже подносили изделия Мурано – настоящие произведения искусства – в качестве драгоценных подарков важным персонам, посещавшим город.

В XVI столетии муранское стекло приобрело мировую славу, – кстати, сохранившуюся за ним и по сегодняшний день. До наших дней дошли произведения итальянских художников того времени, на которых изображена венецианская посуда: сосуды поражают своей невесомостью, чистотой и прозрачностью, и остается только восхищаться художественной изобретательностью муранских стеклоделов. Они создавали сосуды для питья в виде птиц, китов, тритонов и львов, колоколен и бочек, маленьких стеклянных корабликов, которые сейчас можно увидеть в западноевропейских музеях. Прозрачное стекло, бесцветное и цветное, украшали розетки, маски, выпуклости в виде капель и пузырей; края сосудов делались волнистыми изогнутыми и украшались птичьими и звериными хвостами, лапами, крыльями...

Одновременно с этим в XVI в. стекольное производство стало развиваться в Испании, Португалии, Нидерландах, затем во Франции, Англии, Германии, и, к сожалению, в XVII в. мода на нежные венецианские изделия стала уходить, уступая первенство тяжелому граненому стеклу Богемии и Силезии. В начале XVII в. во Франции стал применяться новый способ создания стеклянных изделий – отливка зеркального стекла на медных плитах с последующей прокаткой. Примерно в это же время был открыт метод обработки стекла травлением (с использованием смеси плавикового шпата и серной кислоты); стало развиваться производство оконного и оптического стекла. А для знаменитого стекла из Мурано тем временем наступили трагические дни: на рубеже XVII и XVIII вв., через несколько лет после оккупации острова французскими, революционными войсками, все стеклодельные цеха на острове были уничтожены. Возрождаться венецианская стеклянная промышленность стала только в середине XIX в., когда некий адвокат Антонио Сальвиати при финансовой поддержке двух англичан, больших поклонников венецианской старины, вновь основал завод в Мурано. Возобновилось производство великолепных стеклянных изделий в подражание великим образцам прошлого, и с тех пор во всем мире сохраняется неослабевающий интерес к венецианскому стеклу: вещи с авторским клеймом Мурано не только не выходят из моды, но и с каждым годом ценятся все выше, особенно среди знатоков, регулярно посещающих представительные европейские аукционы.

В XXI в. изготовление стеклянных предметов – от посуды до зеркал – осуществляется все теми же тремя основными способами: выдуванием, литьем и прессованием. Наибольшее развитие высокое ремесло стеклоделов получило в предметном дизайне: ведь пластические, цветовые, технологические и фактурные возможности стекла поистине безграничны и позволяют с блеском реализовать самую смелую авторскую идею. А старинные мотивы служат источником вдохновения для многих ведущих мебельных и дизайнерских фирм мира. Сегодня стекло выступает не только в привычном для него амплуа (светильники, люстры, многочисленные аксессуары), но и в весьма необычной роли: из него изготавливают дверные и оконные ручки, наконечники карнизов, выключатели и другие детали интерьера.

1.2 Формирование и развитие витражного дела

Использование цветных стекол, соединенных между собой в витражи, относится к первым векам нашей эры: наиболее древние фрагменты таких витражей хранятся в Равенне и восходят к VI в. н. э. Впервые о технике изготовления витражей рассказал немецкий монах Теофил в XII в. в своем знаменитом «Трактате о различных ремеслах».

Используемое стекло было очень неоднородно и не совсем прозрачно. Один из самых первых, известных сейчас витражей, был обнаружен в монастыре Святого Павла в Англии. Он датируется 686 г. н.э. Но справедливости ради надо отметить, что попытки создания чего-то похожего на витражи предпринимались и до этого. Так в раннехристианских базиликах V – VI вв. окна заполнялись тончайшими прозрачными пластинами камня (алебастра и селенита).

В 1930 году археологами при раскопках были обнаружены три стеклянных фрагмента Иисуса Христа с крестообразным нимбом. Считается, что дата изготовления этих фрагментов относится примерно к 540 г. нашей эры. Ну а самым древним из уцелевших образцов считается голова Христа из Вейссембургского аббатства в Эльзасе, Германия. Самыми старыми законченными витражами Европы считаются пять фрагментов из Аугсбургского Собора. Эти витражи сделаны из ярких стекол разного цвета с использованием техника закрашивания и тонального оттенения .

Позднее, примерно во второй половине тринадцатого столетия, в Европе появились, так называемые, Аравийские стеклянные окна – отдельные части стекла вставлялись в мрамор или камень. Узор таких витражей был не очень богатым, т.к. ислам не допускает никаких узоров, кроме геометрических или растительных. В начале первого тысячелетия нашей эры (Романский период) в архитектуре стало значительно больше элементов, которые украшали витражами. И появились они в соборах, где толстые стены вынуждали делать большие окна. Вот их-то в первую очередь и стали украшать виражами .

Вначале в таких витражах использовался все тот же растительный орнамент с преобладанием красного и синего цветов. Постепенно рисунок усложнялся, в нем появились человеческие фигуры. Примером может служить большое Распятие на кресте из собора в Poitier (1165 – 1170 г.г.) или большие фигуры из собора в Canterbury (около 1200 г.).

Процесс развития витражного искусства продолжался, и новым этапом считаются витражи в Королевской церкви аббатства Сен-Дени. Здесь в витражные панно были включены не только фигуры, но и текстовые жизнеописания Христа, Марии и прочих святых.

В XII в. романский стиль уступил место готическому. Изменилась конструкция храмов: тяжесть сводов была перенесена на колонны и контрфорсы, что позволило освободить стены от нагрузки и прорезать в них огромные окна, которые закрывались витражами - панно, составленными из фрагментов цветного стекла, вставленного в свинцовую оправу. Мозаики и фрески быстро уступили место великолепным витражным ансамблям. Многоцветные, большие по размеру витражи из разнообразных по форме стёкол, скреплённых свинцовыми перемычками, являлись особенностью готических соборов. Чаще всего готические витражи изображали религиозные и бытовые сцены. Они размещались в огромных стрельчатых окнах, так называемых «розах».

Готические соборы поражают наше воображение не только стремительным вертикальным взлетом архитектурных конструкций, но и своим внутренним убранством. Благодаря цветному остеклению регулировалась освещенность, смягчалась сила света внутри помещения, доводя до совершенства его художественное оформление, создавался мистический образ, полный таинственного мерцания цветных теней.

В некоторых средневековых окнах в качестве витражей использовались стекла, покрытые эмалью, и, чтобы эмаль вплавилась в стекло, они подвергались сильной тепловой обработке. Между 1200 и 1236 годом была проведена колоссальная работа по остеклению Шартрского собора: было изготовлено около 7000 кв. м витражей из окрашенного стекла. С художественной точки зрения этот шедевр имел огромный резонанс во Франции и во всей Европе.

В отличие от Франции, Германии и Англии, в Италии искусство витража завоевало популярность чуть позже; но итальянские витражи прославились тем, что они создавались художниками, а не стеклоделами, как это было принято в Северной Европе. Самый яркий пример Итальянской школы находится в базилике города Ассиза.

Великие итальянские мастера, такие как Дуччо ди Буонинсенья, Симоне Мартини, Антонио да Пиза, работали, передавая ощущение объема и перспективы. Великолепный пример тому – роза Сиенского собора, выполненная Дуччо Буонинсенья в 1289 г. В 1300 г. Антонио да Пиза представил своим современникам «Записки по искусству изготовления окон из стекла». Этот трактат - настоящее практическое пособие для создателей витражей. В нем автор обращает внимание на выбор стекла для витража; дает советы, как разрезать стекло по желаемому контуру и соединять стеклянные детали с помощью свинцового профиля.

В эпоху Возрождения витражи в полной мере становятся картинами с реалистической передачей объема. Они создаются как живопись на стекле на основе полотен известных художников.

В XVI в. получили распространение небольшие кабинетные витражи для украшения комнат.

Древняя техника витража – мозаичный набор из фигурных кусочков стекла – стала активно использоваться и для многих предметов прикладного назначения: мебели, каминных экранов, ширм, зеркал, музыкальных инструментов, ювелирных украшений. А после усовершенствования способа соединения стекол между собой витражная техника стала применяться не только для плоских поверхностей, но и для объемных предметов – ламп и светильников самых причудливых форм.

1.3 Русский витраж

На Руси стекло производят более 1000 лет. Уже в XI – XIII вв. витражи были в церквях Новгорода, Галича, Гродно.

Однако первый стеклянный завод в России был устроен только в 1635 г. в подмосковном Духанино, шведом Елисеем Кохтом. Этот год и считается датой основания российского стеклоделия. По окончании выданной Кохту пятнадцатилетней привилегии около Москвы появилось еще несколько стеклянных: заводов других предпринимателей, но, ввиду отсутствия надлежащей поддержки и поощрения, все эти начинания не имели особенного успеха, и дальнейшего развития: России стеклоделия тогда не последовало.

М.В. Ломоносов содействовал открытию под Ораниенбаумом фабрики, производящей цветное стекло.

Оживление этого дела наступило лишь в начале XVIII столетия, когда царем Петром Великим были введены различные поощрительные меры, а русские впервые стали посылаться за границу для обучения стеклоделию. Кроме того, тогда же Петром I были устроены два казенных стеклянных завода около Москвы и в Ямбургском уезде Санкт-Петербургской губернии, и выписаны для них немецкие мастера. С этого времени, и особенно со второй половины XVIII столетия, развитие стеклоделия России приняло постоянный характер.

В XVIII в. в России получили распространений расписные изделия из молочно-белого или опалового стекла. На них эмалью наносились различные мотивы, в большинстве случаев – цветочные, но встречалась и сюжетная роспись. А на рубеже ХVII–ХIХ вв. стали пользоваться популярностью и изделия из свинцового хрусталя с алмазной гранью, которые выпускал Петербургский стекольный завод. Это была не только изумительная, хрустальная посуда, но и вазы, различные светильники.

Панно из разноцветного стекла украшали интерьеры дворцов великих князей, Зимнего дворца, Пажеского корпуса, окна гостиницы «Астория», присутствовали в самых разных знаменитых местах – от аванзала Академии художеств до Великокняжеской усыпальницы в Петропавловской крепости. Витражи радовали глаз в Гатчине, Петергофе, Парголове, Царском Селе, в церкви Спаса-на-крови, во многих доходных домах, лечебницах, гимназиях, особняках, ресторанах. Этим видом искусства занимались и художники Абрамцевского кружка (особенно известен витраж «Рыцарь» Михаила Врубеля).

В 1820-е гг. увлечение в России рыцарскими романами и подражания в зодчестве готической средневековой архитектуре сформировали в России моду на витражи. Их называли тогда «транспарантными картинами» (от французского transparent – прозрачный). В России не было практики изготовления разноцветных стекол для окон. В Западной Европе в это время витражное искусство находилось в стадии становления после долгого периода забвения, который привел к потере многих секретов ремесла. Мастера придворных стекольных предприятий разных стран Европы работали над восстановлением старых и поиском новых рецептов окраски стекол, разрабатывали составы для росписи, совершенствовали технику соединения стекол между собой. В этот «восстановительный период» Европа еще не могла поставлять витражи на внешний рынок. Поэтому для украшения зданий России из-за границы привозили не работы мастеров XIX в., а старинные средневековые произведения.

Николай I проявлял к транспарантным картинам большой интерес и желал распространить их в России, прежде всего в столице империи – С.-Петербурге. В первую очередь витражи появились в императорских дворцах. Так как российские придворные заводы в этот период еще не были в состоянии производить подобные изделия, они отбирались из музейных коллекций, например из собрания древних готических стекол, хранившихся в Эрмитаже.

Владельцы частных стекольных заводов пытались изготавливать витражи. Результат, как правило, не оправдывал вложенных усилий. Незнание рецептов керамических красок, технологии обжига, дороговизна импортных материалов, отсутствие необходимого оборудования сводили все старания на нет: либо опыты были неудачными, либо стоимость стеклянных картин оказывалась чрезмерно высокой, и дело не приносило выгоды. Опыты предпринимались на заводах М. Ф. Орлова, Н. А. Бахметева, Мальцовых, П. М. Воробъева. Результаты их деятельности до нас не дошли.

Пока одни бились над секретами изготовления витражей, другие осваивали рынок, выпуская на него «подделки»: расписывали оконные стекла недолговечными масляными красками, или клеили на окна бумагу с рисунками и тем имитировали разноцветные витражи. Императорский стеклянный завод по воле Николая I также оказался вовлечен в процесс освоения нового для России ремесла. На этом придворном предприятии первоначально изготавливали одноцветные стеклянные пластины без росписи. Поэтому витражи этого завода первоначально представляли собой набор однотонных стекол, образующих в оконном переплете простой геометрический узор. Такие примитивные витражи были распространены в русских интерьерах на протяжении всего XIX века, однако, они мало походили на своих прародителей – тысячецветные окна в каменном кружеве готических соборов.

До 1840-х гг. русская стекольная промышленность не могла предложить ничего, кроме этих малохудожественных имитаций окон средневековых храмов. В тот момент, когда было решено установить в алтаре Исаакиевского собора витраж с изображением Воскресшего Спасителя, в России не нашлось завода, способного выполнить такое задание. Поэтому алтарный образ был заказан за границей – в Мюнхене, на знаменитом в XIX столетии предприятии – «Заведении живописи на стекле» при Королевской фарфоровой мануфактуре (нем. Koniglich Bayrische Hofglasmalerei) по эскизу Г. М. фон Хесса М. Э. Айнмиллером. В 1847 году стеклянный запрестольный образ уже находился в алтарном окне собора, и с тех пор его не покидал. Это расписное окно является самым ранним из сохранившихся в Петербурге витражей XIX столетия. Значение его для всей истории русского витражного искусства очень велико. Это – первый фигуративный витраж в русском православном храме. До его установки стеклянных икон не было ни в древнерусских культовых постройках, ни в храмах XVIII века. Появление в Исаакиевском соборе заалтарной стеклянной картины с изображением Иисуса Христа стало результатом взаимодействия западной и восточной христианской традиций, своеобразного синтеза фигуративного католического витража и запрестольной православной иконы.

Впоследствии витражи стали распространенным элементом в убранстве православных храмов, а иконографическая схема витража Исаакиевского собора часто использовалась при росписи алтарных окон русских церквей в разных городах России.

Следующий этап истории витражей в России связан с производством на Императорском стеклянном заводе, где в приказном порядке начинают расписывать стекла для окон. Эти работы представляли собой картины на стекле. Такой тип витражей распространился в Европе с 1830-х годов. Первоначально картины для окон составляли из нескольких крупных пластин стекла. Однако постепенно техника стеклоделия, росписи и обжига настолько усовершенствовались, что появилась возможность писать картину на цельном стекле, как на куске холста.

Деятельность по созданию витражей на Императорском стеклянном заводе существовала около 50 лет – от возникновения в 1840-е, до 1890 гг., когда ИСЗ как самостоятельное предприятие прекратил свое существование.

Российская стекольная промышленность на протяжении всего XIX века не обеспечивала спрос на произведения художественного стеклоделия: развитие этой отрасли было недостаточным для удовлетворения спроса населения даже на простые изделия первой необходимости. Поэтому витражи в основном привозили из-за рубежа. В 1860-е гг. среди заграничных мастерских появилось конкурентоспособное ателье, организованное русским художником Владимиром Дмитриевичем Сверчковым (1822–1888 гг.). Его мастерская находилась в Шляйсхайме под Мюнхеном, она была ориентирована в первую очередь на заказы российского императорского Дома, выполняла витражи для церквей и особняков Петербурга, Москвы, Берлина, Лондона, Мюнхена, Турку .

В российскую стекольную промышленность проник иностранный капитал, что изменило саму ее структуру. Появился новый тип предприятия – акционерное общество, которое часто объединяло несколько фабрик. Эти общества часто возглавляли иностранные предприниматели, которые вместе с капиталом привозили в Россию современное оборудование, сырье для производства и мастеров. В сфере российской стекольной промышленности произошла специализация: если раньше производство стекла, его отделку и декоративную обработку осуществляла одна и та же фабрика, то теперь заводы лишь производят листовое стекло, а отделочные и художественные работы выполняют специализированные мастерские, среди которых появилось большое число витражных ателье. В Петербурге за почти тридцатилетний период (1890–1917 гг.) в общей сложности работали около 20 витражных мастерских. Наиболее известные среди них – ателье братьев М. и А. Франк, братьев Оффенбахер, М. Кноха, А. Аноховича и другие. Они изготавливали витражи не только для столицы, но и для многих других городов России. Наряду с ними художественную продукцию предлагали представительства заграничных ателье, но их количество в это время было незначительным.

Если в 1890–1890-е гг. в сфере отделочных и художественных работ по стеклу приглашение иностранных мастеров было необходимостью, то в 1900-х гг. в России формируются собственные кадры профессиональных художников-витражистов. Подготовка специалистов была организована в образовательных учреждениях столицы: в 1895 г. – в Императорском обществе поощрения художеств, в 1899 гг. – в Центральном училище технического рисования барона А. Л. Штиглица.

Таким образом, к началу XX в. в России было все необходимое для успешного развития витражного дела. Разноцветные окна перестали быть предметом роскоши и стали доступны большому числу заказчиков. Применение витражей в петербургских зданиях в начале XX столетия приобрело массовый характер. Особняки, церкви, больницы, школы, магазины, рестораны, театры и даже бани украшались витражами. В конце XIX – начале XX в. изменилось и терминологическое обозначение витражного произведения: от «транспаранта», «живописи на стекле» или «стеклянной картины» XIX столетия – к «стеклянной мозаике» в 1880 – 1890-е. Затем в русской лексике появились термины, в которых подчеркивалась функция витража как декоративно оформленного окна: «узорное окно», «витро» (vitro или vitreau). Лишь в 1900-е гг. в русском языке появилось слово «витраж».

Русские витражи конца XIX – начала XX вв. отразили основные принципы стиля модерн. Основой его художественной и декоративной практики было подражание природным формам во всем многообразии их проявлений.

С началом Первой мировой войны в 1914 г. объемы стекольного производства в России сократились, строительная деятельность в стране, а вместе с ней и выпуск отделочных материалов были прекращены. После Октябрьского переворота все крупные частные производства были национализированы. Витражные мастерские, существовавшие почти исключительно в структуре крупных стекольно-промышленных объединений, прекратили свое существование. Так, недолгая история российских витражей оказалась прервана. Лишь в 1930-е гг. в советской архитектуре вновь появился интерес к полихромным просвечивающим композициям, которые составили уже совсем другую эпоху – советского витражного искусства со своей тематикой, новыми материалами, находками и экспериментами.

Недоступность витражей для широких слоев населения при остром желании их все-таки иметь, например, в советский период, привела к появлению различных технологий-заменителей.

Современное витражное стекло получается в результате использования множества разнообразнейших технологий. Стекло может быть прозрачным и глухим, однородного цвета и смесью различных цветов и оттенков одного цвета, гладким и с разнообразной фактурой.

Старинные российские витражи благодаря усилиям историков и хранителей музеев постепенно возвращаются к нам из небытия: они становятся известными по архивным документам, некоторые обнаруживаются в музейных хранилищах. Их реставрируют и демонстрируют на выставках.

Искусство витража – хрупкое и в то же время монументальное. Содержание и цветовое решение того или иного окна полностью зависело от желания заказчика. Оно совмещает в себе функции декоративного и архитектурного элемента, а также полотна, требующего изысканной росписи. Исследуя все ступени развития этого вида искусства, можно проследить важные исторические и социальные изменения в культуре и обществе. На витражах могли изображать покровителей, знатных людей, членов королевской семьи, ангелов и святых в Средние века, героев в период Реформации и Возрождения, и всегда окна являются сокровищем и культурным достоянием, отражением религиозной и социальной системы европейской цивилизации .

Согласно древней легенде, первооткрывателями стекла были финикийские или греческие торговцы. Сделав во время одного из своих многочисленных плаваний остановку на острове, они развели костер на берегу. Песок от высокого жара расплавился и превратился в стекловидную массу.

Изобретение стекла относится к очень глубокой древности. Различные предания о том, какой народ, где и когда впервые изготовил стекло, малодостоверны, так что кто и когда изобрел стекло, неизвестно.

Появление стекла связывают с развитием гончарства. При обжиге на изделие из глины могла попасть смесь соды и песка, в результате чего на поверхности изделия образовалась стекловидная пленка – глазурь.

В Фивах (Египет) найдено изображение стеклодувов‑выдувальщиков, производство, напоминающее наше кустарное производство стекла. Надпись на этих изображениях ученые относят примерно к 1600 г. до н. э. Предметы, найденные при раскопках древних египетских городов, указывают, что в Египте находился центр стеклоделия, где изготовлялись урны, вазы, статуи, колонны и кувшины.

Стекло, которое получали в древности, существенно отличалось от современного. Оно представляло собой плохо сплавленную смесь песка, поваренной соли и окиси свинца – фритту. Ни материал, ни техника античности не позволяли изготавливать из стекла крупные предметы.

Стекольное производство в Египте давало декоративный и поделочный материал, поэтому изготовители стремились получать не прозрачное, а окрашенное стекло. В качестве исходных материалов использовали природную соду и местный песок, содержавший некоторое количество карбоната кальция. Низкое содержание кремнезема и кальция, а также высокое содержание натрия облегчало плавку стекла, поскольку снижало температуру плавления, но уменьшало прочность, увеличивало растворимость и снижало атмосферостойкость материала.

При производстве стекла различные компоненты смешивались в глиняных тиглях и сильно нагревались в специальной печи, сложенной из огнеупорного кирпича, до получения однородной светлой массы. Готовность стекла опытный мастер определял на глаз. По окончании плавки стекло разливали в формы или отливали небольшими порциями. Часто стеклянной массе давали остыть в тигле, который затем обламывали. Полученное таким образом стекло переплавляли и по мере надобности пускали в производство.

Первое стекло применялось для изготовления бисерных украшений. Бусы изготовлялись вручную, поштучно. Тонкую стеклянную нить обвивали вокруг медной проволоки, обламывая нить после каждой готовой бусины. Позднее для изготовления бисера вытягивали стеклянную трубку нужного диаметра и затем разрезали ее на бусины.

Вазы формовали на шишке из глины, обернутой тканью и насаженной на медный прут как рукоятку. Для более равномерного распределения стеклянной массы ее несколько раз быстро поворачивали. С этой же целью вазу прокатывали по каменной плите. После этого прут и шишку вытаскивали из изделия, давая ему остыть.

Окраска стекла зависела от введенных добавок. Аметистовый цвет стеклу придавала добавка соединений марганца. Черный цвет получали добавкой меди, марганца или большого количества соединений железа. Значительная часть синих стекол окрашена медью, хотя образец синего стекла из гробницы Тутанхамона содержал кобальт. Зеленое египетское стекло окрашено медью, желтое – свинцом и сурьмой. Образцы красного стекла обусловлены содержанием окиси меди. В гробнице Тутанхамона обнаружено молочное (глушенное) стекло, содержащее олово, и изделия из прозрачного стекла.

Из Египта и Финикии стеклоделие перешло в другие страны, где оно достигло такого развития, что хрустальная посуда стала даже вытеснять употреблявшуюся до того времени золотую.

Переворот в производстве стекла совершило изобретение процесса выдувания стекла. Позже, используя метод выдувания, научились делать из готового стекла длинные стеклянные цилиндры, которые «раскрывали» и выпрямляли, получая плоское стекло. Этот способ применяли для производства оконного стекла вплоть до 1900‑х годов, а для изготовления стекла, используемого для художественных работ, и позже.

Древние стеклянные изделия были обычно окрашены и являлись предметами роскоши, доступной далеко не всем, особенно дорого ценились изделия из бесцветного стекла.

В античности стекло не нашло существенного применения, даже зеркала тогда изготавливались преимущественно из металла. Но в последующие эпохи оно применялось все чаще и чаще. В Средние века получило широкое распространение использование цветной стеклянной мозаики для украшения окон в храмах.

Позднее Средневековье и начало Нового времени ознаменовались широким распространением стеклодувного производства. Большое развитие стеклоделие имело в Венеции. Будучи сильнейшей морской державой Средиземного моря, Венеция вела обширную торговлю со странами Востока и Запада. Видную статью этой торговли составляло стекло, отличавшееся необыкновенным разнообразием и большой художественной ценностью. Венецианцы изобрели мозаичное стекло, зеркала. Получая большие выгоды от торговли, Венеция всемерно заботилась о развитии у себя стекольной промышленности. Запрещался вывоз стекловаренного сырья, заключались договоры с другими странами на покупку у них битого стекла.

Стеклоделам предоставлялись многочисленные льготы. Одновременно с этим венецианцы ревниво охраняли секреты производства стекла, разглашение профессиональной тайны каралось смертью.

Остановимся на основных видах стекла, выпускавшихся венецианскими стеклодувами, организовавшими производство на острове Мурано близ Венеции.

Цветное стекло. Для его изготовления использовались окиси цветных металлов. Окись железа окрашивает стеклянную массу в зеленый цвет, окись меди дает зеленый или красный тон, при помощи кобальта получается синее стекло, примесь золота дает рубиновое стекло и т. д. Первые сосуды из цветного стекла появились во второй половине XV в. И почти все они были расписаны эмалевыми красками. Любимым цветом в XVI в. был синий – azurro. Фиолетовое стекло – pavonazzo – также пользовалось большим успехом.

Эмалированное и позолоченное стекло из Мурано представляет самый большой интерес. Начало росписи стекла эмалью связывается с именем знаменитого мастера и выдающегося химика Анджело Беровьеро. Изначально эмалью расписывались сосуды из цветного прозрачного стекла, позже росписью стали покрывать и стекло молочного цвета. Венецианские сосуды раннего периода отличаются необыкновенно богатой росписью: изображались триумфальные шествия, свадебные процессии, сцены мифологического содержания, эротические сюжеты. Часто стекло украшали золотыми чешуевидными узорами и рельефными точками, исполненными разноцветной эмалью.

Прозрачное бесцветное стекло было изобретено во второй половине XV в. Это знаменитое венецианское cristallo. В названии подчеркнута бесцветность и прозрачность стекла по сравнению с ранее изготовлявшимся стеклом зеленоватого оттенка или цветным стеклом.

Филигранное стекло. Это бесцветное прозрачное стекло, украшенное стеклянными нитями, введенными в массу. Эти нити, обычно спирально скрученные, представляют бесконечно разнообразные сплетения. Чаще всего нити бывают белого (молочного) цвета. Судя по сохранившимся образцам, время изобретения филигранного стекла совпадает с утверждением ренессансных форм в венецианском стеклоделии.

Своеобразная разновидность филигранной техники – сетчатое стекло. Его получают из двух слоев прозрачного стекла с филигранным рисунком, наложенных друг на друга в обратном направлении. Образуется рисунок в виде сетки, причем в каждую клеточку помещается, как правило, воздушная капля.

Молочное стекло – непрозрачное белое стекло молочного оттенка (latticinio или lattimo ). Его получают путем добавления в стеклянную массу окиси олова. Сосуды XVI в., выполненные из окрашенного молочного стекла и расписанные эмалевыми красками и золотом, были, по‑видимому, первыми в Европе попытками подражать фарфору. Сегодня этот поддельный фарфор представляет собой величайшую редкость и ценится чрезвычайно дорого.

Агатовым стеклом принято называть стекло, состоящее из различно расположенных и различно окрашенных слоев, составляющих узоры, подобные агату. Агатовое стекло представляет большое разнообразие окраски и узора. Как известно, в минералогии агат составляет одну группу с халцедоном и яшмой. Поэтому в старых итальянских трактатах можно встретить также наименования яшмового и халцедонового стекла.

Авантуриновое стекло – особый род стекла, изобретенный муранскими мастерами в начале XVII в. На отшлифованной поверхности – бесчисленное множество блестящих точек, производящих особенный световой эффект. Эти мерцающие точки на желтовато‑коричневом стекле получаются путем прибавления к стеклянной массе меди, которая при остывании стекла кристаллизуется. Изобретение авантуринового стекла приписывается династии Миотти, долгие годы хранившей тайну его изготовления.

Мозаичное стекло. Способ изготовления этого стекла замечателен. Берутся разноцветные стеклянные нити и спаиваются в узкий цилиндрический прут, поперечный разрез которого имеет вид звездочки, розетки или какой‑либо симметричной фигуры. Затем этот стеклянный прут разрезается на множество дисков, которые вводятся в стеклянную массу. Изделия, выделанные из мозаичного стекла, представляют собой пестрое поле, сотканное из звездочек, розеток и т. п.

Некоторые муранские изделия украшены узором, называемым кракелаж. Узор получался так: выдуваемый предмет, внутри которого поддерживалась высокая температура, опускался в холодную воду. Вследствие этого внешний слой стекла покрывается бесчисленными трещинами, которые, однако, не проникают в толщу стекла. Трещины остаются на поверхности стекла, украшая его своеобразным узором.

Процесс изготовления ваз в технике «пулегозо» основана на эффекте образования пузырьков воздуха внутри стекла, которые образуются при погружении раскаленного стекла в воду и немедленного возвращения его в печь для придания плотности веществу. Вазы выдуваются и обрабатываются вручную.

Гравированное стекло было известно уже в начале XVI в. Сначала венецианцы гравировали стекло алмазом механическим способом. Позднее был изобретен химический способ гравирования.

Бусы. Производство бус было известной и едва ли не самой доходной отраслью венецианской стеклянной промышленности. Бусы были известны под названием conterie. В широком смысле под термином conterie подразумевают не только бусы, но и бисер, стеклянные пуговицы, искусственный жемчуг, поддельные стразы и прочие мелкие предметы из стекла. Само название объясняется тем, что этот штучный товар очень легко и удобно считать (contare – по‑итальянски – считать).

Первым научным трудом по стеклоделию считается вышедшая в 1612 г. во Флоренции книга монаха Антонио Нери, в которой были даны указания об использовании окислов свинца, бора и мышьяка для осветления стекла, приведены составы цветных стекол. Во второй половине XVII в. немецкий алхимик Кункель опубликовал сочинение «Экспериментальное искусство стеклоделия». Он же нашел способ получения золотого рубина.

В 1615 г. в Англии для нагрева стеклоплавильных печей начали применять уголь. Таким образом повысилась температура в печи.

В начале XVII в. во Франции был предложен способ отливки зеркальных стекол на медных плитах с последующей прокаткой. Примерно в то же время был открыт метод травления стекла смесью плавикового шпата и серной кислоты, освоено производство оконного и оптического стекла.

На Руси стекло встречалось в виде бус еще в XIII в., но своих заводов тогда не было. Первый русский завод был выстроен лишь в 1634 г. шведом Елисеем Коетой. Завод выделывал столовую и аптекарскую посуду, первыми мастерами там были немцы, оказавшие большое влияние на развитие русской стекольной промышленности.

В 1668 году была начата постройка казенного завода в селе Измайлово под Москвой, который частично работал уже и на экспорт. Так, в Персию вывозили посуду «измайловского дела» – до 2000 кувшинов, графинов и мухоловок ежегодно.

Значительно быстрее шло строительство стекольных заводов в XVIII в. Особенно много в этом отношении сделал Петр I, который покровительствовал развитию стеклоделия, уничтожил пошлины на стеклянные изделия, выписывал немецких мастеров, посылал русских учиться за границу. По возвращении из заграничной поездки он построил казенный завод близ Москвы, на Воробьевых горах, который предполагали сделать образцовым стекольным заводом и одновременно школой для подготовки стекольных мастеров.

В 1720 г. был издан Указ «Об учреждении зеркальных заводов в Киеве». В царствование Елизаветы Петровны (1741–1761 гг.) около Москвы существовало уже шесть стекольных заводов.

В 1752 году было дано «позволение профессору М. В. Ломоносову завести фабрику для отделывания разноцветных стекол, бисера, стекляруса и других галантерейных вещей с привилегией на 30 лет». Среди вырабатывавшейся на заводе продукции было стекло для мозаичных работ («мусия»), из которого М. В. Ломоносов создал ряд картин, в том числе знаменитую «Полтавскую битву». После смерти Ломоносова завод перешел к его вдове и в 1798 г. закрылся.

В 1760 г. московский купец Мальцов получил дозволение устроить стеклянный завод для выработки хрустальной и стеклянной посуды, также зеркального, каретного и оконного стекла. Этот завод стал родоначальником известных впоследствии Мальцовских заводов.

Вплоть до середины XIX в. стекло варили в тиглях. В 30‑х годах XIX в. в России появились первые ванные печи для промышленного производства стекла.

В 1856 г. Фридрих Сименс изобрел регенеративную стекловаренную печь. В ней отработанные газы подогревают камеры предварительного нагрева, облицованные огнеупорными материалами. Как только эти камеры достаточно раскалятся, в них подают горючие газы и необходимый для их сгорания воздух. Возникающие при горении газы равномерно перемешивают расплавленное стекло, иначе перемешать тысячу тонн вязкого расплава было бы далеко не просто. Температура в регенеративной печи достигает 1600 °C. Позже такой же принцип был применен для плавки стали.

Современная стекловаренная печь – это печь непрерывного действия. С одной стороны в нее подаются исходные вещества, которые благодаря легкому наклону пода движутся, постепенно превращаясь в расплавленное стекло, к противоположной стороне (расстояние между стенками печи около 50 м). Там точно отмеренная порция готового стекла поступает на охлаждаемые валки. На всю длину стометрового участка охлаждения тянется стеклянная лента шириной в несколько метров. В конце этого участка машины режут ее на листы нужного формата и размера для зеркал или оконного стекла.

Следующим значительным этапом в развитии производства листового стекла был метод машинной вытяжки стекла, который разработал Эмиль Фурко в 1902 году. При этом способе стекло вытягивается из стекловаренной печи наружу через прокатные вальцы в виде непрерывной ленты и поступает в шахту охлаждения, в верхней части которой режется на отдельные листы. Машинный способ производства стекла был усовершенствован в дальнейшем в первой половине XX в. Из самых современных способов следует выделить так называемый метод Либбея‑Оуэнса и Питтсбургский метод.

Самым последним этапом в производстве стекла был запатентованный в 1959 году разработанный английским изобретателем Пилкингтоном флоат‑метод. При этом процессе, который можно приравнять к открытиям, стекло поступает из печи плавления в горизонтальной плоскости в виде плоской ленты через ванну с расплавленным оловом на дальнейшее охлаждение и отжиг. Огромным преимуществом флоат‑метода, по сравнению со всеми предыдущими методами, является, кроме всего прочего, более высокая производительность, стабильная толщина и бездефектность стекла, а также качество поверхности.

Среди твердых веществ неорганического происхождения (камень, металл) стекло занимает особое место. Отдельные свойства стекла сближают его с жидкостью. В нем не найти кристаллов. Не существует в нем и резкого перехода при какой‑то определенной температуре от жидкого состояния к твердому (или обратно). Расплавленное стекло (стекломасса) в большом интервале температур остается твердым. Если принять вязкость воды за 1, то вязкость расплавленного стекла при 1400 °C составляет 13 500. Если охладить стекло до 1000 °C, оно станет тягучим и в 2 млн раз более вязким, чем вода. (Например, нагруженная стеклянная трубка или лист со временем прогибаются.) При еще более низкой температуре стекло превращается в жидкость с бесконечно высокой вязкостью.

Главная составляющая стекол – диоксид кремния SiO 2 , или кремнезем. В наиболее чистом виде он представлен в природе белым кварцевым песком. Диоксид кремния кристаллизуется при переходе от расплава к твердому состоянию сравнительно постепенно. Кварцевый расплав можно охладить ниже его температуры затвердения, и он при этом не станет твердым. Существуют другие жидкости и растворы, которые также можно переохладить. Но только кварц поддается переохлаждению настолько, что теряет способность к образованию кристаллов. Диоксид кремния остается тогда «свободным от кристаллов», то есть «жидкообразным».

Перерабатывать чистый кварц было бы слишком дорого, прежде всего из‑за его сравнительно высокой температуры плавления. Поэтому технические стекла содержат лишь от 50 до 80 % диоксида кремния. Для понижения точки плавления в состав таких стекол вводятся добавки оксида натрия, глинозема и извести. Получения определенных свойств достигают добавками еще некоторых химических веществ.

Знаменитое свинцовое стекло, которое тщательно шлифуется при изготовлении чаш или ваз, обязано своим блеском присутствию в нем около 18 % свинца.

Стекло для зеркал содержит преимущественно дешевые компоненты, снижающие температуру плавления. В больших ваннах (как их называют стекловары), вмещающих более 1000 т стекла, сначала расплавляют легкоплавкие вещества. Расплавленная сода и другие химические вещества растворяют кварц (как вода поваренную соль). Таким простым средством удается перевести диоксид кремния в жидкое состояние уже при температуре около 1000 °C (хотя в чистом виде он начинает плавиться при гораздо более высоких температурах). К большой досаде стекловаров, из стекломассы выделяются газы. При 1000 °C расплав еще слишком вязок для свободного выхода газовых пузырьков. Для дегазации его следует довести до температуры 1400–1600 °C.

Открытие особой природы стекла пришло лишь в XX в., когда ученые во всем мире стали проводить крупномасштабные исследования атомарной и молекулярной структуры разных веществ посредством рентгеновских лучей.

Сейчас выпускают большое количество видов стекла. По назначению различают: строительное стекло (оконное, узорчатое, стеклянные блоки), тарное стекло, техническое стекло (кварцевое, светотехническое, стекловолокно), сортовое стекло и др.

Изделия из стекла могут люминесцировать под воздействием различных видов излучения, пропускать или поглощать ультрафиолетовое излучение.

Как, вы еще не читали? Ну, это зря…

Хоть выплавка стекла и была изобретена задолго до древнего Рима, настоящего успеха в этом ремесле добились именно они - римляне. Первое стекло появилось ещё из древних вулканов, когда двуокись кремния, содержащаяся в лаве, застывала - порождала собой крепкое и невероятно твёрдое стекло, которое называют обсидианом.

Есть несколько версий того, как человек изобрёл стекло . Первая легенда гласит, что, когда одно финикийское торговое судно попало в бурю, ему пришлось пришвартоваться на ближайшей пристани. Команда высадилась на песчаный берег, и для того чтобы подпереть чан с похлебкой решили использовать глыбы перевозимой соды, так как камней там не оказалось.

Утром, прибирая остатки костра, один из моряков заметил странный материал, не похожий на те, что он видел ранее. В золе лежали блестящие кусочки. Как утверждают древнеримские историки, так и было сотворено первое стекло - при помощи сплава соды и берегового песка.

Эта история передавалась из поколения в поколение, не подвергаясь ни единому сомнению. Так было ровно до тех пор, пока кое-кто не решил повторить опыт финикийских моряков. Как оказалось, жара от котла недостаточно, для сотворения необходимого сплава.

Другая легенда гласит, что стекло, совершено случайно изобрёл один древнеегипетский гончар . Однажды в примесь глины к изделию попала смесь песка с содой. Удивлению мастера не было границ, когда после обжига он увидел, что предмет получился не шероховатым, а покрытым гладкой пленкой. Можно считать, что это пленка и была первым в мире стеклом.

С тех пор мастер стал каждое изделие покрывать своим секретным материалом, добавляя различные примеси, чтобы выходил разный цвет окраски. Некоторые гончары подсмотрели, как это получается и стали пытаться сделать что-то подобное. Один мастер так небрежно смешал ингредиенты, что после плавки у него получился небольшой сгусток на изделии. Мастер, немного доработав образовавшийся из-за его невнимательности кусок, изготовил первое декоративное изделие из стекла.

Можно сказать, что истинными авторами стекла были именно древние египтяне . Самой древней стеклянной находке, обнаруженной на территории Египта, является зелёная бусина, возрастом около 5.5 тысяч лет.

Вскоре египтяне освоили ремесло стекловарения. Они начали изготавливать кубки, сосуды, вазы и многое другое. Варили его в глиняных чашах. Когда образовывалась вязкая, густая смесь - ей придавали нужную форму специальными инструментами. На лепку, мастеру отводилось не больше десяти секунд, ведь стекло практически моментально застывало. Поначалу, работа мастеров выглядела очень неуклюже. Большие и толстые стенки, неровная форма и неправильное строение сосуда, придавало ему совсем непривлекательный вид.

В древнем Риме, процесс изготовления стеклянных изделий подвергся значительному, но на первых взгляд очень простому усовершенствованию. Мастера догадались, что при помощи специальной трубки, они могут выдувать изделия - подобно мыльному пузырю. Мастер набирал комок жидкого стекла на конец трубки и постепенно выдувал его до тех пор, пока стенки пузыря не становились максимально тонкими. При помощи подручных инструментов, мастер придавал пузырю нужную форму. Так и получался кубок, ваза или другая его задумка.

Позже стали выдувать стекло в специальную металлическую форму с рисунком на внутренней стороне, который и отпечатывался на изделии, затем форму разбирали и извлекали готовое изделие.

С уверенностью можем сообщить, что работы римских мастеров могут поразить вас и сегодня. Они умели вложить один сосуд в другой, либо украсить изделие вторым слоем стеклянных полосок.

Не только это подверглось изменениям со времён древнего Египта. Римляне улучшили процесс стекловарения. Они пользовались настоящими стекловаренными печами, которые обкладывали камнем, в то время как в древнем Египте использовали глиняные горшки в качестве печи. В новых условиях, смесь, в самом деле, становилась жидкой, при более высокой температуре. Тогда же и выяснилось, что, если стекло нагревать до температуры свыше 1500 градусов, при застывании оно становится прозрачным.

Тяжело представить, сколько посуды было изготовлено с того времени, благодаря простому римскому изобретению - стеклодувной трубки. Оказалось, что если выдуть длинный и продолговатый пузырь, в котором отрезать дно и раскатать - то можно получить ровное и тонкое оконное стекло. Но оконное стекло научились делать только в 1330 году, благодаря французу Кокерею. Даже в наши дни, особо искусные изделия из стекла изготавливаются при помощи стеклодувной трубки, пришедшей из древнего Рима.

Мне нравится

36

В этой статье описывается история возникновения стекла и развития стекловарения в мире от времен Древнего Египта до наших дней. Особое внимание уделено методам производства оконного стекла , использовавшимся в различное время.

Происхождение стекла

Изготовление листового стекла началось около 2000 лет назад. Но до его появления уже существовали основные приемы работы с расплавленным стеклом и разнообразная техника изготовления несложных изделий из стекла в виде бус, сосудов и браслетов.

Возникновение древнего стеклоделия восходит примерно к III тыс. до н. э. К этому периоду древними мастерам создан новый материал – стекло. Создание стекла по масштабам открытия - колоссальное научно-техническое достижение, его появление в истории техники и культуры может быть сопоставлено с открытием металлов, керамики и металлических сплавов.

Как, где, когда и кто начал делать искусственное стекло? На этот вопрос существуют разные версии. Стекло – искусственный материал, который создан человеком, но известны и природные стекла - обсидианы, которые образуются в магматических расплавах при высоких температурах во время извержения вулканов и падение метеоритов. Обсидианы представляют собой полупрозрачные черные стекла, обладающие высокой твердостью, и коррозионной стойкость и использовались в древности в качестве режущего инструмента. Некоторые считают, что именно обсидианы толкнули человека на создание их искусственных аналогов, однако области распространения природных и искусственных стекол не совпадают. Наиболее вероятно, что представления о стекле развивались в тесной связи с изготовление гончарных изделий и металлообработкой. Возможно, на ранних стадиях стеклоделия древние мастера увидели аналогии в свойствах стекла и металлов, которое и определили технологические приемы обработки стекла. Признав стекло аналогичным металлу (пластичность в горячем состоянии, твердость в холодном), древние создали возможность перенести в стеклоделие приемы обработки металлов. Таким путем были заимствованы тигли для варки стеклянной массы, формы для отливки изделий, технологические приемы горячей обработки (литье, сварка). Этот процесс происходил постепенно, особенно на первых этапах, настолько различны по своей природе стекло и металл.

Наиболее ранняя «теория» происхождения стекла – предложена римским ученым Плинием Старшим в «Естественной истории»:

«Однажды, в очень далекие времена, финикийские купцы везли по Средиземному морю груз добытой в Африке природной соды. На ночлег они высадились на песчаном берегу и стали готовить себе пищу. За неимением под рукой камней обложили костер большими кусками соды. Поутру, разгребая золу, купцы обнаружили чудесный слиток, который был тверд как камень, горел огнем на солнце и был чист и прозрачен как вода. Это было стекло».

Рассказ этот мало достоверен, даже сам Плиний начинает его cловами «fama est…..» или «по слухам…», потому что образование стекла при температуре пламени костра на открытом пространстве произойти не может. Всего вероятнее предположение немецкого ученого Вагнера, который связывает появление стекла с получением металлов. В процессе плавления меди и железа образовывались шлаки, которые могли под действием тепла превращались в стекло. Сейчас трудно установить, как именно было изобретено стекло, но без сомнений это открытие было случайным.

Самые древние изделия имели только стекловидный слой на поверхности фаянса, и найдены в гробнице фараона Джосера (III династия Древнего царства в Египте, 2980-2900 г.г. до н.э). Образцы стекла в виде слитков, датируемые XXII-XXI вв. до н. э., обнаружены при раскопках в области Древнего Двуречья.

Стеклоделие в Древнем Египте и Месопотамии

Наиболее ранние археологически известные стекольные мастерские датируются серединой II тыс. до н. э. Необходимо отметить, что сначала был получен сам материал (стекло), а затем осознается его новизна, и раскрываются его свойства. Приемы обработки нового материала подбираются применительно к его свойствам: вытягивание, сгибание, накручивание. Лишь со временем были подобраны и приспособлены и другие приемы: литье, прессование, обкатка.

История стеклоделия начинается с изготовление бус. Новый материал нашел свое применение в непроизводственной сфере, и изделия из него приравнивались к ценностям благородных камней и самоцветов. К древнейшими изделиями из стекла считаются стеклянные бусы царицы Хатшепсут, которая правила Египтом в 1525-1503 гг. до н. э. и стеклянный кубок, имеющий иероглифическую надпись с именем фараона Тутмоса III, относящийся ко времени Нового царства.

К середине II тыс. до н. э. стеклоделие сложилось в основных чертах почти одновременно в разных очагах древнейших цивилизаций Египте и Месопотамии. Единственным источником, на основании которого можно судить о становлении и начальных этапах истории стекла и его происхождении являются готовые изделия: бусы, вставки, сосуды. Как считают ученые, бусы для египтян выполняли функцию амулетов.

Начиная с середины VIII в. до н. э. набор найденных находок расширяется и к бусам и сосудам прибавляются перстни, браслеты, ритуальная и туалетная посуда, которых стали находить не только в районе Средиземноморье, но и на Кавказе и Западной Европе. Значительно повышаются декоративность и сложность найденных изделий. Техника изготовления изделий усложняется, мастера наряду с формовкой, навивкой и литьем, освоили и другие приемы работы с расплавленным стеклом: резание, гравировку, шлифовку, полировку и прессование в формах, различных по конструкции и материалу. Технические приемы обработки стеклянной массы сопровождалось усложнением инструментария и оборудования мастерской.

Изобретение процесса выдувания стекла

К началу римского периода стеклоделием был накоплен весьма большой производственный опыт и знания, чтобы сделать подлинный переворот в области технологии изготовления изделий из стекла.

Первой «революцией» в стекловарении считается изобретение метода выдувания стекла. Процесс выдувания изделий из расплавленной стекломассы начался с важнейшего изобретения – стеклодувной трубки сирийскими мастерами между 27 г. до н. э и 14 г. н. э. С открытием процесса выдувания стеклянных изделий Сирия на целые сотни лет становится крупнейшим центром стеклоделия. Изобретение выдувания привело к рождению нового качества и составило основу не только древнего, но и современного методов изготовления стеклянной посуды, а впоследствии и оконного стекла

Выдувание – ранее вспомогательная операция, в римское время стало использоваться как самостоятельный прием. После набора стекломассы на стеклодувную трубку мастер выдувал исходную заготовку в деревянную форму и получал различные стеклянные полые изделия в виде кувшинов, банок, кубков флаконов. Наряду с простой посудой мастера выполняли и декоративные уникальные предметы, украшенные нитями и накладом из цветного стекла.

Первое оконное стекло

Первое оконное, по настоящему плоское стекло впервые появилось значительно позже, в Древнем Риме. Оно было обнаружено при раскопках Помпеи и датируется годом извержения вулкана Везувий, 79 г. н. э. Оконное стекло получали методом литья на плоскую каменную поверхность. Конечно, качество стекла при этом сильно отличалось от современного. Это стекло было окрашенным в зеленоватые тона и матовым (бесцветное стекло в то время изготавливать еще не умели), содержало большое количество пузырей, что говорило о низкой температуре варки, и было довольно толстым (около 8-10 мм). Но, тем не менее, это был первый случай применения стекла в архитектуре, что дало значительный толчок к дальнейшему развитию стекловарения и распространению стекла по всей Европе.

Краун процесс

2-я революция в стекловарении произошла приблизительно в начале II в., когда сирийские мастера изобрели совершенно новую для тех времен технологию производства плоского стекла – краун (crown) или как его в России называли лунный способ. Это идея возникла, возможно, при выдувании больших плоских тарелок. Стекло изготавливались методом выдуванием больших пузырей, которые на следующей стадии отделялись от стеклодувной трубки, и прикреплялась к другой трубке - понтии. После интенсивного вращения на понтии, исходная заготовка под действием центробежных сил утончалась и превращалась в плоский круглый диск (см. рис.). Диаметр этого диска мог достигать 1,5 м. Из него уже после охлаждения вырезали куски стекла квадратной и прямоугольной формы. Центральная часть диска имела утолщение – след от понтии, который назывался «бычьим глазом». Как правило, эта часть диска не использовалась и шла на переплавку, однако, в некоторых средневековых зданиях эти кругляшки до сих пор сохранились (см. рис.).

Эта технология позволяла получать стекло довольно хорошего для тех времен качества, практически без искажений. Неудивительно, что эта технология просуществовала вплоть до середины XIX века. Так, известный всем и один из старейших в мире производителей стекла - английская компания Пилкингтон (Pilkington) полностью прекратил использовать краун процесс только в 1872 г.

Однако существовала и проблема - ограничение по размерам. С помощью краун процесса невозможно было получить стекло большого размера. Поэтому на протяжении многих лет в разных странах Европы осуществлялись попытки усовершенствования этой технологии, что привело к созданию нового метода производства стекла – метода выдувания цилиндров.

Производства оконного стекла цилиндрическим способом

В целом этот метод был очень похож на краун процесс, но при этом стеклодув набирал стекло из горшка в несколько приемов и раздувал заготовку (пульку) в форму цилиндра при постоянном вращении. Для формования цилиндрической формы мастер раскачивал заготовку в специальной прямоугольной яме. После затвердевания заготовки, суженные концы отделяют специальным нагретым крюком. Затем внутри охлажденного цилиндра делают продольный разрез и выправляют в плоские листы в особых “правильных печах”, где цилиндры постепенно разогреваются до размягчения на плоских основаниях их глины и разглаживаются в лист деревянной чуркой, закрепленной на железный стержень. К концу XIX века для выдувания цилиндров стали использовать воздушные насосы, а вскоре появился и метод механического вытягивания цилиндров (см. рис.).

Применение более эффективного метода производства оконного стекла позволил увеличить размер листового стекла и снизить количество отходов стеклянного боя. Так, установленные в 1910 году на одной из английских фабрик Пилкингтон (Pilkington) воздушные машины американского инженера Джона Любберса (John H. Lubbers) позволили получать стеклянные цилиндры длиной до 13 м и диаметром до 1 м.

Производство оконного стекла методом вытягивания из расплава

Уильям Кларк из Питтсбурга первый предложил способ производства листового стекла вытягиванием со свободной поверхности расплав. В 1857 г. он представил английский патент, согласно которому, формование плоского листа осуществляется медленным вертикальным вытягиванием затравки с поверхности расплава. В течение последующих 50 лет старались решить основную проблему – сужение ленты стекла при вытягивании, но все попытки были неудачными.

В 1871 году бельгийский изобретатель Ф.Вэллин (F.Vallin) получил французский патент (№ 91787) на производство оконного стекла механическим вытягиванием стекла. Для непрерывной подачи расплава он предложил систему горшков, которые связаны между собой трубкой, так что стекломасса из одного горшка поступала в другой. В последний большой овальный горшок, который был заключен в трубу, опускалась металлическая пластина (затравка). Формование плоского листа происходило при движении этой пластины вверх. В трубе также располагались по бокам стекла воздушные трубки с отверстиями для охлаждения стекла. Лист стекла поддерживался роликами, покрытыми асбестовой тканью. Вытягивание стекла может происходить в двух направлениях: вертикальном и горизонтальном. В последнем случае предусматривался специальный металлический валок. Вэллин был гениальным изобретателем и предложил практически все основные элементы механического вытягивания, которые в 20 столетии будут применяться во всех способах вытягивания стекла. В то время, когда ванные печи были неизвестны, он представил систему стекловаренных горшков, в которых осветленная стекломасса поступала снизу по трубкам из одного горшка в другой, до основного, из которого происходило вытягивание стекла. Эта система непрерывной подачи расплава стала основой появления ванных стекловаренных печей. В 1890 году Вэллин основал в Гифорсе компанию по производству оконного стекла механическим вытягиванием.

В 1905 году бельгийский инженер Эмиль Фурко (Emile Fourcault) предложил свой способ вертикального вытягивания стекла. При этом старейшем способе (ВВС) используется шамотная лодочка, из щели которой под действием гидростатического давления вытекает постоянный поток стекла. Скорость вытягивание можно регулировать глубиной погружения лодочки. Лента стекла из лодочки поступала в шахтную камеру, где с двух сторон находятся водо-охлаждаемые трубки, и далее по роликам поступала в печь отжига. Для предотвращения сужения ленты по краям ленты были установлены бортоформующие ролики и охлаждаемые трубки. Толщина ленты стекла определялась скоростью вытягивания и температурой в зоне вытяжки («луковицы»). Первые машины Фурко для вытягивания листового стекла были установлены в Бельгии и Чехии в 1913 году. Производительность 11 машин, установленных на одной ванной печи, составляла 250 тонн стекла в день.

Процесс вытягивания стекла позволил производить дешевое оконное стекло с огненно-полированными поверхностями Основной дефект тянутого стекла появляется при формовании (вытягивании) и связан с нарушением плоскостности стекла. Такие нарушения приводят к оптическому эффекту линзы и искажению изображения. Тянутое (машинной выработки) оконное стекло широко применялось в строительстве для остекления окон и теплиц.

Производство оконного стекла методом литья и шлифования

Как уже говорилось выше, и краун процесс и метод выдувания цилиндров, да и метод ВВС имели ряд недостатков, связанных либо с наличием оптических дефектов и искажений, либо с невозможностью получить листы стекла большого размера. Поэтому как альтернатива с начала XIX века в Европе использовался также еще один способ производства методом литья и последующего отжига литого прокатного стекла. В нем горшок с расплавленным стеклом выливался прямо на разливочный стол и прокатывался роликами. Для отжига применялась специальная печь с несколькими рядами полок, позволяющая увеличить загрузочную мощность. Прокатное стекло могло быть изготовлено любого требуемого размера и толщиной 3-6,5 мм. Этим методом изготавливали цветное и бесцветное узорчатое стекло, а также большие листы неполированного оконного стекла. Особой популярностью пользовалось узорчатое цветное стекло для остекления окон в церквях и соборах.

В дальнейшем с появлением потребности в более качественном стекле на финальном этапе стали применять абразивную обработку поверхностей стекла. В то время это был трудоемкий, длительный и многоступенчатый процесс, который включал перемещение горшка с расплавом стекла, отливку и раскатку в лист, отжиг, шлифовку и полировку. Время обработки стекла составляло около 17 часов.

В начале XX века рост автомобильной промышленности стимулировал развитие более эффективных высокопроизводительных методов производства полированного стекла. Одним из пионеров этого метода была также компания Пилкингтон (Pilkington), которая в 1923 году совместно с компанией Форд Моторс разработала и запустила непрерывный процесс производства прокатного стекла. Расплав стекла плавился в ванной печи и через сливное устройство непрерывным потоком проходил через водоохлаждаемые валы и прессовался до заданной толщины. Основная проблема заключалась в получении качественного расплава в ванной печи. В 1925 году этот метод был дополнен машиной для односторонней шлифовки и полировки. Следующим шагом к автоматизации производства была разработка машин для двухсторонней шлифовки и полировки стекла. После долгих экспериментов и трудных сборочных работ первая поточная линия производства полированного стекла была запущена на фабрике Пилкингтон в Донкастере (Великобритания) в 1935 году. Непрерывная лента стекла длиной 300 м двигалась со скоростью 66 м/час и обрабатывалась одновременно с двух сторон огромными плоскими шлифовальными дисками. Введение этой технологии явилось наиболее значительной разработкой в длинной истории производства полированного стекла.

Более дорогое полированное стекло обладало хорошим оптическим качеством, и с успехом использовалось для остекления зданий, витрин, транспорта, изготовления зеркал. Но процесс производства полированного стекла всегда отличался большой энергоемкостью, высокими операционными и капитальными затратами. Отходы стекла при шлифовке и полировке доходили до 20%. Так, например, производственная линия двухстороннего непрерывного шлифования и полировки компании Пилкингтон (Pilkington) в Коули Хилл (Великобритания) в 1944 году, включая стекловаренную печь, лер, станки для шлифовки и полировки растягивалась на более чем 430 м. Современники замечали с гордостью или сожалением, что производственная линия была на 21 м длиннее самого большого в то время океанского лайнера «Queen Mary».

К середине XX века назрела необходимость использования новых более простых и дешевых методов производства высококачественного стекла.

Переход на новые способы производства оконного стекла – флоат-процесс

Заслуга создания революционного способа производства полированного стекла (флоат процесс) принадлежит Сэру Аластару Пилкингтону (Alastair Pilkington).

Лайонел Александр Бетин (Аластар) Пилкингтон родился в 1920 году, после окончания школы в Шерборне поступил в Тринити Колледж в Кембридже, где получил свою первую научную степень в области механики. Во время войны он покинул университет и поступил на службу в Королевскую артиллерию. Участвовал в военных действиях в Греции и на Крите. После освобождения из плена в конце войны, он вернулся в Кембридж для продолжения учебы и решил продолжить карьеру как гражданский инженер. В марте 1947 году он был назначен техническим помощником на фабрике листового стекла Пилкингтон, а через два года выполняет обязанности производственного менеджера на фабрике в Донкастере. В 1952 году Аластар возвращается в Сент-Хеленс, и под его руководством начинаются экспериментальные работы над разработкой флоат процесса. В результате первых экспериментов, он предложил для формования и транспортировки ленты стекла использовать расплав металла. В 1953 году на первой опытной установке был изготовлен образец флоат-стекла (float-glass) шириной 300 мм. В 1955 году на новой экспериментальной установке было получено флоат-стекло шириной 760 мм, и правление Пилкингтон принимает смелое и рискованное решение о строительстве производственной флоат линии (float-line) шириной 2540 мм. Компания надеялась на успех, но в тоже время понимала, что в случае неудачи финансовые потери будут составлять миллионы фунтов. С другой стороны, успешный запуск линии гарантировал значительный и революционный скачок в технологии листового стекла за всю длительную историю производства стекла.

Производственная линия, работающая по флоат-методу, была введена в Коулей Хилле (Великобритания) 6 мая 1957 года. Многие в то время не верили в новый процесс, и говорили, что эта линия не произведет даже 1 m² стекла. Только через 14 месяцев было получено первое качественное флоат-стекло (float-glass) толщиной 6,5 мм, и 20 января 1959 года компания Пилкингтон официально опубликовала пресс-релиз, в котором представила флоат-процесс следующими словами:

«Флоат-процесс является наиболее фундаментальным, революционным и важным достижением в производстве стекла в 20 столетии»

В соответствии с разработанной компанией Пилкингтон (Pilkington) флоат-способом стекломасса из студочного бассейна при температуре 1100°С непрерывной лентой поступает из стекловаренной печи на поверхность расплавленного олова. Лента выдерживается при достаточно высокой температуре для удаления всех дефектов и неровностей на поверхности стекла. Так как поверхность расплавленного металла является идеально ровной поверхностью, то стекло приобретает “огненно-полированную” блестящую поверхность, которая не нуждается в дальнейшей шлифовке и полировке. При проведении экспериментов установлено, что расплавленная стекломасса не растекается бесконечно на поверхности расплавленного олова. Когда силы тяжести и поверхностного натяжения уравновешиваются, лента приобретает равновесную толщину около чуть меньше 7 мм. Для получения ленты стекла различной толщины были созданы методы, основанные на регулировании вязкости стекла в зоне формования и величины растягивающего усилия. Если необходимо получить толщину ленты стекла больше 7 мм, то ее сжимают несмачивающими бортовыми ограничителями.

В начале работе возникла проблема выбора расплавленного металла, который должен находиться в жидком состоянии в пределах температурного интервала от 600 до 1050°С, иметь низкие значения давления паров, а величина плотности должна быть выше, чем стекла. Исследования показали, что всем этим требованиям соответствует олово, которое почти не взаимодействует со стеклом, и является вполне доступным и дешевым продуктом. Но олово при высоких температурах окисляется кислородом с образованием оксидных соединений. Поэтому, чтобы исключить окисление поверхности расплава олова, во флоат-ванне необходимо создавать инертную атмосферу азота с малой добавкой водорода. После формования лента стекла охлаждается до 620°С и транспортируется в печь отжига.