В отделение Берлинского музея, посвящённом древнеегипетской культуре, как величайшее сокровище, хранится одинокая зеленоватая бусина, диаметром около 9 мм. Невзрачная с виду, она действительно является очень ценным музейным экспонатом. Это - древнейшее известное современным учёным изделие из стекла. Предполагают, что она была изготовлена около 5500 лет назад.
Пересказанная древнеримским учёным Плинием легенда приписывает изобретение стекла финикийским купцам, которые везли соду из Египта в Месопотамию и решили заночевать на песчаном берегу. Привезенная сода смешалась с песком и попала в разведенный купцами костёр, а поутру финикийцы обнаружили среди остывших углей кусочки невиданного до сих пор вещества.
Кое-кто высказывал сомнение в достоверности этой легенды, но как бы там ни было, в старейших центрах человеческой цивилизации - Междуречье Тигра и Евфрата, а также долине Нила стекло было хорошо известно и довольно широко употреблялось уже в 3 тысячелетии до н. э. С незапамятных времён стеклянные изделия встречались и в финикийских города на восточном побережье Средиземного моря.
Древнейшее стекло выплавляли на открытом огне в глиняных мисках при довольно низкой температуре. Спекшиеся куски стеклянной массы бросали раскалёнными в воду, отчего они растрескивались на пластины, так называемые фритты. Потом фритты растирали в пыль жерновами и снова плавили. При археологических раскопках древних и средневековых стеклянных мастерских, как правило, находят две печи, одну для предварительной плавки, другую для плавки фритт.
Полученное старинным способом, на открытом огне вещество выходило мутным, вязким и трудно поддающимся формовке. Оно было пригодно только для изготовления мелких предметов: бусин, амулетов, грубоватых мелких статуэток. Позже из стекла начали делать небольшие флаконы для благовоний. Техника выдувания тогда ещё не была известна, полые сосуды изготовлялись следующим способом: укреплённую на металлическом стержне глиняную или песчаную форму многократно окунали в расплавленную стеклянную массу, затем катанием и трением поверхность выглаживали, а сердечник после охлаждения тщательно выскребали. Старейший из сохранившихся сосудов, изготовленных таким способом, – чаша фараона Тутмоса III, хранящаяся ныне в Мюнхенском музее. Она датируется 1450 г. до н. э. Первая известная учёным письменная инструкция по производству стекла была создана примерно в 650 г. до н.э. Это – таблички с указаниями, как делать стекло, находившиеся в библиотеке ассирийского царя Ашурбанипала (669 – 626 гг. до н.э.).
На рубеже новой эры в стеклоделии произошла революция. В восточных провинциях Римской империи начали строить высокотемпературные стеклоплавильные печи, что позволило выплавлять стеклянную массу значительно более высокого качества, в частности, получать привычное нам прозрачное, бесцветное стекло. Тогда же в древнем финикийском городе Сидоне, была изобретена техника выдувания стекла с помощью трубки. Это дало возможность изготавливать прозрачные тонкостенные сосуды самой разнообразной формы.
Стеклодувная трубка дожила до наших дней не претерпев значительных изменений. Она представляет собой полый металлический стержень длиной 1 - 1,5 м, на одну треть обшитую деревом. Кроме этого важнейшего инструмента, мастер нуждается в металлических ножницах для отрезания стеклянной массы и прикрепления её к трубке, а также длинных пинцетообразных клещах для вытягивания и формования.
В правление императора Октавиана Августа (1-ая половина I в. н. э.) развивавшееся ранее лишь в восточных провинциях искусство стеклоделия распространяется по всей огромной империи. Мастерские устраивают в Италии, Испании, Галлии, Британии и Германии.
В обиход римлян начинают прочно входить застеклённые окна и стеклянная посуда. Конечно, стекло в Древнем Риме не такой дешёвый и широко употребляемый материал, как в наши дни, но всё же оно довольно доступно. Средней зажиточности гражданин может себе его позволить."Беден тот, чье жилище не украшено стеклом" - утверждал знаменитый римский оратор Цицерон. Со временем в западной части империи возникли собственные знаменитые мастерские. Своими стеклоделами прославились Галлия и Рейнская область.
Нашествия варварских племён и распад Римской империи V в. н. э. повлекли за собой упадок многих наук и ремёсел. Не стало исключением и стеклоделие. В средние века многие рецепты известные в древности были либо полностью утрачены, либо оставались достоянием немногих посвящённых - потомственных мастеров или алхимиков, нередко имеющих репутацию колдунов. Они не торопились делиться секретами ремесла, поэтому стеклянные изделия стали предметами роскоши.
В IX в. папа Лев IV по не вполне понятным соображениям издал запрет на изготовления из полого стекла церковной утвари и применение стеклянных сосудов в литургических целях. Стекло представлялось ему то ли слишком светским материалом, то ли вовсе порождением языческого, полученного от лукавого знания. Папский эдикт способствовал дальнейшему упадку художественного стеклоделия на Западе, ведь церковь была одним из главных заказчиков на произведения различных искусств.
Вместе с тем, многие секреты античного стеклоделия пережили Тёмные века именно благодаря христианским монахам, которые бережно переписывали римские трактаты о различных ремёслах. Содержание труда Плиния о стекле было передано в «Этимологии» Исидора Севильского, епископа и святого, жившего в VII в. н. э. Множество древних и восточных рецептов, а также поэтические легенды о стеклоделах, содержится в «Записках о разных искусствах» монаха Теофила (X-XI вв.). Но рецепты, во-первых, оставались достоянием немногих, а во-вторых, даже у счастливых обладателей драгоценных книг не всегда хватало практических навыков для успешного осуществления содержащихся в них советов.
Парадоксально, но именно низкому уровню стеклодельного мастерства обязан своим появлением ярчайший вид искусства средних веков - искусство создания оконных витражей.
Мастерам раннего средневековья, как правило, не удавалось получить достаточно большой прозрачный и равномерно окрашенный лист стекла. Они довольствовались небольшими пластинками. При этом, плохо зная свойства стеклянной массы, стеклоделы редко могли добиться заранее задуманного цвета. Прозрачные пластинки обычно получались разноцветными. Их вставляли в окно, соединяя свинцовыми перемычками. Получалось нечто вроде мозаики, и естественной была мысль начать выкладывать из стёклышек цветные узоры.
Первые оконные узоры были геометрическими, заимствованными из модных тогда тканей. Позже стали создавать целые картины, фигурные композиции.
В упоминавшемся выше эдикте Льва IV речь шла лишь о запрете использования стеклянных сосудов для литургии. Папа не распространял своего предубеждения на оконные стёкла или не счёл нужным об этом упомянуть. Со временем вошло в обычай украшать окна церквей сценами из Ветхого и Нового Завета. По мере развития готического стиля роль витражей в европейской культовой архитектуре постоянно возрастала. В XIII - XV вв. сложнейшие многофигурные композиции, образованные кусочками разноцветного стекла, занимают чуть ли не всё пространство стен между опорами громадных соборов. Так общая площадь витражей знаменитого Шартрского собора превышает 2 000 кв. м, диаметр круглых окон-роз составляет 13 м.
«Эти огромные круги света, эти огненные колёса, которые мечут молнии – одна из причин красоты Шартрского собора»,- писал о шартрских «розах» французский историк искусств Маль.
Такое круглое окно-витраж, получившее название «роза» и ставшее классической деталью готической архитектуры, впервые было, по-видимому, изготовлено именно в Шартре по заказу короля Людовика IX Святого и его супруги Бланки Кастильской. На витражах этой первой «розы» изображены сцены из земной жизни Богоматери, картины Страшного суда и гербы Франции и Кастилии.
А вот ещё одно описание витражей Шартрского собора: «Когда солнце горячо, плиты пола и поверхность столбов покрываются огненными, ультрамариновыми и цвета граната пятнами, растушеванными на зернистой поверхности камня, как от прикосновения пастели. В серую погоду вся церковь наполняется голубоватым мерцанием, придающим большую глубину перспективе, сводам - больше таинственности».
В зрелое средневековье мастерство и знания тех, кто по своей воле умел придавать стеклу различные оттенки ценилось очень высоко. Лишь в XV в. палитра западноевропейских витражей обогатилась жёлтой краской, а известный римлянам секрет очень красивого рубиново-красного стекла (так называемый «золотой рубин») только в XVII в. сумел воссоздать знаменитый алхимик Иоганн Кункель. Причём, он унёс в могилу тайну этой красоты, оставив записку такого содержания:
«Так как этот секрет стоил мне больших трудов, стараний и забот, то пусть никто не сочтёт дурным, что я не делаю его сейчас достоянием всех».
Древние рецепты стеклоделия лучше сохранились на востоке в Византии, а также в занимавшей как бы промежуточное положение между Востоком и Западом Венецианской республике. Последней суждено было стать знаменитым на весь мир центром художественного стеклоделия, не утратившим своих позиций по сей день.
У истоков прославленного венецианского стеклоделия стояли монахи-бенедиктинцы. В конце X - начале XI вв. они наладили здесь производство сравнительно незатейливых фляг для вина. Позже искусство городских мастеров развивалось и оттачивалось. Новый импульс к развитию местное стеклоделие получило после 1204 г. Тогда из захваченного крестоносцами Константинополя бежало множество талантливых ремесленников, знатоков старинных секретов. Значительная их часть осела в Венеции.
Чаша из венецианского стекла. Вторая половина XVI в.
Во второй половине XIII ст. появляется абсолютно оригинальная венецианская тонкостенная посуда и стеклянная бижутерия. Вскоре после этого производство и продажа стеклянных изделий были взяты по жёсткий контроль властями Венецианской республики и стали государственной монополией. В конце того же столетия был издан указ, предписывающий всем стекольным заводам переехать на остров Мурано. Профессиональные секреты стеклоделов приобрели статус государственной тайны, их выдача каралась, как измена республике.
Венецианцы умели химически окрашивать стекло примесями меди, кобальта и золота, с помощью жжёной кости создавали очень красивое опаловое стекло. В XVI в. вся Европа сходила с ума по привозимым из Венеции драгоценным изделиям из так называемого льдистого или льдяно-цветочного стекла. В процессе изготовления раскалённую заготовку погружали в холодную воду, отчего на поверхности появляется сеть мелких трещинок, а стекло мутнеет. Затем процесс выдувания продолжают, в результате чего острые края трещинок заглаживаются. Получается стеклянный сосуд, украшенный неповторимым узором.
Уже в конце XIII в. в Венеции начали изготавливать стёкла для очков. А в XVI в. на острове Мурано изобрели зеркальное стекло. Прежде в качестве зеркала использовали шлифованный металл либо горный хрусталь. Такие зеркала были далеки от совершенства. Стеклоделы Мурано наносили на оловянную пластину очень тонкий слой ртути, а затем покрывали его слоем прозрачного стекла. Этот метод сначала составлял тайну обитателей стеклянного острова, но затем постепенно распространился по Европе. В XIX в. ртуть заменили серебром, что обеспечило ещё более высокое качество.
Венеция была самым прославленным, но не единственным в Европе городом, где трудились искусные мастера-стеклоделы. Знаменитые уже в средние века центры стеклоделия имелись в Богемии и Германии. Замечательный немецкий сказочник Вильгельм Гауф в одной из своих сказок, основанных на народном фольклоре, приводит описание Стеклянного Человечка - доброго духа или волшебника, покровителя стеклоделия:
«И в ту же минуту он увидел под корнями старой ели крошечного старичка в черном кафтанчике, в красных чулочках, с большой остроконечной шляпой на голове. Старичок приветливо смотрел на Петера и поглаживал свою небольшую бородку - такую легкую, словно она была из паутины. Во рту у него была трубка из голубого стекла, и он то и дело попыхивал ею, выпуская густые клубы дыма.
Не переставая кланяться, Петер подошел и, к немалому своему удивлению, увидел, что вся одежда на старичке: кафтанчик, шаровары, шляпа, башмаки - все было сделано из разноцветного стекла, но только стекло это было совсем мягкое, словно еще не остыло после плавки».
Постепенно стекло занимало всё более прочные позиции в повседневной жизни. В XVII в. в Западной Европе научились делать привычные нам прямоугольные оконные стёкла. Для этого изготавливали стеклянный цилиндр, разрезали его в продольном направлении и аккуратно растягивали.
Приблизительно в это же время вино впервые стали продавать в стеклянных бутылках. В 1661 г. англичанин Джон Колнет запатентовал винную бутылку и извлёк из этого немалую прибыль. Бутылка Колнета была сделана из темного, крепкого и тяжелого стекла. Тело было шарообразным, а дно слегка приплюснуто для устойчивости. Вокруг горлышка, на несколько сантиметров от конца, располагалось кольцо для упрочнения, а также, чтобы удерживать веревку, которая фиксировала пробку. В последующие 30-40 лет, форма бутылки стала более цилиндрической, а горлышко короче. Новое изобретение произвело революцию в торговле вином, стремительно распространяясь по европейским странам. До этого новшества, бутылки никогда не продавались с их содержимым. Это была домашняя посуда. Подобно чашкам и тарелкам бутылки постоянно мылись и заново использовались.
Во второй половине XVIII в. стеклоделие из «тайного знания» наконец превратилось в науку в современном смысле этого слова, дисциплину на стыке физики и химии. В этом немалая заслуга светила российской науки Михаила Васильевича Ломоносова.
В 1748 г. благодаря усилиям Ломоносова при Академии была открыта научно-исследовательская Химическая лаборатория. Здесь учёный провёл более 4-х тысяч опытов, разрабатывая день за днём, месяц за месяцем технологию цветных стёкол - прозрачных и непрозрачных. Работы проводились на чрезвычайно высоком методическом уровне: строго соблюдалось единообразие условий опытов - при изучении качественного влияния какого-либо одного фактора, соблюдались все меры, чтобы действие остальных технологических параметров эксперимента оставались постоянными. Соблюдалась строгая количественная дозировка компонентов, с точностью до 1 грана (0,0625 г). Полученные образцы хранились в строгой системе в специальных пронумерованных ящиках.
Ища поддержки и субсидий для развития своих исследований Ломоносов создал уникальное литературное произведени: весьма объёмную (3 тысячи слов) поэму озаглавленную «Письмо о пользе Стекла к высокопревосходительному господину генералу-поручику действительному Ея Императорскаго Величества камергеру, Московскаго университета куратору, и орденов Белаго Орла, Святаго Александра и Святыя Анны кавалеру Ивану Ивановичу Шувалову, писанное в 1752 году» .
В середине 50-х годов Михайло Васильевич основал на пожалованных казной землях в деревне Усть-Рудица близ Ораниенбаума стекольный завод, существеннейшей частью которого была химическая лаборатория. Параллельно он занимался общей физической теорией цвета. В числе прочего ему удалось заново открыть и сделать наконец всеобщим достоянием секрет «золотого рубина», столь тщательно оберегаемый Кункелем.
Урановый графин, изделия в технике "золотой рубин", алмазная грань
Фото: img-fotki.yandex.ru
Итак, в течение XVIII в. была подробно разработана методика получения стеклянных масс, имеющих самые разнообразные свойства. Ознакомится с рецептами мог каждый, кто имел соответствующее образование.
Во второй половине XIX в. производство стекла начали механизировать. Основой для механизации послужила созданная в Германии Сименсом в 1870 г. первая непрерывно действующая стекловаренная ванная печь. Вскоре появились стеклоформующие машины для выдувания банок, бутылок, стаканов, колб электроламп. В конце века по способу, предложенному в Англии Любберсом и Чемберсом, было налажено механизированное производство выдувных стеклянных цилиндров, которые затем разглаживали в листы оконного стекла. В 1902 г. бельгиец Эмиль Фурко получил патент на механизированный способ вытягивания непрерывной ленты стекла из стекломассы в ванной печи с применением специального огнеупорного поплавка (лодки). Современный агрегат для изготовление бутылок работает днём и ночью и в течении суток производит 200 тысяч изделий.
Механизация сделала стекло одним из самых дешёвых и обыденных материалов, но художественное стеклоделие, пережив некоторый упадок в конце XIX в., отнюдь не кануло в прошлое, а пришло к новому расцвету, сохранив в употреблении старые добрые инструменты: стеклодувную трубку, ножницы и клещи, и в то же время, активно используя новые технологии.
Основным стеклообразующим веществом, является кварцевый песок, он же диоксид кремния SiO 2 . Стекло можно получить, используя только это компонент, но для его выплавки нужна труднодостижимая температура, более чем 2000°С. Веществом, позволяющим снизить температуру плавления, может служить карбонат натрия, то есть сода. При нагревании происходит реакция разложения.
Na 2 CO 3 →Na 2 O + СO 2
Образовавшийся оксид натрия, при температуре выше 700°С, переходит в расплавленное состояние и растворяет в себе диоксид кремния.
Для придания стеклу стойкости к воздействию влаги, вводят стабилизирующий компонент, - оксид кальция, который является продуктом термического разложения известняка, добавляемого в состав на начальном этапе.
CaCO 3 → CaО + CO 2
При остывании расплава образуется сложное силикатное соединение.
Na 2 O: CaO: 6SiO 2
Это так называемое содовое стекло. Различают ещё два основных вида стекла, несколько отличающихся своими свойствами: калийно-известковое стекло
K 2 O: CaO: 6SiO 2 ;
калийно-свинцовое стекло
K 2 O: PbO: 6SiO 2 ;
В этих последних случаях вместо соды используют поташ - K 2 CO 3.
Поташное стекло более тугоплавкое и менее пластичное чем содовое, но зато отличается ярким блеском. Свинцовое стекло, получаемое заменой окиси кальция окисью свинца, мягкое, легко плавится и отличается особенно сильным блеском и высоким коэффициентом светопреломления. При этом оно довольно тяжёлое. Это - идеальный материал для художественной резьбы по стеклу.
Различную окраску задают примеси, содержащиеся в исходных компонентах, или специально добавляемые. Небольшое включение кобальта придаёт стеклу красивый густо-синий оттенок, наличие хрома делает его ярко-зелёным, урана - лимонно-жёлтым. Очень красивый жёлтый цвет получается при использовании коллоидного серебра. В рубиново-красный цвет стеклянную массу можно окрасить, добавив в неё коллоидное золото, а при определённых условиях, более дешёвую медь. С помощью меди можно получить также бирюзовые тона. Соединения железа, в зависимости от концентрации и температурных условий придают стеклу зеленоватый, желтоватый или красновато-бурый оттенок. Именно железистые примеси окрашивают в привычные нам цвета обычную пивную бутылку. Даже небольшие, вроде бы незначительные неточности в рецептуре могут существенно повлиять на конечные свойства получаемого вещества.
Итак, с химическим составом стекла всё более-менее ясно, чего не скажешь о его структуре. Ставший таким привычным и обыденным материал до сих во многом составляет загадку для физиков. На сегодняшний момент не существует общепризнанной, удовлетворяющей всех теории структуры стекла.
Любопытствующих принято удивлять сообщением, что с физической точки зрения стекло является жидкостью, просто очень вязкой. Обычно эта новость производит на свежего человека ошеломляющее впечатление. Однако это не совсем верно. Стекло, безусловно, не является настоящим твёрдым телом, таким как лёд или идентичный стеклу по химическому составу, но не по структуре горный хрусталь, так как не имеет кристаллической решётки. Но и от классической сверхвязкой жидкости, такой, например, как дёготь, его строение отличается. Сверхвязкие жидкости, какими бы сверхвязкими они не были, через какое-то время оплывают, деформируются. Стекло с течением времени подвержено очень медленной кристаллизации, отчего, как правило, стаёт мутным и пористым. Процесс этот может растянуться на тысячелетия.
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Sp-force-hide { display: none;}.sp-form { display: block; background: #ffffff; padding: 15px; width: 960px; max-width: 100%; border-radius: 5px; -moz-border-radius: 5px; -webkit-border-radius: 5px; border-color: #dddddd; border-style: solid; border-width: 1px; font-family: Arial, "Helvetica Neue", sans-serif; background-repeat: no-repeat; background-position: center; background-size: auto;}.sp-form input { display: inline-block; opacity: 1; visibility: visible;}.sp-form .sp-form-fields-wrapper { margin: 0 auto; width: 930px;}.sp-form .sp-form-control { background: #ffffff; border-color: #cccccc; border-style: solid; border-width: 1px; font-size: 15px; padding-left: 8.75px; padding-right: 8.75px; border-radius: 4px; -moz-border-radius: 4px; -webkit-border-radius: 4px; height: 35px; width: 100%;}.sp-form .sp-field label { color: #444444; font-size: 13px; font-style: normal; font-weight: bold;}.sp-form .sp-button { border-radius: 4px; -moz-border-radius: 4px; -webkit-border-radius: 4px; background-color: #0089bf; color: #ffffff; width: auto; font-weight: 700; font-style: normal; font-family: Arial, sans-serif;}.sp-form .sp-button-container { text-align: left;}
К атегория: Стекольные материалы
Краткий очерк истории стекла в России
При рассмотрении возможности использования стекла в строительстве и способов его изготовления необходимо хотя бы кратко познакомиться с историей стекла и применением его в сооружениях прежних эпох.
Стекло является одним из материалов, применяемых с древнейшгх времен: чистое стекло в виде отлитого амулета цвета насыщенной лазури встречается приблизительно за 7000 лет до нашей эры.
Прозрачное стекло появилось значительно позднее и встречалось сравнительно редко. Стекло шло преимущественно для изготовления всевозможных украшений; трудность изготовления и обработки прозрачного стекла привела к тому, что стоимость изделий из такого стекла мало отличалась от стоимости драгоценных камней. Для изготовления пустотелых сосудов и небольших ваз стекло начало применяться позднее. Способ производства этих ценных предметов передавался из поколения в поколение.
Изобретение стеклодувной трубки относится к числу великих открытий человечества. Это открытие превратило стекло из предмета роскоши в предмет широкого потребления и позволило создавать множество различных стеклянных изделий.
Стеклодувная трубка представляла собой пустотелую железную трубку, снабженную с одной стороны головкой в процессе выдувания того гаи иного изделия рабочий погружал в расплавленную массу стекла головку трубки, на которую прилипало некоторое количество расплавленного стекла, обладающего высокой вязкостью. Вдуванием через мундштук воздуха образовывалась стеклянная колба, которая постепенно путем встряхивания и вращения, а также при помощи простых инструментов и подогревания остывающей массы стекла, превращалась в полый сосуд почти строго симметричной формы. Этим способом, который применялся в течение многих столетий, изготовлялись и изящные стеклянные изделия.
Рис. 1. Расписанные стекла в церкви Покрова Богородицы
До последнего времени господствовало убеждение, что зарождение -стекольного производства на Руси относится к XVII в. Однако произведенные Академией наук СССР исследования развития ремесел в древней Руси показали, что стеклянные изделия, обнаруженные в курганах X-XII вв., являлись не привозными (как это предполагали ранее), а изготовлялись на месте1. Это подтверждают результаты раскопок в Киеве, доказавшие, что в Киевской Руси имелись стеклоделательные мастерские.
Стеклянные браслеты и перстни являются распространенными находками в древнерусских городах. Тысячи обломков браслетов и перстней, находимых при раскопках, - свидетельство массового их изготовления. Есть основания предполагать, что эти стеклянные изделия появились в X в. Браслеты изготовлялись из стеклянных жгутов, сложенных кольцом в горячем состоянии и сваренных в месте скрепления концов. При раскопках городов (особенно южных) в слоях, относящихся к XI-XIII вв., были ьайдены стеклянные бокалы стандартной формы, что также подтверждает правильность предположения о массовом их изготовлении. Эти бокалы были изготовлены дутьем.
До последнего времени стеклянные бусы, обнаруживаемые при раскопках курганов в большом количестве, считались доказательством широких внешнеторговых связей древней Руси, так как техника изготовления бус не была здесь, якобы, известна. Однако это предположение неосновательно, поскольку техника изготовления стеклянных бус не сложнее, чем техника изготовления перстней и браслетов.
Производство стеклянных изделий следует считать городским ремес—лом, которое получило распространение в некоторых городах Руси. Широкое развитие стекольного производства в древней Руси опиралось на имевшиеся местные богатые запасы сырья, необходимого для изготовле ния стеклянных изделий различных сортов и цвета. Составные материалы в виде тонкого речного песка, поташа (из золы растений), поваренной соли и извести имелись на Руси в неограниченном количестве.
Окрашивание стекла производилось при помощи окиси меди (зеленый цвет), окиси меди с добавкой глины (синевато-зеленый цвет), серы и угля (желтый цвет), окиси железа (дымчато-желтый цвет) и окиси марганца (фиолетовый цвет). Указанными цветами почти полностью исчерпывалась цветовая гамма русских стеклянных изделий X-XIII вв.
Рис. 2. Портрет Петра I
Рис. 3. Картина «Полтавская битва»
Данные о применении стекла в XIV в. имеются в летописи о Мамаевом побоище, где сказано, что когда Дмитрий Донской отправился в поход против Мамая, жена его Евдокия плакала «под стекольчатым окном». Об этом же свидетельствует и приказ Ивана IV (XVI в.), который велел купить в Новгороде «стекол окончатых разных цветов, сколько можно, да те б стекла прислали к нам в Москву».
Прекрасно выполненные мозаики в архитектурных памятниках XI в. (в Киеве) являются доказательством применения цветного непрозрачного стекла (в виде смальты) в качестве декоративного средства.
Первый стекольный завод в России был сооружен в 1635 г. в пустоши Духанино Дмитровского уезда блив Москвы. Позднее, в 1669 г., на средства казны в селе Измайлове был выстроен другой завод. Особенно-большое развитие производство стекла получило в эпоху Петра I (начало XVIII в.), создавшего на Воробьевых горах в Москве образцовый завод-школу. Большей художественный интерес представляют стекла в витринах русских церквей XVI и XVII вв., расписанные огнеупорными, несмывающимися прозрачными красками. На рис. 1 приведен фрагмент окна (XVII в.) с расписанными стеклами в церкви Покрова Богородицы в селе Покровском в Филях. Размеры стекол в окнах 13,5X9 см вставлены они в металлический переплет с мелкими отверстиями для стекол.
Рис. 5. Фрагмент картины «Полтавская битва»
Огромная роль в развитии производства стекла в России принадлежит великому русскому ученому М. В. Ломоносову. Продолжительные теоретические и экспериментальные работы М. В. Ломоносова на специально сооруженном опытном Усть-Рудницком заводе, производившем мозаичную смальту, бисер, стеклярус, а также различные изделия из цветного стекла, наряду с горячей пропагандой М. В. Ломоносова о большом значении стекла в развитии экономики и культуры страны, способствовали поднятию отечественного производства стекла на высокий уровень. М. В. Ломоносов с присущей ему гениальностью поставил перед собой задачу огромного научного значения: «изыскать составы для стекол и дать соответствующую теорию цветов, ибо она в физике еще весьма недостаточна, а также в целях упражнения в помянутых химических трудах и для Академии художеств, чтобы в ней завести между прочими живописными искусствами и мозаичное художество, которым один Рим славился».
Рис. 6. Хрустальная ваза в честь взятия Казани
Следует отметить, что М. В. Ломоносов отлично справился с этими задачами. Завод, получив в 1760 г. заказ на мозаичные картины и портреты, под руководством и при непосредственном участии М. В. Ломоносова создал ряд портретов из мозаики. Особенного внимания заслужила- ет портрет Петра I (1854 г.) размером 89X69 см, хранящийся ныне в отделе русской культуры Государственного Эрмитажа (рис. 2). Через несколько лет М. В. Ломоносов закончил известную мозаику на тему о Полтавской баталии, над которой он работал два с небольшим года. Размер этой мозаики 4,81 X 6,44 м (рис. 3 и 4).
Рис. 7. Ваза и рюмка из цветного непрозрачного стекла
Пройдя курс ломоносовской науки о стекле, его ученики стали крупнейшими мастерами. Например, Петр Дружинин в 1753 г. организовал производство цветных хрусталей, быстро завоевавших мировую славу, а Матвей Васильев и Ефим Мельников прославили себя работами по-мозаичному делу.
С именем М. В. Ломоносова связан и разработанный впервые в России метод горячей прессовки стекла. Среди дошедших до нас «мозаичных проб» Ломоносова удалось обнаружить четырехгранные бруски, изготовленные на станке великого русского ученого. Исследование этих брусков показало, что М. В. Ломоносов впервые в истории стеклоделия применил метод горячей прессовки стекла, приоритет которого до сих пор приписывался западным ученым
Весьма интересную и патриотическую оценку состояния стекольного производства в России в начале XVIII в. дает русский экономист Иван Тихонов-Посошков (ум. в 1726 г.), который писал: «А как у нас на Руси обретаются вещи, яко стеклянная посуда, зеркала, очки, оконные стекла то всем тем надобно управляться нам своим, а у иностранцев отнюдь ни каких тех вещей и на полцены не покупать».
Есть все данные считать, что именно в этот период Россия экспортировала некоторые виды стеклянных изделий за границу. В 1744 г. русское правительство решило организовать производство фарфора, которое держалось в строгом секрете зарубежными специалистами. Эта трудная задача была поручена соученику М. В. Ломоносова по духовной академии Д. И. Виноградову. Многолетние опыты Д. И. Виноградова по испытанию различных глин, а также помощь М. В. Ломоносова принесли долгожданные плоды: Д. И. Виноградов дал своей стране один из лучших в мире фарфоров.
Во второй половине XVIII в. были выстроены крупные заводы Бахметьева (ныне завод «Красный гигант» в Пензенской области) и заводы Мальцевых (ныне Гусь-Хрустальный во Владимирской области). Эти заводы достигли высокого мастерства и прославились выпуском хрустальных изделий исключительной красоты, а также «золотого рубина» - стекла с примесью золота для окраски. Некоторые образцы стеклянных изделий, изготовлявшихся Бахметьевскими заводами, приведены на рис. 5, а и б.
Широкое развитие стекольного производства в России в XVIII в. позволило значительно расширить область применения стекла и стеклян- ных изделий. Стекло в виде прекрасных по качеству зеркал, пилястр, люстр, торшеров, бра, жирандолей и др. нашло разнообразное и удачное применение во дворцах Петербурга и его окрестностей. Тогда же появилась мебель, изготовляемая вначале с отдельными элементами из стекла, а позднее целиком из стекла (табуретки и стол во дворце г. Пушкина).
Работы М. В. Ломоносова и его ученика Матвея Васильева в области’ мозаики были исследованы Академией художеств. При этом с неоспоримой убедительностью была выявлена долговечность цветной стеклянной мозаики, что имело огромное значение при устройстве внутренней отделки Исаакиевского собора в Петербурге. Большой размах работы (площадь всей примененной для Исаакиевского собора мозаики составляет около 593 м2) потребовал организации специальной мозаичной мастерской при Академии художеств. Русские художники-мозаичники Алексеев, Барухин, Хмелевский, Лебедев и др. создали высокохудожественные произведения, стяжавшие себе заслуженную славу.
Рис. 8. Витраж из цельного стекла
Быстрое развитие в России капитализма во второй половине XIX в. привело к тому, что уже в 1879 г. в стране насчитывалось 173 стекольных завода. На грани XIX и XX вв. с появлением усовершенствованных и высокопроизводительных стеклоформующих машин-автоматов, вырабатывающих дешевое листовое стекло, производство стекла вступает на путь индустриального развития. Это позволило широко применить в архитектуре того времени стеклянные витражи, в рисунках которых отразились черты, типичные для упадочного стиля модерн, господствующего в то время в архитектуре (рис. 7). К этому же времени относится применение и стеклянных полов, образцы которых показаны на рис. 8.
Усовершенствование заводского оборудования позволило выпускать новые виды стеклянных изделий: стекло с высокой механической прочностью, небьющееся стекло, сигнальные линзы для автоблокировки, колбы для радиоламп, жаростойкую посуду и др.
Однако задача массового выпуска новых видов стеклянных изделий не могла быть решена полностью без широкого внедрения в стекольную промышленность механизации технологического процесса. Это оказалось возможным только после Великой Октябрьской социалистической революции. Создание новых механизированных по последнему слову техники за‘водов (Дагестанский, Константиновский, им. Дзержинского и др.), а также реконструкция большей части крупных существующих предприятий обеспечили значительный рост стекольного производства и расширили ассортимент продукции соответственно требованиям индустриализации строительства. Сталинские пятилетки перевооружили стекольнукг промышленность и превратили ее из отсталой в передовую отрасль, народного хозяйства. Достаточно сказать, что СССР занимает по количеству производимой стеклянной продукции одно из первых мест в мире, а по производству оконного стекла превосходит США.
Рис. 9. Вертикальный способ вытягивания ленты из стекла слева - схема установки; справа - общий вид установки в процессе
Рис. 10. Изготовление прокатного стекла на машине непрерывного действия
Советские ученые, новаторы производства, стахановцы внесли много нового и самобытного в производство стекла, способствуя тем самым успешному развитию этой важной отрасли народного хозяйства. Усовершенствование конструкции стеклодувного прибора, позволяющее во многих случаях механизировать процесс выдувания стеклянных изделий, изобретение машины для выработки стеклянных трубок (дротов), изготовление стеклянного волокна и тканей, изобретение пеностекла - все это характеризует большие достижения широко поставленной в СССР научно-исследовательской работы в области производства стекла.
Почти повсеместное наличие сырьевых ресурсов (песка, известняков, доломита и природных сернокислых солей натрия), местных видов топлива (торф, дрова), а также сравнительно незначительная энергопотребность стекольного производства создают все условия к дальнейшему развитию этой отрасли промышленности и, в частности, к расширению ассортимента архитектурно-строительного стекла.
Применяемые в настоящее время в строительстве виды стекол изготовляются путем вертикального вытягивания (через формующую щель- «лодочку» в шамотном поплавке) непрерывной стеклянной ленты из бассейна, наполненного расплавленной стекломассой (рис. 9). В 1948 г. советскими учеными был разработан новый способ вытягивания ленты стекла со свободной поверхности расплавленной стекломассы. Таким способом изготовляется обычное оконное стекло, широко применяющееся в современном строительстве промышленных, жилых и общественных зданий.
Кроме того, стекло изготовляется путем литья и прокатки (рис. 10) на литейных столах или на роликовом конвейере. Получаемое таким образом стекло в зависимости от характера обработки поверхности делится на ряд сортов, классификация которых приведена дальше.
- Краткий очерк истории стекла в России
История применения стекла в строительстве сравнительно молода и берет свой отсчет с конца 19 столетия, несмотря на то, что стекло, как конструкционный материал, известно человечеству с древнейших времен.
Самые древние образцы стеклянных изделий обнаружены в Египте. Речь идет о зеленой глазури, возраст которой оценивается приблизительно в 12 тыс. лет; из нее был изготовлен (приблизительно в 7000 г. до н. э.) голубой амулет - древнейшее из найденных до сих пор стекол.
В Ашмолейском музее в Оксфорде находятся черная стеклянная буса и кусочек фаянса бирюзового цвета времен первой династии египетских фараонов, правившей в 4000 г. до н. э. Предполагают также, что стекло начали изготавливать не египтяне, а ассирийцы, которые экспортировали свои изделия в Египет. Однако находки стекла в Ассирии, близ Тель Асмера, расположенного северо-западнее Багдада, относятся к 2700-2600 гг. до н. э.; следовательно, они значительно моложе египетских.
Сосуды из глины и фарфора с цветной стекломозаикой периода с 1766 по 1122 г. до н. э. обнаружены в Китае. Однако, Китаем не ограничивается развитие производства стекла на Дальнем Востоке - изделия из стекла, возраст которых относится к 2000 г. до н. э., найдены в Индии, Корее и Японии.
Приблизительно около 250 лет до н. э. произошло открытие первого стекольного завода в Александрии . А приблизительно на рубеже новой эры была изобретена стеклодувная трубка. В летописных источниках в связи с этим упоминается город Сидон в 50 году до нашей эры. Спустя некоторое время, из готового стекла, используя метод выдувания, научились делать длинные стеклянные цилиндры, которые "раскрывали" и выпрямляли, получая плоский лист. Этот способ использовали вплоть до 1900-х годов для изготовления художественного стекла.
Римляне познакомились с производством стекла благодаря завоеванию Египта. Ко временам Римской империи относятся и древнейшие письменные упоминания о стекле. Они принадлежат Плинию Младшему (77 г. н. э), который в одной из своих книг описывает стекло и его производство.
Из Рима стеклоделие стало распространяться в Галлию, Британию и Германию. В конце I столетия н. э. стекло уже производилось в Кельне и Трире. С распадом Римской империи приходит в упадок и искусство изготовления стекла.
В XIII в. на острове Мурано, около Венеции, вновь расцветает стекольная промышленность. В конце средневековья производство стекла широко развивается в Германии. В 1688 г. француз Лука де Негу изобрел способ изготовления и шлифования больших зеркальных стекол. К этому времени следует относить и появление первых оконных стекол, бывших в то время большой редкостью.
Массовое производство стекла стало возможным только в конце 19 столетия благодаря изобретению печи Сименса-Мартина и заводскому производству соды. В XIX в. появились первые машины-автоматы для изготовления изделий из полого стекла. И только в XX в. были разработаны различные способы вытягивания бесконечной ленты стекла: методы машинной вытяжки стекла Либби-Оуэнса, Фурко, Питтсбурга. Этот метод находит применение вплоть до настоящего времени.
Самым последним этапом в производстве листового стекла был так называемый флоат-метод, разработанный и запатентованный в 1959 году английским изобретателем Аластером Пилкингтоном.
До сих пор доподлинно неизвестно, каким именно способом было изобретено стекло. С изобретением этого материала связано множество легенд, но лишь одна из них кажется относительно правдоподобной.
По этой версии, является случайно открытым материалом, ставшим побочным продуктом одного самых древних ремесел — изготовления глиняной посуды. Известно, что много веков назад обжиг глины для придания ей прочности выполнялся в песочных ямах. Для разведения огня в те времена обычно использовали тростник или сухую солому. Из-за влияния высоких температур песок вступал во взаимодействие с основными продуктами горения, результатом чего становилось формирование прозрачной, быстро застывающей массы. Еще одной распространенной версией возникновения стекла считается образование побочного продукта при выплавке меди.
Некоторые ученые придерживаются третьей версии. По их мнению, стекло образовалось в результате воздействия высокой температуры на песок и африканскую соду. Согласно этой легенде, финикийские купцы во время стоянок готовили пищу на очаге из африканской соды, установленном на прибрежном песке. Такая версия возникновения стекла принадлежит античному историку Плинию Старшему.
Основы древнего стекольного производства
Стекло имеет очень древнюю историю. Большинство ученых пришли к выводу, что этот материал удалось случайно создать еще шесть тысяч лет назад. Однако мнения специалистов относительно места его возникновения несколько отличаются. По разным данным, стекло возникло в Восточном Средиземноморье, Месопотамии или Финикии.
Первыми стеклодувами, бесспорно, стали египтяне: именно они создавали стеклянные изделия в специальных емкостях из глины. В те времена был также изобретен метод фриттования: раскаленные кусочки стекла окунали в холодную воду, растирали в пыль и вновь переплавляли. Такой метод изготовления стеклянных изделий применялся на протяжении множества столетий. Подтверждением этого факта служат инструменты фриттования, найденные в результате археологических раскопок. В то время производство стекла требовало двух печей: одна из них использовалась для первичной плавки, при помощи другой плавили фритты.
Как изготавливали стекло в древности
Древние печи, в которых изготавливали стекло, были построены из глинозема и камней. Единственным их недостатком был большой расход дров. Это и неудивительно, ведь внутри печи нужно было поддерживать стабильно высокую рабочую температуру — до 1200 градусов, а для проплавления и вовсе нужно было растопить печь до 1450 градусов.
В качестве сырья для изготовления стекла использовалась сода, зола различных растений и песок. Много веков назад мастера научились изготавливать не только белое, но и . В качестве красителей в те времена было принято использовать различные металлургические шлаки, например, соединения марганца, меди и кобальта. Древняя печь представляла собой низкий свод, под который устанавливались глиняные емкости для плавки стекла. Топливом для таких печей служили окружающие леса, поэтому, когда они полностью вырубались, приходилось перемещать топку в другое место. В древние времена плавка стекла была очень трудоемким и длительным процессом, следствием чего стали очень высокие цены на стеклянные изделия.
Самое красивое древнее стекло
Расцвет стеклодувного производства начался с Римской империи. Но после того как великое государство распалось, производство стекла развивалось очень медленно. В дальнейшем стеклодувное дело разделилось на два направления: западное и восточное.
Длительное время методы изготовления стеклянных изделий оставались прежними, совершенствовалась лишь техника. Первые изменения в методике создания стекла появились в конце первого тысячелетия. После проведения ряда экспериментов удалось частично сменить сырье, но сохранить высокое качество изделий из стекла. Европейские мастера заменили соду поташем, который добывался путем выщелачивания золы хвойных и буковых пород деревьев. После замены сырья у средиземноморских и европейских изделий появилось еще больше отличий.
Совершенствование стеклодувного дела
Первенство в изготовлении листового стекла принадлежит немецким стеклодувам. Еще в одиннадцатом веке у них возникла идея выдувать полый цилиндр, обрезать его дно, после чего раскатывать материал в тонкий лист, придавая ему прямоугольную форму. Итальянские мастера начали использовать такую методику лишь в тринадцатом веке. Безусловно, по качеству средневековое стекло не сравнится с современным, однако для производства стеклянных изделий по сей день применяют такие же вещества. В те времена стоимость стекла была очень высокой, поэтому его использовали для остекления окон дворцов, церквей и домов знати. Освоив усовершенствованную технологию производства стекла, европейские мастера впервые начинают изготавливать витражи, для создания которых кусочки цветного стекла скрепляются при помощи металлических сплавов. К концу периода Средневековья центром стеклодувного производства становится Венеция. Изготовление стекла здесь приобрело невероятную популярность, уже через несколько лет в Венеции работало более восьми тысяч стеклодувов. Однако очень скоро венецианское стекло вынуждено было уступить хрусталю, изготовлением которого изначально занимались только английские стеклодувы. Согласно историческим фактам, хрусталь изобрел Джордж Равенкрофт, который первым стал использовать более совершенные исходные материалы. Вместо поташа изобретатель применил оксид свинца, в результате чего получилось красивое стекло с безупречными светоотражающими свойствами. Более того, хрусталь легко поддавался детальной обработке и тонкой гравировке, благодаря чему такое стекло очень скоро оказалось вне конкуренции.Изготовление стекла в промышленных масштабах
Промышленное изготовление стекла началось сравнительно недавно — лишь в девятнадцатом веке. Основоположником автоматического производства стеклянных изделий стал Отто Шотт, основным направлением деятельности которого стало изучение влияния различных веществ на физические характеристики стекла. Шотт провел множество исследований совместно с профессором Эрнстом Эбби. Еще одним ученым, внесшим большой вклад в автоматизацию производства стекла, стал Фридрих Симменс. Именно он создал уникальную печь, позволяющую в несколько раз увеличить объемы производства стекла. Спустя несколько лет Майкл Оуэнс изобрел оборудование для производства стеклянных бутылок. Такое новшество быстро завоевало популярность: к 1920 году в США работало уже более 200 машин данного типа. Одним из важнейших методов производства стекла стало вертикальное вытягивание из печи. Автором такого изобретения стал бельгийский ученый Фуко. Эмиль Бишеруа, его соотечественник, решил усовершенствовать эту технику, предложив пропускать стекло между валиками для получения равномерного полотна. Настоящую революцию в стекольном производстве произвела фирма «Пилкингтон», разработавшая флоат-метод: из печи плавления стекольная масса поступает в емкость с расплавленным оловом, после чего охлаждается и отправляется на отжиг. Главным достоинством такого метода является обеспечение одинаковой толщины по всему периметру стеклянного листа. Кроме того, стекло фирмы «Пилкингтон» не нуждалось в дальнейшей обработке, так как в нем отсутствовали различные дефекты, характерные для изделий, изготовленных любым другим методом.Производство стекла в России
Стекольное дело в России возникло намного раньше, чем во всех европейских странах. Изящные изделия из стекла здесь начали изготавливать еще в девятом веке. Особой популярностью производство стекла пользовалось при Петре I. В те времена изготавливали не только оконные стекла и посуду, но иПо
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.