Мне нравится

35

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.

Мне нравится

35

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.

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.

Задолго до наших дней изготовление стекла считалось трудоемким процессом, подобным созданию произведения искусства. По этой причине его цена была очень высока. В эпоху правления Тиберия один из мастеров создал небьющееся стекло, однако, по приказанию императора, он был казнен, поскольку это открытие могло стать причиной резкого снижения стоимости стекла.

Сегодня все изменилось, и ученые, работающие в этой сфере, стремятся сделать стекло как можно более дешевыми.

Археологические находки свидетельствуют о том, что первое стекло было сделано на Среднем Востоке примерно в 3000 г. до н.э. Вначале производство стекла было медленным и дорогостоящим. В древние времена стекло было предметом роскоши, и лишь немногие могли себе его позволить.

Древнейшими стеклянными предметами являются бусы и кулоны, созданные ещё в додинастическую эпоху в Древнем Египте. Египтяне знали также мозаику из стекла. Разноцветные стеклянные пластины разогревались до сплавления, а затем вытягивались для получения тонких и очень длинных полосок, нередко изображавших просто иероглифы. Эти произведения отличались удивительной тщательностью исполнения, но в то же время египтяне никогда не стремились добиться прозрачности стекла.

В Индии, Корее, Японии найдены стеклянные изделия, возраст которых относится к 2000 году до нашей эры. Раскопки свидетельствуют, что на Руси знали секреты производства стекла более тысячи лет назад.

Считается, что рукотворное стекло было открыто случайно, как побочный продукт других ремесел. В те времена обжиг глиняных изделий происходил в обычных ямах, вырытых в песке, а топ-ливом служила солома или тростник. Образующаяся при сгорании зола - то есть щелочь - при высокотемпературном контакте с песком давала стекловидную массу.

Некоторые считают стекло побочным продуктом выплавки меди. А древнеримский историк Плиний-старший (79 - 23 гг. до н.э.) писал, что стеклом мы обязаны финикийским морским купцам, которые, готовя пищу на стоянках, разводили на прибрежном песке костры и подпирали горшки кусками извести, создав тем самым условия для возникновения стекломассы.

Действительно, исходным сырьем для изготовления стекла служили песок, известь и щелочь - органическая (зола растений) либо неорганическая (сода). В качестве красителей использовались металлургические шлаки: соединения меди, кобальта и марганца.

Сегодня основным сырьем для изготовления стекла является диоксид кальция - SiO2, представляющий собой белый кварцевый песок. Его главное преимущество, по сравнению с другими веществами, заключается в том, что диоксид кальция может переходить из расплавленного состояния в твердое, минуя процесс кристаллообразования. Это дает возможность его использования для создания различных видов стекол. Кварц имеет чрезмерно высокую температуру плавления, поэтому каждая стекольная мастерская изготавливает стекло, содержащее 50-80% SiO2. Для понижения температуры плавления в стекломассу добавляют различные вспомогательные вещества: известь, оксид натрия, глинозем.

В последнем веке до н. э. стеклоделие интенсивно развивалось в Римской империи. Четкая политическая и экономическая организация, бурное строительство, разветвленные торговые связи - все это создавало условия для процветания стекольной промышленности во владениях Рима в Средиземноморье и в Западной Европе. Во времена императора Августа изделия из стекла вывозились во Францию, Германию и Швейцарию. Именно римляне первыми начали использовать стекло в архитектурных целях - особенно после открытия прозрачного стекла путем введения в стекломассу оксида марганца, случившегося около 100 гг. до н. э. в Александрии. Александрия в то время была и центром производства изделий из стекла. Всемирно известна Портлендская ваза (из двухслойного непрозрачного стекла) - возможно самый известный шедевр александрийских мастеров.

В средние века, после развала Римской империи, перемещение технологий и секретов мастерства стеклодувов сильно замедлилось, поэтому восточная и западная стеклянная посуда постепенно приобретали все больше и больше индивидуальных отличий. Александрия так и оставалась центром производства стекла на Востоке, где делалась изящная стеклянная посуда.

К концу первого тысячелетия, существенно изменились методы производства стекла в Европе. В первую очередь это коснулось состава сырья для производства. Учитывая трудности с доставкой такого компонента смеси как сода, его заменили на поташ, полученный в следствии сжигания дерева. Поэтому стекло, сделанное к северу от Альпийских гор, стало отличаться от изделий, произведенных в средиземноморских странах, например в Италии.

В XI веке немецкие мастера, а в XIII веке – итальянские освоили производство листового стекла. Они сперва выдували полый цилиндр, затем обрезали его дно, разрезали его и раскатывали в прямоугольный лист. Качество такого листа было невысоким, но практичес-ки полностью повторяло химический состав современных оконных стекол. Этими стеклами стеклили окна церквей и замков знатных вельмож. На этот же период приходится и расцвет изготовления витражных окон, в которых использовались кусочки цветного стекла.

В конце Средневековья центром европейского стекловарения становится Венеция. В тот исторический период венецианский торговый флот бороздил воды всего Средиземно-морья, что способствовало быстрому перенесению новейших технологий (особенно, с Востока) на благодатную венецианскую землю. Производство стеклянных изделий было важнейшим ремеслом в Венеции, о чем свидетельствует количество стеклодувов в этом городе - более 8000 человек. В 1271 году вышел специальный указ, которым узаконивались некоторые протекционистские меры по защите интересов стекловарения, запрещался импорт иностранного стекла, прием на работу иностранных мастеров и вывоз за границу сырья для изготовления стекла.

В конце XIII века в Венеции насчитывалось уже более тысячи стекловаренных печей. Однако, частые пожары, вызываемые их круглосуточной работой, вынудили городские власти перенести производство на расположенный поблизости остров Мурано.

Эта мера также давала некоторые гарантии в вопросе сохранения тайны производства венецианского стекла, так как мастера не имели права покидать территорию острова.
Во второй половине XV века стекольные мастера острова Мурано разработали новую технологию получения особо прозрачного стекла, в которой использовались кварцевый песок и поташ, сделанный из морских водорослей. К концу 16-го столетия 3000 жителей из 7000-го населения острова были вовлечены в стекольное производство.

В XVII веке лидерство в развитии технологии производства стекла постепенно перешло к английским мастерам, в частности, благодаря изобретению Джорджем Равенкрофтом в 1674 г. нового способа производства хрусталя. Он сумел получить более качественный состав стекломассы, чем итальянские мастера. Равенкрофт заменил поташ оксидом свинца высокой концентрации и получил стекло с высокими светоотражающими свойствами, которое очень хорошо поддавалось глубокой резке и гравировке.

Франция тоже не стояла в стороне от процесса развития стекольного производства. В 1688 году в Париже наладили новый процесс производства зеркального стекла, оптические качества которого до того времени оставляли желать лучшего. Расплавленная стекломасса выливалась на специальный стол и раскатывалась до плоского состояния. Затем начинался многоступенчатый процесс полировки поверхности, сперва грубыми чугунными дисками, затем – абразивным песком разных фракций, а в конце – фетровыми дисками. В результате получалась зеркальная поверхность с невиданными оптическими свойствами. Из такого стекла, покрытого с обратной стороны слоем серебра, получали высококачественные зеркала. Французы переманивали к себе способных венецианских мастеров, обладающих хорошими профессиональными навыками и знающих секреты мастерства. Французские власти предлагали венецианским мастерам множество стимулов: например, французское гражданство после восьми лет работы и почти полное освобождение от налогов.

Но только в конце XIX века стеклоделие из ремесленного стало перерастать в массовое промышленное производство. Одним из «отцов» сов-ременного стекольного производства можно назвать немецкого ученого Отто Шотта (1851 – 1935 гг.), который активно использовал научные методы для изучения влияния различных химических элементов на оптические и термальные свойства стекла. В области изучения оптических свойств стекла Шотт объединился с Эрнстом Эбби (1840 – 1905 гг.), профессором из Йены и совладельцем фирмы Карла Цейса. Другой значительной фигурой, внесшей вклад в массовое производство стекла, был Фридрих Симменс. Он изобрел новую печь, которая позволяла непрерывно производить намного большее количество стекломассы, чем ранее.

В конце XIX века американский инженер Майкл Оуэнс (1859 –1923 гг.) изобрел автоматическую машину для производства бутылки. К 1920 году в Соединенных Штатах уже работало примерно 200 машин Оуэнса. Вскоре и в Европе подобные машины получили широкое распространение. В 1905 году бельгиец Фурко совершил еще один переворот в стекольной индустрии. Он изобрел метод вертикального вытягивания из печи стеклянного полотна постоянной ширины. В 1914 году его метод усовершенствовал другой бельгиец – Эмиль Бишеруа, который предложил вытягивать стеклянное полотно между двух роликов, что значительно упрощало процесс дальнейшей обработки стекла.

В Америке подобный процесс вытягивания стеклянного полотна был разработан несколько позже. Затем технология была усовершенствована при поддержке американской фирмы «Либбей-Оуэнс» и начала использоваться для коммерческого производства в 1917 году. Флоат-метод был разработан в 1959 году фирмой «Пилкингтон». При этом процессе стекло поступает из печи плавления в горизонтальной плоскости в виде плоской ленты через ванну с расплавленным оловом на дальнейшее охлаждение и отжиг.

Преимуществами этого метода по сравнению со всеми предыдущими являются стабильная толщина стекла, высокое качество поверхности стекла, не требующее дальнейшей полировки, отсутствие оптических дефектов в стекле, высокая производительность процесса. Наибольший размер получаемого стекла, как правило, составляет 6 на 3.21 м., а толщина листа может быть от 2 до 25 мм.

В настоящее время в мире производится около 16 500 миллионов тонн листового стекла в год. Как же выглядит процесс изготовления стекла сегодня? Прежде чем из набора химических элементов появится изящное зеркало, красивая ваза или легкая стеклянная мебель, эти вещества должны пройти ряд процедур. Создавая стекло или зеркало, первым делом в огромных ваннах, которые вмещают до тысячи тонн стекла, расплавляют вещества, имеющие низкую температуру плавления. Затем туда добавляют кварцевый песок, который успешно расплавляется при температуре 1000 градусов. Но на этом процесс нельзя считать законченным: необходимо произвести дегазацию полученной стекломассы. Для этого ее нагревают в специальных регенерационных печах до температуры 1400-1600 градусов. В процессе выхода на поверхность газы способствуют равномерному перемешиванию стекла.

Печь для производства стекла работает в непрерывном режиме. С одной стороны, туда подаются ингредиенты, в результате смешения которых будет создано стекло. Постепенно они превращаются в расплавленную стекломассу и впоследствии поступают на специальный конвейер, на котором стекло охлаждается и разрезается на листы нужного размера. Для того, чтобы создать не обычное стекло, а зеркало, мастера в процессе движения застывшего стекла по конвейеру покрывают его сначала тончайшим слоем серебра, затем - слоем меди и, наконец, лаком. За одну минуту такой обработки удается создать зеркало длиной 2,5 метра, а за месяц на такой печи производят зеркало площадью 40 000 кв. м.

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 .