Стеклопакеты настолько плотно вошли в нашу реальность, что мы стали считать их присутствие совершенно естественным явлением. Мы не спрашиваем себя, откуда они взялись, как выглядели здания до появления стекла или как они выглядели до того, как окна вообще были застеклены.
Однако ответы на эти вопросы стоит получить, потому что история стекла увлекательна и длиннее, чем вы думаете, а застекленные оконные проемы не всегда выглядели как современные.
Древняя стеклянная чаша
Когда появилось стекло?
История стекла насчитывает около 5000 лет. Первые находки, свидетельствующие о том, что стекло уже выплавлялось, относятся именно к этому периоду. Вполне вероятно, что стекло появилось уже в результате плавления песка во время лесных пожаров или удара молнии. Однако 5000 лет назад люди начали имитировать этот естественный природный процесс. Со временем появились первые простые и несовершенные технологии изготовления стекла.
Сначала это были маленькие, беспорядочно окрашенные, непрозрачные изделия, используемые в качестве украшений. Со временем люди научились обесцвечивать стекло и придавать ему нужную форму, и тогда началось производство стеклянных сосудов. Свойства стекла делают изучение его истории сложным, во многом зависящим от случайных археологических открытий и дающим ответы лишь на некоторые вопросы.
Первые стеклянные сосуды
Стекло хрупкий материал. Поэтому относительно немногие из самых древних предметов дошли до наших дней сохранившимися настолько, что можно реконструировать их первоначальный вид. С другой стороны, стекло устойчиво даже к агрессивным химическим соединениям и не ржавеет, поэтому даже через тысячи лет можно реконструировать процесс производства на основе химического состава образца.
Средние века и Возрождение
Мрачный и красивый готический витраж
В Средние века преобладал так называемый романский стиль. Ввиду постоянных войн каждый дом (особенно принадлежащий богатому человеку) представлял собой небольшую крепость, окна в котором служили исключительно в качестве бойниц. Поэтому о красоте думать было некогда.
Однако довольно скоро на смену романскому стилю пришел готический, и вот тут окна уже стали использовать для украшения. Расписные витражи на религиозную тему и большие оконные проемы стали характерными чертами этого стиля.
Возрождение (оно же Ренессанс) превозносит античность и человека, из-за чего религия начинает играть намного менее важную роль в жизни общества. Из-за этого окна становятся прозрачными, с них исчезают религиозные сцены. Материалы стали доступнее и дешевле. Благодаря этому окна распространяются по всему миру.
Зачем нужны стекла в окнах
Вопрос, на первый взгляд, бессмысленный. Почему в какой-то момент было решено, что стекло можно обрамить и поместить в оконную раму? Несомненно, это было связано с двумя свойствами: светопропусканием и сохранением тепла в помещении.
Раньше оконные проемы закрывали перед зимой или не закрывали вообще. Внутри зданий и палаток единственными источниками света были небольшие отверстия в потолке и стенах, костры и факелы.
Оконное стекло начали использовать около 100 года нашей эры. Сначала стекло было непрозрачным, так что нельзя было выглянуть в окно, не открыв его, но оно пропускал достаточно света, чтобы осветить комнату в течение дня, не охлаждая ее.
Первоначально это изобретение было доступно только богатым людям. Процесс производства был трудоемким, долгим, и лишь немногие мастера могли им овладеть. Высокий спрос и низкое предложение сделали оконное стекло предметом роскоши.
Архитектура окон в живописи
Двадцатый век вписал в историю окна самые яркие страницы. Об этом периоде, ведущих разработчиках, важнейших технологиях, инновационных решениях, которые умножили функциональность и эстетичность оконного проёма, читайте в статье: Двадцатый век – время новых прорывов в оконных технологиях.
Художниками всех времён и народов теме окна посвящено немало полотен, отражающих изменение оконных конструкций под веянием времени. Список имён знаменитостей художественного промысла, которые соприкасались с темой исторических типов окон бесконечен: Рембрандт, Рафаэль, Пикассо, Воровский, Тропинин, Каспар Фридрих, Редонто, Салентин, О,брайен, Леди Шалотт, Джефри. Блаас, Средин и многие другие.
Фото: знаменитое «Утро» (1954) Татьяны Яблонской хранится в Государственной Третьяковской галерее, © https://twitter.com/DSvatkovsky
Портал ОКНА МЕДИА благодарит создателей художественной галереи на тему: «Окна глазами художника».
Как изготовлялось первое стекло
В России оконное стекло, безусловно, производилось уже в XIII веке. Оно выпускалось в виде небольших круглых контейнеров, напоминающих тарелки. Такая форма стала результатом использованного метода выдувания стекла.
Капля пластифицированного материала помещалась на конец металлической трубки и выдувалась в полую сферу, которая затем быстро поворачивалась, образуя круглую “лепешку” диаметром несколько сантиметров или более. Под конец его разрезали на две части по краям. Далее получившиеся изделия соединялись свинцовыми рамами и обрамлялись в деревянные оконные рамы.
Фото: Во время раскопок, являющихся частью проекта строительства железной дороги в Изреельской долине, между транспортными развязками Ха-Эмаким и Ягур были обнаружены остатки древнейших печей-кильнов (возраст которых составляет 1600 лет) в Израиле, которые производили стекло в промышленных объемах.
С XIV века был известен метод производства стекол для окон, разработанный во Франции. Процесс начинался традиционно, с выдувания капли стекла, но в какой-то момент в движение приводилась тибиа (трубка для выдувания). Под действием центробежной силы получался круглый лист диаметром около одного метра, из которого можно было вырезать необходимые, обычно правильные формы.
Процесс выдувания цилиндра из жидкого стекла
Другой метод изготовления стекла предполагает выдувание цилиндра, разрезание его вдоль и раскатывание полученного листа на плоской поверхности.
Листы, полученные таким образом, были небольшого размера и имели неровную поверхность, что, должно быть, искажало изображение, создаваемое проходящим светом. Только в начале 20-го века было налажено массовое производство плоских листов, доступная цена на которые позволяла их широко использовать. Первый крупномасштабный технологический процесс был разработан в 1913 году бельгийским инженером Эмилем Фурко.
С тех пор в производстве оконного стекла многое изменилось, но это тема для другого рассказа.
Древнейшие технологии
История стекла в истории человечества насчитывает более 4 тысяч лет. Изображения и артефакты, найденные в гробницах фараонов, дают представление о древнейших способах производства и вкусовых предпочтениях египтян. Так, стекло изначально использовали в качестве глазури для глиняной посуды. Также из него делали бусины, флакончики и подвески.
Египтяне, в отличие от жителей Двуречья, предпочитали непрозрачное стекло. Его окрашивали окислами металлов в синий, фиолетовый, желтый и другие цвета. Только чиновники и особы царской крови могли позволить себе стеклянные изделия. Мелкие предметы изготавливались следующим методом: на металлический прут помещался глиняный сердечник, на который наматывали горячее стекло.
Крупные делались так: форму помещали в стеклянную массу и поворачивали. Стекло тонким слоем оседало на стенках и затвердевало, а форма впоследствии извлекалась.
Кто делает стекло?
Стекло – сложный материал: хрупкий по своей природе, подверженный повреждениям, требующий очень деликатного обращения. С более прочными изделиями, изготовленными из закаленного или толстого стекла, работать еще менее удобно. Добавьте к этому тот факт, что стекло раньше было относительно дорогим материалом, и становится легко понять, почему стеклоделы (стеклодувы) всегда считались ремесленниками – художниками высшего ранга.
Мастерская венецианских стеклодувов, 18 век.
Стекло нужно чувствовать. Стеклодел должен быть умелым, смелым, уверенным в себе, своих знаниях и опыте. Стекольщик должен знать или, скорее, инстинктивно чувствовать, где резать или сверлить лист, какое усилие приложить для достижения желаемого эффекта. Большие стекла очень требовательны: они тяжелые, полные внутреннего напряжения. Их трудно обрабатывать, перемещать, манипулировать и собирать.
По сравнению с другими профессиями, набор инструментов стеклодува не слишком обширен. Сухой и масляный нож, компас, линейки и транспортиры, сверла, разрывные клещи, ручки для работы с листами, шлифовальные материалы. Для изготовления художественного стекла используется печь и несколько традиционных инструментов: выдувная трубка, щипцы и другие инструменты для придания формы.
Простота этого оборудования может ввести в заблуждение, если предположить, что искусство плавления и формования стекла столь же несложное.
Античные вазы
Архитектура окон – от древности до наших дней
С исторической точки зрения, первое окно было дымоходом. Кстати в России до сих пор сохранились свидетельства существования этого периода в истории окна – бани, которые топятся по-чёрному.
Для создания тяги для огня под каменкой в потолке делали отверстие. После того, как баня набирала нужную температуру, и огонь прогорал, его затыкали ветошью. Дым уходил и через это отверстие и через дверь. Назвать это отверстие окном в прямом смысле нельзя, но как средство проветривания – да.
Фото: единственным источником естественного освещения в банях, которые топили по-черному, было маленькое глухое оконце, © par-torg.com У некоторых народов оконный проём был совмещен с входной группой. Этот факт был запечатлён у Геродота в «Истории» в той её части, в которой он описывает Рифейские горы (древнее название Уральских гор).
Кстати сказать, даже сегодня пластиковую оконно-дверную конструкцию можно увидеть у некоторых народов Крайнего Севера – ханты, манси, ненцев и некоторых других. По своим внешним признакам она напоминает лаз, протиснуться в который можно, только встав на четвереньки.
Фото: но чаще ненецкий чум не имеет ни двери, ни окна в привычном понимании этих слов. Дверь – это просто полог из шкуры, а окно – отверстие к шкурах, которыми накрывают конструкцию из жердей, © borealis-voyages.com Он закрыт растянутой шкурой оленя или медведя. Зимой, когда снег засыпает жилище по самую крышу, жители прокапывают ходы, ведущие из дома в дом.
Именно столь необычный способ передвижения под снегом привлёк внимание древнегреческого историка. Интересен тот факт, что даже в столь экзотических конструкциях, как окно-дымоход и окно-дверь, была продумана система ограждения помещения от влияния внешних факторов.
Именно стремление защитить жилище от ветра, холода, солнца, дождя, шума определило всё дальнейшее совершенствование конструкции окна. С развитием цивилизации человек освоил производство стекла и металла, деревопереработку и выделку кожи.
Фото: если перешагнуть через тысячелетия, то можно увидеть бани в Помпеях – первое здание в истории мировой архитектуры, в окна которого (размером 0,9 х 1,2 м) было установлено стекло, © gazzettadinapoli.it Именно этот тип окна получил название «средиземноморского». Подобного рода окна можно увидеть в Испании, Греции, Болгарии и других странах.
Фото: в северных странах вплоть до сего дня можно увидеть такие ограждающие конструкции, которые появились в конце 7 века и получили название «волоковые окна», © astapro.ru Такое окно включало: оконницу (оконный переплёт), вправленную в него на зиму окончину (стекло, бычий пузырь или брюшину), волок (задвижной ставень, расположенный со стороны помещения), оконные вставки (откосы) и ставни. Им защищали окнище (оконный проём).
Таким образом, впервые были созданы деревянные окна, конструктивный принцип которого сохраняется неизменным и по сей день.
В средние века появились «венецианские» окна и «французские» окна и балконы.
Фото: двойные окна, разделённые колонной или пилястрой на две симметричные части, которые объединены общей аркой или треугольным фронтоном, впервые появилось на домах Венеции в 15 веке, © extrip.ru Оно получило название «бифорий» от латинского слова biforium (двойной, двусторонний). Позже, в период Ренессанса, когда бифории, богато украшенные витражами, стали популярны во всей Европе, они получили название «венецианские» окна по месту их рождения архитекторов, впервые установивших их.
Накопление строительного опыта позволило архитекторам менять высоту строения и пропорции зданий. Если в конце 15 века самыми высокими были своды собора Санлисе (17 м), то в 16 веке началось строительство собора в Бовэ со сводами в 48 м высотой.
Фото: кстати сказать, это здание неоднократно разрушалось именно из-за чрезмерной высоты, но по сей день, французские архитекторы продолжают постоянно поддерживать целостность композиции собора, постоянно реконструируя эти гигантские конструкции, © turbina.ru Эксперименты шли не только в высоту, но и в ширину. Оконные проёмы занимали все большую поверхность стены. Практически полностью отказавшись от простых прямоугольных форм, французские архитекторы превратили оконные конструкции в настоящие произведения искусств: кружева каменных переплётов – одновременно прочностные элементы окна, гармонировали с огромными витражами.
За основу создания оконных композиций был взят принцип многократного повторения двухчастного венецианского окна, но усовершенствованный и возведённый мастерами в ранг художественного приёма.
Фото: архитектурной вершиной стали окна собора Нотр-Дам в Реймсе (Франция), получившие название «французских», © funart.pro Сегодня французскими называют любые конструкции, чей световой проём больше обычного.
В России большие окна не пользовались спросом вплоть до середины 19 века. Ситуация изменилась с изобретением русским инженером немецкого происхождения Францем Фридрихом Вильгельмом Сан-Галли (1824-1908) системы водяного отопления. Тепло стало доступно.
Фото: ради того, чтобы наглядно продемонстрировать это, автор за свой счёт выстроил в 1870-х гг. на Петровском острове «Колонию Сан-Галли» – несколько благоустроенных по его системе домов, предназначенных для сдачи в наем, © ru.m.wikipedia.org Дома очень быстро стали модными и престижными апартаментами. Таким образом, этим экспериментом было доказано, что даже в северной стране с суровым климатом можно устанавливать окна с большим световым проёмом, если будет продумана система отопления и проветривания.
Фото: современные системы отопления и вентиляции в тандеме с инновационными материалами привели к тому, что современное окно вполне может заменять собой стену, © castellancapital.com
Эстафета поколений стекольщиков
Знания о стекле, до того как они были формализованы и основаны на научных и технических исследованиях, были суммой опыта, проб, неудач и успехов. Процесс накопления знаний занял сотни лет. Она передавалась из поколения в поколение и тщательно оберегалась от конкуренции. Во многих центрах гильдии стеклоделов (первая такая гильдия была создана в Венеции в XIII веке) принимали в ученики только тех кандидатов, чьи отцы также были стеклоделами.
Лучшие мастера обладали и умели использовать множество талантов: пространственное воображение, чувство пропорций, способность выполнять математические расчеты и в то же время манипулировать светом таким образом, чтобы достичь эффекта, задуманного архитектором или дизайнером.
В Европе крупнейшие центры производства стекла были созданы в Германии, Франции, Скандинавии, Италии и Англии. Венецианское и английское стекло, в частности, славилось своим высоким качеством и уникальными оптическими свойствами. Венецианская семья Баровье бережно хранит традиции выплавки стекла и производства стеклянных изделий уже около 600 лет. Трудно найти семью с похожими традициями, независимо от вида ремесла.
Стекло на Руси. Развитие ремесленного дела
К нам стекло попало из Византии. Осуществляя раскопки в Киево-Печерской лавре, археологами были найдены стекольные мастерские, относящиеся к XI веку. Изделий, конечно, сохранилось не много и большинство секретов мастерства оказались утраченными. А потому сложно предположить, какой именно была история стекла в России и была ли она вообще.
Всемирная история неоднократно подтверждает: некоторые вещи человечеству приходилось изобретать заново. Возрождение стекольного дела произошло в XVII веке, а именно в 1639, когда мастер из Швеции Ю. Койет отстроил неподалеку от Санкт-Петербурга завод, производивший стекла для окон и аптекарские склянки, через 30 лет открылся Измайловский завод. Там изготавливались только дорогие изделия, прообразом которых стали венецианские шедевры.
В XVIII веке в окрестностях Санкт-Петербурга функционировало уже несколько стекольных предприятий. Была разработана новая технология производства цветного стекла. Изделия отделывались серебром и золотом, а также украшались разного рода эмалями.
Секреты производства стекла в прошлом
Стеклодувы и стекольщики были окружены ореолом таинственности, но ограничения на профессию не везде были одинаково строгими. В некоторых регионах, например, в Лотарингии XVI века, кандидаты клялись “проклятием души и потерей рая”, что не будут передавать свои знания посторонним. В других они могли свободно путешествовать, создавать стекольные заводы и искать подмастерьев.
Во Франции профессия стекольщика была облагорожена в буквальном смысле. Стеклоделов причисляли к знати. В некоторых странах гильдии стеклоделов не были созданы, и стеклоделы вступали в другие гильдии, например, в гильдию мясников, что нелегко объяснить.
История появления стекла на Руси. Развитие ремесла
На Русь этот дорогой материал попал из Византии. В Киево-Печерской лавре археологи раскопали мастерские стеклоделов, относящиеся к 11 веку. Но изделий сохранилось мало, секреты мастерства были утрачены. Поэтому сложно предположить, была ли русская история стекла. В истории человечества нередко случалось так, что многие вещи приходилось изобретать заново. Возрождение ремесла случилось только в 17 веке (в 1639 году), когда швед Ю. Койет выстроил неподалеку от столицы завод по производству оконных стёкол и аптекарской посуды. Тридцатью годами позже был создан Измайловский завод. Здесь изготавливались предметы роскоши, главным образом изысканные «потешные» кубки по образцу венецианских.
В 18 веке несколько стекольных заводов заработало в окрестностях Петербурга. Было заново изобретено цветное стекло. Изделия расписывались золотом и серебром, украшались прозрачными и непрозрачными эмалями.
Стекольное дело сегодня
Промышленная революция XVIII-XIX веков стала важным этапом и в истории стекла. Разрабатывались печи нового типа, изменялись технологии. Появилось множество новых заводов, продукция которых создавалась уже для широких масс, а не для титулованных особ. Стекло стало доступным для всех. В начале прошлого века в России работала масса предприятий, производивших как посуду, так и листовое стекло. Но оставался немалым и объем импорта.
В середине века британскими специалистами был разработан способ растяжки, а также выравнивания стекла – для этого использовалась ванна с расплавленным оловом. Данный вариант получил название «флоат-метод». В настоящий момент, пройдя модернизацию, эта технология продолжает массово использоваться.
Источники
- https://www.wikipro.ru/wiki/istoriya-stekla/
- https://www.vseznaika.org/history/kto-izobryol-steklo-i-gde-eto-proizoshlo/
- https://FB.ru/article/162454/istoriya-stekla-v-istorii-chelovechestva-izobretenie-i-izgotovlenie-stekla
- https://glavsteklotara.ru/nashi-sovetyi/istoriya-stekla.html
[collapse]
Переход на новые способы производства оконного стекла – флоат-процесс
Заслуга создания революционного способа производства полированного стекла (флоат процесс) принадлежит Сэру Аластару Пилкингтону
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.
