История возникновения стеклоделия насчитывает несколько тысячелетий. Люди научились варить стекло и делать из него различные предметы более чем за 3 тыс. лет до н. э. археологи находят, например, стеклянные изделия на территории Египта, древней Месопотамии и Финикии. Наиболее древними, сделанными целиком из стекла предметами, в отличие от глазурованных, были бусы. При раскопках в Уре (Месопотамия) найдены бусы, относящиеся к 2450 г. до н. э. Древнее стекло непрозрачно и по своим формовочным свойствам во многом напоминает влажную глину, его можно было лепить, раскатывать и штамповать в состоянии горячей размягченной массы при помощи простейших инструментов.
В древнейшем письменном источнике, так называемом Средневавилонском тексте, относящемся к XVII в. до н. э., имеется упоминание о рецептах стекла и глазурей. Однако первые стеклянные сосуды с именем фараона Тутмоса III (XV в. до н. э.) были изготовлены в Древнем Египте в период XVIII династии фараонов. Маленькие флаконы из цветного стекла начинают появляться в Египте только после завоевания Тутмосом III Финикии и Сирии.
С берегов Финикии в Египет привозили «плавленый камень». Этот прозрачный «камень», видимо, представлял собой стекло финикийского или вавилонского происхождения. Имеются упоминания о плитках и кусках «искусственного лазурита из Вавилона», которые властители Ашшура и Шинара посылали Тутмосу III в знак своего расположения. Во время археологических раскопок в Тель-Эль-Амарне, производившихся в Египте в 1891-1892 гг., была обнаружена древнеегипетская стеклоделательная мастерская времени одного из фараонов XVIII династии - Эхнатона (Аменхотепа IV). В мастерской были найдены остатки стеклоплавильных тиглей. По ним можно предположить, что египтяне применяли три вида сосудов: мелкие невысокие диаметром 25 см и высотой 7.5 см. цилиндрические горшки диаметром 17.5 см и высотой 12.5 см и. наконец, маленькие тигельки диаметром 5-7 см и такой же глубины. Плавку стекла вели в два приема. Вначале шихту лишь спекали, извлекали из нее кусочки остеклованного материала и сплавляли их на следующей стадии. В самых маленьких тигельках спекшаяся шихта доводилась до стеклообразного состояния.
С течением времени и в зависимости от технологии производства форма тиглей менялась. Например, древнерусские тигли XI-XIII вв. отличались от древнеегипетских и западноевропейских: они имели форму широкой миски в Biue усеченного конуса.
В VIII -VI вв. до н. э. центром развития стеклоделия становится Месопотамия. Письменными свидетельствами производства стекла являются глиняные таблички, относящиеся к VII в. до н.э. Среди различных трактатов по медицине, химии, геологии найдены рецепты изготовления цветного, золоченного и прозрачного стекла, в которых имелись указания по выбору топлива и обращению с печью. По-видимому, уже в VH в. до н.э. в Месопотамии научились строить стекловаренные печи: здесь, возможно, начинается история отражательной печи.
Стекло получали путем сплавления при высокой температуре кремнезема (песка) с известняком и щелочами. Песок редко встречается в чистом виде: обычно в нем имеются примеси глины, извести, слюды, оксида железа и др. От чистоты песка зависит качество стекла. Не всякий песок можно применять в стекловарении. Об этом знали еще в древние времена. Римский ученый Плиний (I в. н.э.) в «Естественной истории» писал о том, что издавна для стекловарения брали песок из реки Белус (Финикия): в золе морских водорослей и прибрежных растений содержалась сода (углекислый натрий); раковины представляли собой известняк (углекислый кальций). Таким образом, песок реки Белус после отлива моря содержал необходимые компоненты для стекловарения.
В древности во всех приморских странах, в которых процветала стекольная промышленность, например в Египте. Сирии, а затем в Венеции, варили в основном содовое стекло. Есть предположения, подтвержденные данными химического анализа, что еще в Древнем Египте использовали для варки стекла природную соду, получаемую из содовых озер. Во всех лесистых местностях Франции, Германии, Богемии готовили стекло с применением древесной золы и золы таких растений, как папоротник, камыш и др. В этой золе преобладал поташ (углекислый калий).
Ученые предполагают, что зола растений являлась основным компонентом стекла: при обжиге глиняных горшков в ямах, которые отапливались дровами, тростником или соломой (если не было древесины), получалась зола, дававшая первую глазурь. Зола применялась от различных растений, например, ассирийцы применяли растение «солерос», в золе которого находилось около 14% углекислого натрия.
Стекло, полученное с применением осиновой, кленовой и орешниковой золы, имеет наилучший цвет. Зола березы, например, придает стеклу тугоплавкость. У травянистых растений больше золы, чем у древесных. Например, дуб и бук имеют меньше золы, чем камыш или папоротник. Интересно отметить, что французское стекло XVII в. (стаканы, бокалы) носило название « verre de fougere »- «стекло из папоротника» (по-французски слово «фужер означает папоротник). Золу этого растения, содержавшую 43% оксида калия, видимо, и применяли французские стеклоделы. В странах Западной Европы на протяжении нескольких сотен лет самым распространенным сырьем для стекла являлась зола бука. В Древней Руси для варки стекла пользовались в основном золой ржаной соломы.
Анализы образцов древнерусского стекла показывают, что стеклоделы широко пользовались различными составами стекол, в частности, в отличие от стеклоделов других стран, они специально вводили оксид свинца для улучшения декоративных и выработочных свойств стекла. Например, многосвинцовые кремнеземные легкоплавкие стекла применялись для изготовления смальт, калиево-свинцовые кремнеземные стекла -главным образом для бус и браслетов, калиево-кальциевые кремнеземные стекла - для выработки посуды и оконного стекла.
О средневековом стеклоделии, технологии его изготовления нам стало известно из научного «Трактата о различных ремеслах», составленного монахом-пресвитером Теофилом из монастыря Панталеоне в Кельне. Точная дата жизни Теофила неизвестна. По мнению различных авторов, он жил или во второй половине X в., или на рубеже XI и XII вв. Ценным является то, что Теофил пишет о стекле на основании того, что видел сам. Стеклоделию он посвятил вторую книгу трактата, состоящую из 31 главы. Теофил говорит о печах, дает их чертежи, раскрывает секреты варки и окраски стекломассы, рассказывает о том, как делают сосуды из стекла, об украшении их золотом и серебром, об искусстве древнерусских эмальеров. Следует отметить, что эмали, украшающие русские ювелирные изделия Киевской Руси, отличались от византийских того же времени. Они были различны по стилю и технике выполнения и по составу стекла-были более яркими и блестящими.
Известно, что, кроме названного сырья, для большей легкоплавкости стекломассы необходим еще так называемый стеклянный бой (битое стекло), который облегчает варку стекла. Стеклянный бой издавна служил предметом вывоза и иногда даже на весьма дальние расстояния. В средние века по этому поводу заключались даже специальные договоры между различными государствами. Так, до нас дошел договор, заключенный в 1277 г. между Венецией и Сирией, о вывозе битой стеклянной посуды. Этот договор важен еще и потому, что это один из немногих документов, свидетельствующих о связи между восточной стекольной промышленностью и шедшей ей на смену венецианской. В данном случае, ввозя бой восточного стекла, венецианские купцы, очевидно, ценили его качества, так как восточное стекло в то время считалось самым Лучшим. Кроме того, бой, видимо, применялся и для изготовления изделий путем переработки полуфабрикатов в специальных мастерских типа кузнечных, где имелись простые горны. Итак, песок, зола (содержавшая соду, поташ), мел и стеклянный бой были главными составными частями шихты античного, средневекового, венецианского и любого другого стекла разных стран.
Во второй половине XV в. в Венеции, на острове Мурано было получено
стекло, которое в тонкостенных изделиях казалось совершенно прозрачным и бесцветным. Это стекло получило название «кристаллом, так как своей прозрачностью оно напоминало природный горный хрусталь.
В XVII в. было сделано открытие, вызвавшее целый переворот в стекольной промышленности. Плавильщик Михаил Мюллер в 1683 г. впервые сварил твердое (калиево-кальциевое) стекло, которое отличалось замечательной чистотой и не известной ранее прозрачностью в толстостенных изделиях. Это стекло известно под названием богемский хрусталь.
Массивный граненый богемский хрусталь быстро вытеснил с европейских рынков легкие, нежные и хрупкие изделия острова Мурано. Если до XVII в. стекольная промышленность Западной Европы главным образом подражала венецианскому стеклу и изготовляла стеклянную посуду на венецианский манер, то теперь с не меньшим рвением всюду стали подражать богемскому хрусталю, который, кстати сказать, и доныне пользуется большой и вполне заслуженной славой.
В 1612 г. выходит из печати книга флорентийца Антонио Нери «О стеклоделии». Ему известно было калийное стекло, содержащее примеси свинца. Такое стекло Нери называет самым красивым и самым благородным.
В Англии Роберт Манзель в 1635 г. впервые для варки стекла вместо дров начал применять каменный уголь. Для защиты от сажи и гари, получающейся при топке каменным углем, тигли со стеклом стали закрывать. Это заставило повысить температуру для провара стекломассы или найти примеси, которые сделали бы стекло более легкоплавким. Использовав опыт эмальерного дела, стекловары добавили в шихту свинцовые соединение (содержащие оксид свинца) и получили тяжелое, но более мягкое сверкающее чистое стекло, так называемый свинцовый хрусталь. Оксид свинца значительно усилил декоративные свойства стекла (чистоту, блеск и прозрачность) даже по сравнению с богемским хрусталем. Но главное достоинство английского свинцового стекла, снискавшее ему европейскую известность,- это сверкание шлифованных граней, преломляющих лучи света. Кроме того, английскому стеклу свойствен очень красивый звон.
До появления бесцветных хрустальных стекол в художественном стеклоделии применялись главным образом цветные стекла, прозрачные и непрозрачные. Окраска стекол обусловлена присутствием в стекле красящих веществ, которые чаще всего представляют собой оксиды тяжелых металлов: кобальта, меди, железа, марганца и т.д. Эти оксиды содержались в сырьевых материалах, применявшихся стеклоделами с древнейших времен. Бесцветное стекло появилось лишь тогда, когда технология стеклоделия достигла значительных успехов в очистке сырьевых материалов от окрашивающих примесей. Большинство древнейших стекол было непрозрачным, окрашенным в черные и красные цвета. Предполагают, что эти стекла были получены на основе металлургических шлаков цветных металлов меди и бронзы. Шлаки сплавлялись с огнеупорной глиной тиглей и образовывали на них цветные глазури, являющиеся разновидностью легкоплавкого окрашенного стекла. Наблюдая этот процесс, мастера древности могли специально добавлять медные шлаки в шихту для получения зеленых и голубых стекол, содержащих оксид мели. Возможно также, что в шихте данных стекол содержались природные материалы, представлявшие собой химические соединения меди. Такие стекла найдены при раскопках в Фивах и в Тель-Эль-Амарне.
Синие стекла также получали еще в Древнем Вавилоне (около 1400 г. до н. э.) введением природных минералов, содержавши! оксид кобальта. Известно, что в 1 в. н.э. применялись для окраски стекла урановые соединения, например близ Неаполя была найдена небольшая стекольная мозаика с изображением голубя. Растения на этой мозаике были выложены из бледно-зеленого стекла с желтоватым оттенком.
Древнеегипетские мастера стремились вырабатывать стекла разных цветов и умело сочетали их в изделиях. Синий цвет был самым излюбленным у египтян. Не имея собственных залежей кобальтовых руд, египтяне вывозили их из Ирана.
Для изготовления глухих (непрозрачных цветных) стекол древние мастера применяли сурьму, мышьяк, олово, фосфор и медь. С XV в. до н.э. до III в. н.э. самыми распространенными глушителями являлись сурьма и медь. Олово было обнаружено в смальте желтого цвета из Новгорода XI в., а также в глухих стеклах желто-зеленых, палево-желтых и цвета слоновой кости из Полоцка и Чернигова XII в. В мусульманском опаловом стекле XIX в. нашли фосфор.
Самыми ранними непрозрачными стеклами молочного цвета в Европе являются, по-видимому, изделия Венеции, относящиеся к началу XVI в. Красителем являлись примеси оксида олова. Белая же эмалевая краска для росписи стекла употреблялась уже в XV в.
Немецкий алхимик Иоганн Кункель (г. Потсдам) в конце XVII в. для получения молочных стекол пользовался костяной мукой. В 1679 г. он открыл состав для варки «золотого рубина», однако свой секрет Кункель держал в тайне.
Честь открытия заново рубинового стекла, окрашенного золотом, принадлежит М. В. Ломоносову, который в стеклоделии пошел по более правильному пути. На смену ремеслу, стихийным эмпирическим поискам он ввел впервые планомерное развитие стекольного дела на научной основе. М. В. Ломоносов разрабатывал научные принципы производства стекла, опираясь на опыт предшественников. В Усть-Рудице в 1752-1754 гг. он создал единственное в своем роде промышленное предприятие, где возродил забытое русское производство художественных цветных стекол. Материалы археологических раскопок и архивные данные говорят о том, что в Усть-Рудице все было новым. В то время на стекольных заводах России никто не готовил разноцветных смальт, изумительных по богатству палитры, бисера, стекляруса и др.; вес механизмы приводились в движение вручную. Только в Усть-Рудице быстрая вода вращала водяные колеса, приводя в движение все механизмы. Совершенствовалась технология, разрабатывались новые печи, создавались новые виды изделий.
Ученики М. в. Ломоносова - Петр Дружинин, Иван Конеров передавали опыт варки цветных стекол на другие заводы, ознаменовав тем самым новый этап в раз витии русского стеклоделия. На стекольных заводах начинают работать такие ученые, как П. И. Рынков, И. И. Ползунов, К. Г. Лаксман, И. П. Кулибин.
В 1764 г. важное открытие сделал академик К. Г. Лаксман. Он предложил заменить соду глауберовой солью (сульфатом натрия), залежи которой имелись в России в огромном количестве. Продолжая традиции М. В. Ломоносова, Лаксман не ограничивался лабораторными исследованиями, он перенес их на завод и применил в производственных условиях в г. Барнауле. И. П. Кулибин оказывал неоднократную помощь стекольным заводам при решении новых технических задач. Его механизмы, предназначенные для отливки гигантских зеркал, обеспечили русским стекольщикам первое место в этой отрасли промышленности на рубеже XVIII-XIX вв.
В1851 г. А. К. Чугунов разработал способ приготовления шихты, ускоряющий варку стекла и улучшающий состав стекломассы. Этот способ заключался в том, что подготовленные и тщательно перемешанные вещества, входящие в состав шихты, прессовались в форме кирпичиков-брикетов.
Созданная Д. И. Менделеевым периодическая система элементов, а также его капитальный труд «Основы химии» и другие работы сыграли большую роль в развитии химии как науки, а также в развитии химической промышленности, в частности стекольного производства. Технология стекла всегда привлекала особое внимание Д. И. Менделеева. В 1864 г. выходит его книга «Стекольное производство». Лучшим знатоком технологии стекла был С. П. Петухов, его книга «Стеклоделие» с предисловием Д. и. Менделеева, изданная более 80 лет назад, не потеряла своего значения и сейчас.
В 1868 г. Фридрих Сименс изобрел регенеративную ванную печь для варки стекла. Русский стеклодел Малышев в 1897 г. разработал и усовершенствовал конструкцию непрерывно действующей ванной печи с раздельными бассейнами для варки и выработки стекла.
Рубеж XIX-XX вв. знаменуется новым переворотом в области стеклоделия. Переход стекольных предприятий из стадии капиталистической мануфактуры в стадию машинной индустрии дает возможность повысить общий уровень производства, увеличить и расширить ассортимент выпускаемой продукции.
Большой вклад в науку о стекле внесли русские ученые В. Е. Тищенко, И. В. Гребенщиков и Г. Ю. Жуковский. Вскоре после победы Великой Октябрьской социалистической революции в Москве был создан Государственный институт стекла, а в Ленинграде - Государственный оптический институт. в 1925 г. в МХТИ им Д. И. Менделеева, а вскоре и в ЛХТИ им. Ленсовета были организованы кафедры технологии стекла. в настоящее время во многих высших учебных заведениях имеются кафедры и исследовательские лаборатории по технологии стекла.
В советское время больших успехов в науке о стекле и в практике стеклоделия добились такие выдающиеся ученые, как Н.Н. Качалов, В.В. Варгин, И.И. Китайгородский, Н. М. Павлушкин , O. K. Ботвинкин, М.А. Безбородое, П. Д. Саркнсов в др.
Механизация и автоматизация производства массовых изделий из стекла, научно-технический прогресс дают возможность расширить художественные достижения в области варки, формования и обработки стекла как серийного, так и уникального производства.
