Когда изобрели стекло для окон

У окон есть история

Несмотря на то, что стекло известно человечеству в течение пяти тысяч лет, стеклить окна начали только в средние века. До этого в южных странах греки и римляне, арабы и хорезмийцы строили дома без окон, с внутренним двором, из которого свет проникал в открытое помещение через колоннаду, заменяющую стену дома.

Есть указания на то, что в раннее средневековье в Риме уже вставлялись в окна маленькие стекла. Для этого выдувались небольшие стеклянные шары, которые затем сплющивались. Стеклодув прижимал стеклодувную трубку со стеклянным пузырем к медной доске. Вместо пузыря получалось нечто вроде круглой лепешки. Когда от застывающей лепешки отрывали стеклодувную трубку, в середине ее оставался небольшой бугорок стекла.

Круглые пластинки вделывали в небольшие отверстия, прорезанные в деревянной доске. Доску с такими четырьмя или пятью отверстиями вставляли в оконный пролет. Такими были первые оконные стекла.

В России до X века окна не застекляли. Вместо стекол вставляли промасленную или навощенную холстину или растянутый бычий пузырь. В церквах, в княжеских и боярских хоромах употребляли в окнах пластинки слюды.

Об оконном стекле впервые упоминается в Волынской летописи 1240 года. Там говорилось о церкви, построенной князем Даниилом Галицким с «римскими стеклами». Теперь известно, что уже с X—XI веков в Киевской Руси выделывали небольшие стекла выдувными лепешками и небольшими круглыми пирожками, вылитыми в формы. В Западной Европе стеклянные кружочки, вылитые в форму, стали применяться только с XIV века.

В годы позднего средневековья стали делать для окон листы стекла немного большего размера. Расплавленное стекло выливали на литейный стол и раскатывали, как тесто, металлическими вальками, превращая его в плоскую пластинку. Но пластинки эти были очень малы и толсты по сравнению с современными оконными стеклами.

Перед архитекторами того времени стояла задача создания оконных переплетов, между которыми можно было бы вставлять небольшие стеклянные пластинки. Поэтому у зданий, построенных в средние века, все окна имели решетки, в ячейках которых было вставлено стекло неодинаковой толщины и формы. Но и это оконное стекло ценилось очень дорого. И когда владелец замка уезжал надолго, то стекло из окон вынимали и бережно хранили до следующего приезда владельца.

При постройке королевского дворца в Версале решили сделать большие окна. Но таких стекол еще не умели делать. Поэтому архитектор придумал деревянную золоченую раму с деревянным узором, который изображал переплетающиеся растения. Это было необходимо, чтобы скрыть места соединения отдельных стекол.

В XVIII веке в царской России помещики также требовали для своих дворцов и усадеб сложных оконных рам. И, так как в России стекло тоже было дорого, они при переездах из одного имения в другое или при переездах из города в деревню перевозили с собой и стекло с оконными рамами. Население же среднего достатка не имело возможности покупать стекло в большом количестве и довольствовалось очень небольшими окнами.

Учитывая примитивный способ производства стекла и его дороговизну, архитекторы в средние века строили дома и общественные здания с маленькими окнами. Все памятники архитектуры того времени поражают нас своими низкими и узкими оконными проемами, что диктовалось небольшими размерами получаемых листов стекла.

В средневековых церквах и соборах делались большие оконные проемы, застекленные витражами или картинами, собранными из кусочков цветного стекла. Большой размер соборного окна восхищал обывателей, привыкших к своим маленьким окнам в жилых домах. Огромные витражи с изображениями святых внушали уважение к богатству и великолепию «божьего дома» и поражали воображение.

Можно сказать, что примерно 150—200 лет назад стекло было так же дорого, как и в первые века нашей эры. Оно все так же было доступно только богачам. Но, несмотря на это, по сохранившимся сведениям, «дутейщик кругов» для окон получал в то время только 1 рубль 50 копеек в месяц.

История возникновения оконного стекла

История возникновения оконного стекла

Впервые оконное стекло, хотя и весьма несовершенное, появилось на рубеже старой и новой эры летоисчисления у римлян. Однако после падения Римской империи секреты его производства были утеряны и в начальный период средневековья в Европе оконного стекла не знали. Естественно возникает вопрос, а что же было в окнах? Часто окна закрывались сплошными деревянными ставнями. В теплые дни они открывались, впуская дневной свет внутрь помещения. В иное время окна закрывались и помещение освещали свечами. В России свечи, которые были дороги, часто заменялись горящей лучиной.В некоторых дворцах, парадных зданиях и культовых сооружениях в Европе в мелкие ячейки в оконных проемах вставляли пластинки слюды, которые ценились очень дорого. В домах простых людей для этой цели использовались бычий пузырь и промасленная бумага или ткань. В середине XVI в. даже во дворцах французских королей окна закрывались промасленным полотном или бумагой. Лишь в середине XVII в. при Людовике XIV в окнах его дворца появилось стекло в виде маленьких квадратиков, вставленных в свинцовый переплет. Листовое стекло большой площади долго не умели получать. Поэтому даже в XVIII в. застекленные окна имели мелкий переплет. Обратите внимание на реставрированные здания петровской эпохи, например на Меньшиковский дворец в Санкт-Петербурге.

Как уже было сказано, римляне научились изготовлять оконное стекло в конце старой эры. Они делали это путем отливки и раскатывания жидкого стекла в форму в виде противня, который изготавливался из глины. Отливки извлекались из формы еще в горячем виде, пока стекло сохраняло пластичность. Таким способом получали оконное стекло толщиной около 10 мм и площадью до 0,5 м 2 . Поскольку прилегающая к форме сторона листа оказывалась шероховатой, то стекло не было прозрачным.Такое стекло находили при раскопках в западноевропейских колониях Рима, а также на Востоке вплоть до Черноморского побережья. Как уже было отмечено, после распада Римской империи это ремесло пришло в упадок и способ производства был забыт и никогда не возобновлялся. Новый способ производства оконного стекла был разработан несколько столетий спустя, т.е. в средние века. Этот способ принципиально отличался от древнеримского, так как получался не отливкой, а выдуванием. Вначале выдували шар, который раскатыванием на плитке и размахиванием в воздухе превращался в подобие большой ампулы. После отрезания верхней и нижней части получался цилиндр. Последний разрезался вдоль твердым минералом и на раскаленной глиняной плите разглаживался в лист деревянной гладилкой. Стекло получалось довольно тонким, хотя и небольшого размера. Сторона, прилегавшая к плите при разглаживании, также получалась шероховатой, а значит, стекло опять же было непрозрачным.

На территории древнеславянского государства археологи многократно находили фрагменты стеклянных кругов диаметром 200. 250 мм с хорошо заделанными кромками. Ученые сходятся во мнении, что эти стеклянные круги служили для остекления окон крупных общественных зданий, например храма Киевской Софии и других церквей домонгольской Руси. Считают, что способ их производства сводился к следующему. В форме выдувался сосуд, похожий на конусообразный графин. Дно этого «графина» обрезалось и кромка завертывалась.

В конце средневекового периода в Европе начали широко применять «лунный» способ изготовления листового стекла. В его основу также был положен метод выдувания. При этом способе вначале выдувался шар, затем он сплющивался, к его дну припаивалась ось, а около выдувательной трубки заготовка обрезалась. В результате получалось подобие вазы с припаянной ножкой-осью. Раскаленная «ваза» вращалась с большой скоростью вокруг оси и под действием центробежной силы превращалась в плоский диск. Толщина такого диска была 2. 3 мм, а диаметр доходил до 1,5 м. Далее диск отделялся от оси и отжигался. Такое стекло было гладким и прозрачным. Характерная его особенность – наличие в центре диска утолщения, которое специалисты называют «пупком». Лунный способ производства сделал листовое стекло доступным для населения. Однако на смену ему уже в начале XVIII в. пришел другой более совершенный «халявный» способ, который использовался во всем мире почти в течение двух столетий. По существу, это было усовершенствование средневекового способа выдувания, в результате которого получался цилиндр. «Халявой» называли формируемую массу стекла на конце выдувной трубки. Она доходила до 15. 20 кг и из нее в итоге получались листы стекла площадью до 2. 2,5 м 2 .

Этот способ позволил получать оконное стекло хорошего качества и относительно недорогое для широких слоев населения. Таким образом, проблема светлого и теплого жилища была разрешена лишь в XVIII в. Это было достигнуто трудом многих поколений стеклоделов в течение двух тысячелетий.

Однако «халявный» способ трудно поддавался механизации, а потребности в оконном стекле росли быстрыми темпами. Поэтому поиски новых способов продолжались и в результате в начале XX в. был внедрен в промышленность механизированный процесс. В основе его лежало наблюдение американца Кларка, сделанное в первой половине XIX в. Оно состояло в том, что если на поверхность жидкого стекла положить железный стержень («приманку»), а затем поднимать его, то стеклянная масса приварится (приклеится) к стержню и потянется за ним в виде полотна. При остывании на воздухе получается стеклянный лист. Однако он получался не с параллельными кромками, а в виде клиновидного полотнища. Следующим шагом на пути разработки механизированного способа было изобретение бельгийца Фурко. Он предложил положить на поверхность расплавленной массы керамический брус («лодочку») с продольной щелью. Керамика легче расплавленной стеклянной массы и потому лодочка плавает на поверхности. Если нажать на лодочку, то расплавленная масса выдавливается из щели. На нее опускают «приманку» и тянут вверх. Если скорость подъема приманки будет равна скорости выдавливания стекломассы, то получится правильное полотнище с параллельными кромками. Дальнейшее завершение решения проблемы носит чисто технический и конструкторский характер – устанавливаются подъемные валики, холодильник и другие приспособления. Толщина листа зависит от скорости подъема и скорости охлаждения листа.

В настоящее время оконное стекло производят по данному способу. Имеется и несколько другой вариант технологического оформления процесса производства листового стекла, который используют в США. В нем вместо лодочки с каждого борта полотна располагается пара роликов, между которыми и проходит полотно. Ролики препятствуют сужению полотна и потому отпадает необходимость в лодочке.

В современном строительстве для остекления общественных зданий, гостиниц и витрин магазинов, а также для авто- и вагоностроения, широко используют стекло толщиной 6. 8 мм и даже до нескольких сантиметров. Такое стекло называют зеркальным. Оно изготавливается методом проката с последующей шлифовкой и полировкой. Когда говорят о здании, построенном из стекла и бетона, то имеют в виду именно такое зеркальное стекло.

Из сказанного видно, какими усилиями далось человеку прозрачное стекло. Однако в некоторых деталях промышленного и бытового интерьера необходимо, чтобы стекло, наоборот, было непрозрачным, но пропускало свет. Стекло для таких целей подвергают пескоструйной обработке или грубой шлифовке. В настоящее время с этой же целью изготавливают узорчатое листовое стекло, т.е. имеющее какой-либо рисунок. Его получают прокатом на столах или между вальцами, на которые нанесен рисунок.

Мелкие стеклянные изделия делают матовыми обработкой фтороводородной (плавиковой) кислотой. Последняя взаимодействует с диоксидом кремния, находящимся на поверхности, с образованием летучего тетрафторида кремния SiF₄ в соответствии с уравнением

Вряд ли современный человек может оценить тот комфорт и удобство, которое дает ему прозрачное листовое стекло. Человек рождается в светлом и теплом помещении и принимает это как должное.

Когда появилось первое стекло

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

За окошком света мало? Из истории окон и оконного стекла

Наши давние-давние предки, спасавшиеся от морозов давних оледенений в одежде из шкур и ночевавшие в пещерах, освещали свой домашний быт огнем костра, или занимались своими делами в светлое время суток у выхода из пещеры. Прошли века, начался бронзовый век, жители древнейшей крито-микенской цивилизации 4000 лет назад придумали окна — теплый климат им это позволял. Но взорвался вулкан, который ныне живущие называют Санторин, под ударами цунами рухнула микенская цивилизация — и об окнах забыли на тысячелетия.

Древние цивилизации Египта, Греции, Рима окна практически не использовали. Для освещения жилища у них служили двери, выходящие во внутренний дворик. А после захода Солнца — факелы и масляные светильники. В наружных стенах делали узкие щели или небольшие проемы под самой крышей, света от таких отверстий в комнатах почти не было. Подражание Римскому Пантеону на территории аббатства Святой Женевьевы в Париже
Фото: Источник

Со временем люди открыли чудесные свойства слюды и стали делать слюдяные окна. В Европе первого тысячелетия и в начале средних веков окна делали весьма разнообразной формы. По большей части — в форме узких щелей-бойниц, но были большие «французские» окна, занимавшие большую часть стены. Для защиты от сквозняков и холода окна прикрывали деревянными ставнями. А для защиты от воров использовали металлические кованые решетки, или резные пластины из известняка, терракоты и мрамора. Рамы делали из железа с мелким переплетом, для размещения листиков слюды. Железные окна из-за теплопроводности металла выходили весьма холодными. Их для тепла обшивали сукном, а для пущего шика, в особо богатых домах — оторочивали мехом.

Как обстояли дела в России? Деревянные дома, срубы из стволов деревьев, часто поставленные прямо в лесу. Слабые, опасные места — на случай нападения дикого зверя или лихих людей — окна и двери. Двери делали обстоятельно из толстых и дорогих тогда досок, окна же тогда были «волоковые», маленькие, размещенные высоко в стене, закрываемые задвижкой — волоком.

Поскольку «климат у нас не хранцузский» ((с) — царь Пётр), окна было совершенно необходимо прикрывать чем-то светопроницаемым, чтобы в доме было хоть сколько-то светло. Вначале использовалась «рыбья кожа». С пойманных рыб породы карповых после снятия чешуи снималась тонкая кожа, ее высушивали — и вставляли в рамы окон. Само собой — и карпы должны были быть очень большими и переплеты окон — весьма в мелкую клеточку. Окна пропускали свет, но были препятствием для сквозняков и летучих насекомых.

Со временем стали использовать более доступный материал — полупрозрачный бычий пузырь. Делали также окна из слюды, стоили они весьма недешево.

Кроме всего перечисленного, для окон употреблялась еще и промасленная бумага. Свет она пропускала неплохо, хотя бумага и не была очень уж дешевой. В. М. Васнецов, «Царевна у окна», 1920 г.
Фото: ru.wikipedia.org

Наконец подошло время окон со стеклами. Само стекло было открыто людьми очень давно. В Древнем Египте были в употреблении различные предметы из стекла. Но само стекло было тогда скорее драгоценностью.

Древние римляне открыли способы относительно дешевого производства стекла. У них появились первые стеклянные окна. Их стекло было все еще весьма дорого, технология была весьма сложной, но уже позволяла сделать большое окно с большим количеством небольших стеклянных пластинок, весьма хорошо пропускавших свет. С падением Рима пропала и технология производства оконного стекла.

Много-много времени спустя, уже в Средние Века, люди научились делать стекло много и недорого. В Кёльне научились делать листовое стекло, а мастера из Венецианской республики, жившие на острове Мурано, нашли состав, позволявший получать чистое и прозрачное стекло.

В России, по свидетельству иностранных купцов, уже в 1639 году работал заводик по производству оконного стекла и стеклянных бутылей и кубков, подобных венецианским. Примерно так выглядел первый «стеклопакет» на Руси
Фото: Источник

В 18−19 веках стекло и изделия из него постоянно дешевели. Оконное стекло, ранее бывшее показателем знатности и богатства, превращалось в вещь, обыденную для горожан. Фабрики производства стекла множились — и с трудом позволяли удовлетворять запросы быстро растущего рынка.

Возникали новые, более экономичные печи, новые способы производства гладкого листового стекла… Наконец, в 1959 году был изобретен флоат-метод, который сегодня используется повсеместно. По этому методу стекло получается гладким, протекая по ванне расплавленного олова. Температура плавления олова чуть больше 200 градусов Цельсия, это более чем достаточно, чтобы стекло, плавящееся при температуре от 750 градусов, остыло, став совершенно гладким, великолепно и неискаженно пропускающим свет. Фото: Depositphotos

Люди, получив много дешевого и прозрачного стекла, смогли ставить в домах не просто окна из стекла, но многослойные окна. В России в большинстве городов в ходу двухрамные окна, а в районах Крайнего Севера с их экстремально низкими зимними температурами — трехрамные. Так и свет снаружи поступает, и тепло зимой наружу не уходит.

Вот так прошла история окон — от рыбьей кожи и бычьего пузыря в маленьких волоковых окнах — до трехрамных пакетных окон, отлично пропускающих свет и защищающих от сильного мороза.