نفخ الزجاج

استغلت تقنية نفخ الزجاج، وهي تقنية جديدة لتشكيل الزجاج ظهرت في منتصف القرن الأول قبل الميلاد، خاصيةً للزجاج لم تكن معروفةً لصانعي الزجاج من قبل، ألا وهي التمدد، أي تمدد كتلة الزجاج المنصهر بإدخال كمية صغيرة من الهواء فيها. ويعتمد ذلك على البنية السائلة للزجاج حيث ترتبط الذرات معًا بروابط كيميائية قوية ضمن شبكة غير منتظمة وعشوائية، ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} ولذلك يكون الزجاج المنصهر لزجًا بما يكفي لنفخه، ويتصلب تدريجيًا مع فقدانه للحرارة. ^{[ 6 ]}

لزيادة صلابة الزجاج المنصهر، مما يُسهّل عملية النفخ، طرأ تغيير طفيف على تركيب الزجاج. وبالرجوع إلى دراساتهم لمجموعات الزجاج القديمة من مدينة صفورية في إسرائيل، افترض فيشر وماكراي ^{[ 7 ]} أن تركيز النطرون ، الذي يعمل كعامل مساعد في صناعة الزجاج، أقل قليلاً في الأواني المنفوخة مقارنةً بتلك المصنعة بالصب. وكان من شأن انخفاض تركيز النطرون أن يُتيح للزجاج أن يكون أكثر صلابةً للنفخ.

أثناء عملية النفخ، تبرد طبقات الزجاج الرقيقة أسرع من الطبقات السميكة، وتصبح أكثر لزوجة منها. وهذا يسمح بإنتاج زجاج منفوخ بسماكة موحدة بدلاً من حدوث تمزق في الطبقات الرقيقة.

تطورت مجموعة كاملة من تقنيات نفخ الزجاج خلال عقود من اختراعه. ^{[ 8 ]} الطريقتان الرئيسيتان لنفخ الزجاج هما النفخ الحر والنفخ باستخدام القوالب. ^{[ 9 ]}

نفخ حر

احتلت هذه الطريقة مكانة رائدة في صناعة الزجاج منذ ظهورها في منتصف القرن الأول قبل الميلاد وحتى أواخر القرن التاسع عشر، ولا تزال تُستخدم على نطاق واسع كتقنية لتشكيل الزجاج، وخاصة للأغراض الفنية. تتضمن عملية النفخ الحر نفخ دفعات قصيرة من الهواء في جزء منصهر من الزجاج يُسمى "القطعة الزجاجية" ملفوفة في أحد طرفي أنبوب النفخ. يؤدي ذلك إلى تكوين طبقة مرنة على السطح الداخلي للقطعة الزجاجية تُطابق الطبقة الخارجية الناتجة عن إزالة الحرارة من الفرن. بعد ذلك، يستطيع صانع الزجاج نفخ الزجاج المنصهر بسرعة حتى يصبح كتلة متماسكة، ثم تشكيله بالشكل المطلوب. ^{[ 6 ] [ 10 ] [ 11 ]}

حاول باحثون في متحف توليدو للفنون إعادة إحياء تقنية النفخ الحر القديمة باستخدام أنابيب نفخ طينية. وأثبتت النتائج أن أنابيب النفخ الطينية القصيرة، التي يتراوح طولها بين 30 و60 سم (12-24 بوصة) ، تُسهّل عملية النفخ الحر نظرًا لسهولة استخدامها والتحكم بها، وإمكانية إعادة استخدامها عدة مرات. ^{[ 12 ]} ويستطيع الحرفيون المهرة تشكيل أي شكل تقريبًا من الأواني عن طريق تدوير الأنبوب وتحريكه والتحكم في درجة حرارة القطعة أثناء النفخ. ويمكنهم إنتاج مجموعة واسعة من القطع الزجاجية، بدءًا من أكواب الشرب وصولًا إلى زجاج النوافذ.  

يُعدّ إناء بورتلاند مثالًا بارزًا على تقنية النفخ الحر ، وهو عبارة عن قطعة زجاجية منقوشة صُنعت خلال العصر الروماني. أجرى غودنراث ووايت هاوس ^{[ 13 ]} تجربةً بهدف إعادة صنع إناء بورتلاند. جُمعت كمية كاملة من الزجاج الأزرق اللازم لصنع جسم الإناء على طرف أنبوب النفخ، ثم غُمرت في وعاء من الزجاج الأبيض الساخن. يحدث النفخ عندما ينفخ صانع الزجاج الزجاج المنصهر على شكل كرة، ثم تُمدد هذه الكرة لتصبح إناءً مغطى بطبقة من الزجاج الأبيض فوق جسم الإناء الأزرق.

نفخ القوالب

كان النفخ بالقالب طريقة بديلة لنفخ الزجاج ظهرت بعد اختراع النفخ الحر، خلال النصف الأول من الربع الثاني من القرن الأول الميلادي. ^{[ 14 ] [ 15 ]} تُوضع كتلة من الزجاج المنصهر على طرف أنبوب النفخ، ثم تُنفخ داخل قالب خشبي أو معدني منحوت. وبهذه الطريقة، يتحدد شكل وملمس فقاعة الزجاج بالتصميم الموجود داخل القالب وليس بمهارة صانع الزجاج. ^{[ 6 ]}

يُستخدم نوعان من القوالب، وهما القوالب أحادية القطعة والقوالب متعددة القطع، بشكل شائع في إنتاج الأواني الزجاجية المنفوخة. يسمح النوع الأول بإخراج القطعة الزجاجية النهائية بحركة واحدة عن طريق سحبها لأعلى من القالب، ويُستخدم على نطاق واسع في إنتاج أدوات المائدة والأواني العملية للتخزين والنقل. ^{[ 16 ]} أما النوع الثاني، فيُصنع من أجزاء متعددة الألواح تتصل ببعضها، مما يسمح بتطوير نمذجة سطحية وتكوينات وتصاميم أكثر دقة.

إناء الورقة الروماني المعروض حاليًا في متحف جيه بول جيتي، نُفخ في قالب ثلاثي الأجزاء مزين بنقوش بارزة لأربعة نباتات عمودية. ^{[ 17 ]} في الوقت نفسه، حاول تايلور وهيل ^{[ 18 ]} إعادة إنتاج الأواني المنفوخة باستخدام قوالب ثلاثية الأجزاء مصنوعة من مواد مختلفة. أشارت النتائج إلى أن القوالب المعدنية، وخاصة البرونزية، أكثر فعالية في إنتاج تصميمات بارزة على الزجاج من القوالب الجصية أو الخشبية.

ساهم تطوير تقنية نفخ القوالب في الإنتاج السريع للأشياء الزجاجية بكميات كبيرة، مما شجع على الإنتاج الضخم والتوزيع الواسع النطاق للأشياء الزجاجية. ^{[ 15 ] [ 19 ]}

تتم عملية تحويل المواد الخام إلى زجاج عند درجة حرارة تقارب 1320 درجة مئوية (2400 درجة فهرنهايت) ؛ ^{[ 20 ]} حيث ينبعث من الزجاج حرارة كافية تجعله يبدو شديد السخونة. يُترك الزجاج بعد ذلك ليُصفّى (مما يسمح للفقاعات بالصعود من الكتلة)، ثم تُخفّض درجة حرارة التشغيل في الفرن إلى حوالي 1090 درجة مئوية (2000 درجة فهرنهايت) . في هذه المرحلة، يظهر الزجاج بلون برتقالي زاهٍ. على الرغم من أن معظم عمليات نفخ الزجاج تتم بين 870 و1040 درجة مئوية (1600 و1900 درجة فهرنهايت) ، إلا أن زجاج الصودا والجير يظل مرنًا وقابلًا للتشكيل إلى حد ما عند درجة حرارة منخفضة تصل إلى 730 درجة مئوية (1350 درجة فهرنهايت) . عادةً ما تتم عملية التلدين بين 371 و482 درجة مئوية (700 و900 درجة فهرنهايت) .          

تتضمن صناعة الزجاج ثلاثة أفران . الأول، الذي يحتوي على بوتقة من الزجاج المنصهر، يُشار إليه ببساطة باسم "الفرن". أما الثاني فيُسمى "فتحة التسخين"، ويُستخدم لإعادة تسخين القطعة بين مراحل العمل عليها. ويُسمى الفرن الأخير "الفرن المُبرد"، ويُستخدم لتبريد الزجاج ببطء، على مدى فترة تتراوح من بضع ساعات إلى بضعة أيام، حسب حجم القطع. هذا يمنع الزجاج من التشقق أو التحطم نتيجة الإجهاد الحراري . تاريخيًا، كانت الأفران الثلاثة جميعها موجودة في مبنى واحد، مع مجموعة من الحجرات ذات درجات حرارة متدرجة لكل غرض من الأغراض الثلاثة.

الأدوات الرئيسية التي يستخدمها نافخ الزجاج هي أنبوب النفخ (أو أنبوب النفخ)، وقضيب النفخ (أو قضيب النفخ، أو قضيب النفخ ، أو المندريل)، والمنضدة، والمرآة ، والكتل، والرافعات، والمجاديف، والملقط، ووسادات الصحف، ومجموعة متنوعة من المقصات.

تتعدد طرق تطبيق الأنماط والألوان على الزجاج المنفوخ، بما في ذلك دحرجة الزجاج المنصهر في مسحوق ملون أو قطع أكبر من الزجاج الملون تُسمى " الفريت ". ويمكن ابتكار أنماط معقدة بتفاصيل دقيقة باستخدام القصب (قضبان من الزجاج الملون) والمورين (قضبان مقطوعة عرضيًا لإظهار الأنماط). تُرتّب هذه القطع الملونة بنمط معين على سطح مستوٍ، ثم تُرفع بتدحرج فقاعة من الزجاج المنصهر فوقها. ومن أكثر تقنيات تشكيل القصب دقةً وتعقيدًا تقنية "الريتيتشيلو"، التي تتضمن صنع فقاعتين من القصب، تُلف كل منهما في اتجاه مختلف، ثم تُدمجان معًا ويُنفخ الشكل النهائي.

يعمل صانعو الزجاج المصبوب ، عادةً ولكن ليس بالضرورة، على نطاق أصغر بكثير، مستخدمين تاريخيًا مصابيح الكحول والهواء المضغوط عن طريق النفخ أو المنفاخ لتوليد لهب ساخن على طاولة العمل لتشكيل قضبان وأنابيب زجاجية مُشكّلة مسبقًا. وقد اتخذت هذه المواد الخام شكل أدوات زجاجية مخبرية ، وخرز، و"عينات" علمية متينة - منحوتات زجاجية مصغرة. ولا تزال هذه الحرفة، التي ارتقى بها هانز غودو فرابل إلى مرتبة الفن في أواخر الستينيات (وتبعه لاحقًا فنانون في صناعة الزجاج المصبوب مثل ميلون تاونسند وروبرت ميكلسون)، تُمارس حتى اليوم. يستخدم صانع الزجاج المصبوب الحديث لهبًا من الأكسجين والبروبان أو الغاز الطبيعي. ويتيح الموقد الحديث العمل بكل من الزجاج اللين الذي ينتجه عامل الفرن وزجاج البوروسيليكات (منخفض التمدد) الذي ينتجه نافخ الزجاج العلمي . وقد يمتلك هذا الأخير أيضًا مواقد متعددة الرؤوس ومخارط خاصة للمساعدة في تشكيل الزجاج أو الكوارتز المنصهر المستخدم في مشاريع خاصة.

في القرن الأول قبل الميلاد، طوّر الحرفيون الفينيقيون والسوريون تقنية نفخ الهواء في الزجاج المنصهر باستخدام أنبوب نفخ، مما يحوّله إلى فقاعة ومن ثمّ يشكّله إلى أشكال متنوعة. ^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]} وسرعان ما تفوقت هذه الابتكارات على جميع الطرق التقليدية الأخرى، مثل الصب وتشكيل القوالب، في صناعة الزجاج.

تزامن اختراع نفخ الزجاج مع تأسيس الإمبراطورية الرومانية في القرن الأول قبل الميلاد، مما عزز انتشار هذه التقنية الجديدة وهيمنتها. ^{[ 6 ] [ 27 ]} وقد عُثر على الزجاج المنفوخ في مناطق عديدة من العالم الروماني. ^{[ 15 ] [ 28 ]} وعلى الحدود الشرقية للإمبراطورية، أنشأ الفينيقيون أولى ورش الزجاج الكبيرة في مهد نفخ الزجاج في لبنان وإسرائيل الحاليتين ، وكذلك في مقاطعة قبرص المجاورة . ^{[ 16 ]}

كان إنيون ، على سبيل المثال، من أبرز صانعي الزجاج في لبنان آنذاك. اشتهر بإنتاج أوانٍ زجاجية متعددة الألواح، مصنوعة بتقنية النفخ بالقوالب، تميزت بأشكالها المعقدة وترتيبها وزخارفها المتنوعة. ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]} وقد أظهر تعقيد تصاميم هذه الأواني الزجاجية براعة صانعي الزجاج في المناطق الشرقية من الإمبراطورية الرومانية. وتُعدّ الأواني الزجاجية المصنوعة بتقنية النفخ بالقوالب، والتي أنتجتها ورش إنيون وغيره من صانعي الزجاج المعاصرين له، مثل جيسون ونيكون وأريستياس وميجيس، من أقدم الأدلة على فن نفخ الزجاج التي عُثر عليها في تلك المناطق. ^{[ 16 ] [ 29 ]}

وصلت تقنية نفخ الزجاج في نهاية المطاف إلى مصر، ووُصفت في قصيدة مجزأة مطبوعة على ورق البردي ، يعود تاريخها إلى القرن الثالث الميلادي. ^{[ 12 ] [ 30 ]} أدى النفوذ الروماني على مناطق البحر الأبيض المتوسط ​​إلى استبدال تقنيات الصب وتشكيل القوالب ودمج الفسيفساء الهلنستية السابقة بتقنية نفخ الزجاج. ^{[ 3 ]} وتتمثل أقدم الأدلة على استخدام النفخ في الأعمال الهلنستية في زجاجات صغيرة منفوخة للعطور والزيوت، عُثر عليها في ورش الزجاج في جزيرة ساموثراكي اليونانية وفي كورنث في البر الرئيسي لليونان، ويعود تاريخها إلى القرن الأول الميلادي. ^{[ 16 ]}

لاحقًا، استغلّ صانعو الزجاج الفينيقيون تقنيات نفخ الزجاج الخاصة بهم وأنشأوا ورش عملهم في الأراضي الغربية للإمبراطورية الرومانية، بدءًا من إيطاليا بحلول منتصف القرن الأول الميلادي. وسرعان ما أصبحت روما، قلب الإمبراطورية، مركزًا رئيسيًا لنفخ الزجاج، وأُنشئت ورش عمل أخرى لاحقًا في مقاطعات إيطالية أخرى، مثل كامبانيا ومورغانتينا وأكويليا . ^{[ 3 ] [} 16 ^{] [ 31 ]} وقد تم إنتاج مجموعة كبيرة ومتنوعة من المصنوعات الزجاجية المنفوخة، بدءًا من أوعية العطور (علب مستحضرات التجميل) إلى النقوش البارزة ^، ومن أدوات المائدة إلى زجاج النوافذ.

ومن هناك، انطلق الحرفيون الهاربون (الذين مُنعوا من السفر) إلى بقية أنحاء أوروبا، حيث بنوا ورش نفخ الزجاج الخاصة بهم في شمال جبال الألب (التي تُعرف الآن بسويسرا)، ثم في مواقع في شمال أوروبا في فرنسا وبلجيكا الحاليتين. ^{[ 27 ] [ 32 ] [ 33 ]}

أُنشئت إحدى أكثر مراكز نفخ الزجاج غزارةً في العصر الروماني في كولونيا على نهر الراين في ألمانيا بحلول أواخر القرن الأول قبل الميلاد. وقد عُثر على قوالب ذات قواعد حجرية وأخرى ذات قواعد من الطين المحروق في ورش عمل منطقة الراين هذه، مما يشير إلى تبني صانعي الزجاج لتقنية نفخ القوالب وتطبيقها. ^{[ 17 ]} إضافةً إلى ذلك، صُنعت في ورش عمل منطقة الراين أباريق وأوانٍ زجاجية منفوخة مزينة بنقوش مضلعة، فضلاً عن زجاجات عطور منفوخة تحمل الأحرف CCAA أو CCA، والتي ترمز إلى كولونيا كلوديا أغريبينينسيس. ^{[ 16 ] [ 27 ] [ 32 ]} كما عُثر على بقايا أوانٍ زجاجية زرقاء مخضرة منفوخة، مثل الزجاجات ذات المقابض والأوعية ذات الياقات والأكواب المسننة، بوفرة في ورش الزجاج المحلية في بويتوفيو وسيليا في سلوفينيا. ^{[ 34 ]}

الأدلة المادية المتبقية، مثل أنابيب النفخ والقوالب التي تدل على وجود عملية النفخ، متفرقة ومحدودة. عُثر على قطع من أنابيب نفخ طينية في ورشة زجاج تعود إلى أواخر القرن الأول الميلادي في أفينش بسويسرا. ^{[ 12 ]} كان صانعو الزجاج القدماء يصنعون أنابيب النفخ الطينية، المعروفة أيضًا باسم نافخات الفم، نظرًا لسهولة الوصول إلى الموارد وتوافرها قبل ظهور أنابيب النفخ المعدنية. كما عُثر على قضبان حديدية مجوفة، إلى جانب شظايا أوانٍ منفوخة ونفايات زجاجية تعود إلى القرن الرابع الميلادي تقريبًا، في ورشة زجاج في ميريدا بإسبانيا، وكذلك في سالونا بكرواتيا. ^{[ 16 ] [ 32 ]}

استمر تقليد نفخ الزجاج في أوروبا من العصور الوسطى وحتى عصر النهضة مع سقوط الإمبراطورية الرومانية في القرن الخامس الميلادي. خلال أوائل العصور الوسطى، أتقن الفرنجة تقنية نفخ الزجاج من خلال ابتكار قوالب بسيطة مموجة وتطوير تقنيات زخرفة المخالب. ^{[ 35 ] [ 36 ]} وصُنعت قطع زجاجية منفوخة، مثل أواني الشرب التي تحاكي شكل قرن الحيوان، في واديي الراين والميز، وكذلك في بلجيكا. وصنع صانعو الزجاج البيزنطيون زجاجًا منفوخًا في قوالب مزخرفًا برموز مسيحية ويهودية في القدس بين أواخر القرن السادس ومنتصف القرن السابع الميلادي. ^{[ 36 ] [ 37 ]} واكتُشفت أوانٍ منفوخة في قوالب ذات أوجه ونقوش بارزة وزخارف خطية في سامراء في الأراضي الإسلامية. ^{[ 36 ]}

شهدت أوروبا في عصر النهضة انتعاش صناعة الزجاج في إيطاليا. استخدم صانعو الزجاج الفينيسيون من مورانو تقنية نفخ الزجاج، ولا سيما تقنية النفخ بالقوالب، لإنتاج الأواني الزجاجية الفاخرة المعروفة أيضًا باسم " كريستالو ". ^{[ 37 ] [ 38 ]} وفي أواخر القرن السابع عشر، استُخدمت تقنية نفخ الزجاج، إلى جانب طريقتي الأسطوانة والتاج، لتصنيع ألواح الزجاج أو الزجاج المسطح لنوافذ المنازل. ^{[ 6 ]} وقد انتشر استخدام تقنية نفخ الزجاج على نطاق واسع، حتى أنه كان يُصنع في أجزاء كثيرة من العالم، مثل الصين واليابان والدول الإسلامية.

يعرض متحف نوستيتانجن في هوكسوند ، النرويج، كيفية صناعة الزجاج وفقًا للتقاليد القديمة. وقد عملت مصانع نوستيتانجن للزجاج هناك من عام 1741 إلى عام 1777، حيث أنتجت زجاج الطاولات والثريات على الطرازين الألماني والإنجليزي. ^{[ 39 ] [ 40 ]}

بدأت " حركة الزجاج الاستوديو " عام ١٩٦٢ عندما أقام هارفي ليتلتون ، أستاذ الخزف، ودومينيك لابينو ، الكيميائي والمهندس، ورشتي عمل في متحف توليدو للفنون ، حيث شرعا في تجربة صهر الزجاج في فرن صغير وإنتاج أعمال فنية من الزجاج المنفوخ. شجع ليتلتون على استخدام الأفران الصغيرة في استوديوهات الفنانين. ^{[ ٤١ ]} ازدهر هذا النهج في نفخ الزجاج ليصبح حركة عالمية، أنجبت فنانين مبدعين ومتميزين مثل ديل تشيهولي ، ودانتي ماريوني ، وفريتز درايسباخ ، ومارفن ليبوفسكي، بالإضافة إلى العديد من فناني الزجاج المعاصرين الآخرين. ^{[ ٤٢ ]} واليوم، توجد العديد من المؤسسات حول العالم التي توفر موارد لصناعة الزجاج للتدريب وتبادل المعدات.

يتطلب العمل على القطع الكبيرة أو المعقدة فريقًا من عدة حرفيين في صناعة الزجاج، ضمن تنسيق دقيق لحركات متزامنة. وقد شجع هذا الشرط العملي على التعاون بين فناني الزجاج، سواء في مجموعات عمل شبه دائمة أو مؤقتة.

بالإضافة إلى ذلك، تسمح التطورات التكنولوجية الحديثة باستخدام مكونات زجاجية في تطبيقات التكنولوجيا المتقدمة. ويُمكّن استخدام الآلات لتشكيل الزجاج من إنتاج منتجات زجاجية بأعلى مستويات الجودة والدقة. ونتيجة لذلك، يُستخدم الزجاج بكثرة في تطبيقات أشباه الموصلات، والتحليلات، وعلوم الحياة، والصناعة، والطب. ^{[ 43 ]}

كانت الكاتبة دافني دو مورييه تنحدر من عائلة من نافخي الزجاج في فرنسا في القرن الثامن عشر، وقد كتبت عن أسلافها في الرواية التاريخية التي صدرت عام 1963 بعنوان "نافخو الزجاج" . ^{[ 44 ]}

تدور أحداث رواية الغموض للكاتبة دونا ليون بعنوان " عبر زجاج معتم" حول التحقيق في جريمة وقعت في مصنع زجاج فينيسي في جزيرة مورانو . ^{[ 45 ]}