Vidre del bosc

El terme vidre del bosc o en alemany waldglas s'aplica al vidre medieval produït al nord-oest d'Europa en el període que va del 1000 al 1700, utilitzant cendres de fusta i sorra com a matèria primera i preparat en fàbriques anomenades cases de vidre a les zones boscoses.^[1] Es caracteritza per vidres de colors verdosos-groguencs, els productes més antics sovint presenten un disseny tosc i qualitat pobra; aquest tipus de vidre era utilitzat per a fabricar bols d'ús quotidià i després, en major mesura, per a produir vidres acolorits per als vitralls de les esglésies. La seva composició i mètode de fabricació és diferent del dels vidres romà i preromà de la zona del Mediterrani i vidres islàmics contemporanis de l'est.

Durant l'Imperi Romà, la matèria primera i els mètodes de fabricació utilitzats en el nord d'Europa van ser aquells de tradició romana, utilitzant el mineral natró. Durant diversos segles després de la caiguda de l'Imperi Romà, cap al 450, el reciclatge de vidre romà era la pràctica usual i les habilitats de fabricació del vidre es van perdent. Amb el desenvolupament de l'Imperi carolingi al nord-oest d'Europa, cap a l'any 800, la demana de vidre va augmentar en forma significativa, cosa que va exposar problemes en el subministrament de les matèries primeres tradicionals, a més d'un desig imperial d'emular la cultura més sofisticada de l'Imperi islàmic (que produïa un vidre d'alta qualitat), que va conduir a experimentar amb noves matèries primeres i al desenvolupament d'una tecnologia de fabricació completament nova.^[1][2] Investigacions arqueològiques han permès estudiar nombroses cases de vidre medievals a l'oest i nord d'Europa, particularment en les muntanyes d'Alemanya. A causa del reciclatge del material de construcció, la majoria d'aquests llocs es troba molt pobrament preservat, però hi ha evidència que indica que tant la fabricació del vidre com el seu modelatge posterior es feien sovint en el mateix lloc.^[3]

És important diferenciar entre la fabricació de vidre a partir de la matèria primera i el modelatge posterior del vidre, mitjançant el qual es produeixen els articles utilitaris o decoratius en fondre trossos de vidre en brut o cullet que poden haver estat produïts en una altra part o reciclant vidre vell. El vidre està format per quatre components principals:

1. Un material base, que constitueix la xarxa atòmica que forma la matriu del vidre.^[4] Això és òxid de silici (SiO ₂), el qual en l'antiguitat era incorporat en forma de quars molt,^[5] i a partir de l'era romana s'incorpora amb l'ús de sorra.
2. Un àlcali fundent, per a disminuir la temperatura de fusió del silici, permetent arribar a la fusió a temperatures aconseguibles en l'època. En èpoques antigues, les cendres de plantes riques en sodi que creixien en zones àrides al voltant de la zona est de la Mediterrània eren utilitzades com a font d'òxid de sodi (Na₂O) que feia de fundent. En èpoques romanes s'utilitzava el mineral anomenat natró, una barreja que es troba en la natura a base de sals de sodi alcalines, extretes de la zona de Wadi-Natrun a Egipte. Els fabricants de vidre islàmics posteriors als romans van tornar a utilitzar cendres de plantes riques en sodi,^[6] mentre que al nord d'Europa es va desenvolupar un mètode que utilitzava cendres de fusta per a proveir potassi (K ₂O) com a fundent. També es pot utilitzar òxid de calci (calç, CaO) com a fundent.^[4]
3. Un estabilitzador, per a evitar que el vidre es dissolgui en aigua i augmentar la resistència a la corrosió. El més efectiu és la calç (CaO) encara que l'alúmina (En₂O₃) i l'òxid de magnesi (MgO) poden produir el mateix efecte.^[4] Aquests minerals poden ja estar presents en diferents proporcions a la sorra mateixa.
4. Un colorant o opacat: poden estar presents en forma natural en el vidre, producte de les impureses en les matèries primeres, o pot ser agregat deliberadament al vidre fos en forma de minerals o com a escòria producte de processos de fusió o conformat de metalls. Els elements més utilitzats són ferro, coure, cobalt, manganès, estany, antimoni i plom. L'opacitat pot ser producte de bombolles en el vidre o la inclusió d'agents específics, com ara estany i antimoni. El color resultant i l'opacitat d'una determinada composició poden ser controlats mitjançant la temperatura i les condicions redox dins del forn.^[6][7]

En èpoques postromanes, una sèrie de problemes polítics a la zona de Wadi-Natrun interrompé el subministrament de natró, per la qual cosa es van haver de desenvolupar altres alternatives.^[8] Els fabricants de vidre de l'est van tornar a utilitzar el mètode antic basat en cendres de plantes riques en sodi, i durant algun temps van proveir de vidre el sud d'Europa utilitzant les rutes comercials romanes.^[1] No obstant això, els fabricants de vidre venecià, que havien heretat les tècniques de producció de vidre romans, monopolitzaren el comerç de cendres de plantes i van prohibir als artesans que treballessin fora dels límits de la ciutat.^[7] Per tant, la resta d'Europa, al nord dels Alps, va haver de trobar una altra manera de fabricar vidre. Els materials per a la base i l'estabilitzador del vidre es presenten en abundància en totes les regions en forma de sorra o quars i calç de diversos tipus. Els europeus del nord van experimentar usant cendres de fusta, falgueres i Bracken com a fonts de fundent alcalí.^[9] En el seu apogeu, la indústria del vidre romana produïa vidre d'alta qualitat, prim, incolor i clar, amb una composició consistent.^[1] Els gots més antics realitzats amb vidre del bosc es caracteritzen per composicions summament variades i una qualitat pobra, sovint el seu color és verdós o marronós, les seves parets són gruixudes amb inclusions i bombolles. La qual cosa suggereix que l'ús de cendres de fusta no era merament un reemplaçament de la matèria primera sinó que va requerir el desenvolupament d'una nova tecnologia amb les seves dificultats associades.

Mentre que els vidres romans i encara els més antics (que tenen composicions basades en Si/Na/Ca) van tenir una uniformitat destacable que es va estendre per un nombre ampli de regions i al llarg de diversos segles,^[5] el vidre medieval (que té composicions basades en Si/K/Ca) es caracteritza per composicions summament diverses. Això pot ser explicat en certa manera en examinar la dependència de la temperatura de fusió del vidre amb les proporcions dels components que el formen, els quals per un tema de simplicitat es redueixen a tres.^[5] En la pràctica, el vidre conté molts més components que fan el sistema més complex. L'estudi d'aquests sistemes ternaris, juntament amb l'anàlisi de les impureses, permet als arqueòlegs determinar el lloc de procedència del vidre.

Es creu que, en èpoques premedievals, les matèries primeres eren escalfades fins a una temperatura en la qual es fusionaven només parcialment, de manera que les parts no fusionades eren extretes, es rentaven els components no reactius, i s'agregaven a la propera preparació.^[5] A causa de la forta influència que les composicions de Si/Na/Ca exerceixen sobre la temperatura de fusió, el vidre que s'obtenia tenia una composició bastant uniforme, independentment de la recepta de matèria primera que s'utilitzés.^[5] Les temperatures de fusió dels vidres a base de Si/K/Ca no són massa dependents de la seva composició, i produeixen vidres de composicions més diverses, de manera que les característiques limitants del sistema de Na permeteren que es deixés d'utilitzar el mètode tradicional de producció en colades parcials per produir composicions consistents i es desenvolupés una nova metodologia per controlar-ne la consistència.^[5] L'àmplia varietat de composicions, juntament amb els relats històrics sobre la fabricació del vidre^[10][11] semblen suggerir que el nou mètode comprenia la fosa d'un conjunt de materials "frescos", descartant els components que no reaccionaven.^[5]

A partir del 1400, impulsats pel desig de competir amb la qualitat del vidre venecià, es va descobrir que l'òxid de calci (CaO), agregat en forma de petxines, Limestone o marbre, és un bon fundent per a la mescla de sorra/potassi, produint un vidre clar, en permetre reduir la quantitat de potassi necessari, i amb això les impureses colorants que l'acompanyen.^[2][12]

	Egipci segle xv aC	Romà segle I	Europeu segle xiii	Sirià segle XIV	Modern
Silici, SiO 2	65	68	53	70	73
Soda, Na 2 O	20	16	3	12	16
Potassi, K 2 O	2	0,5	17	2	0,5
Cal, CaO	4	8	12	10	5
Magnesi, MgO	4	0,5	7	3	3
Materials de preparació	Cendra de plantes quars	natró sorra	cendra de fusta sorra/quars	cendra de plantes sorra/quars	components sintètics

Composicions típiques d'alguns vidres històrics i antics. Els components es donen com a percentatge en pes. A més dels indicats els vidres antics, podien contenir fins a un u per cent d'òxid de ferro i fins al tres per cent d'òxid d'alumini, a més de colorants i opacitants.^[7]

En experimentar amb una nova tecnologia, se'ls va fer difícil als fabricants de vidre del bosc assolir els alts nivells de claredat i color dels mètodes romans, principalment a causa de la gran variabilitat de la proporció d'elements que influeixen sobre el color de la matèria primera. La sorra i terra europea en general tenen un contingut de ferro i manganès major. El ferro en una atmosfera de forn comú produeix un vidre d'una tonalitat blavosa/verdosa, encara que també pot donar vidres groguencs. El manganès té un color violeta característic que pot arribar a compensar l'efecte del ferro i produir un vidre incolor.^[13] Per exemple, el vidre fabricat usant fusta de faig que ha crescut en terres poc riques en calç té un elevat contingut de manganès i és pràcticament incolor (p. ex.: Kleinlutzel, Jura), mentre que àrees riques en argila donen un verd oliva (Court-Chalvet, Jura). Per tant, es pot obtenir una varietat de colors i l'experimentació va permetre als artesans del vidre evolucionar des dels primitius colors apagats de tonalitats verd/groc/marró a vidres de colors clars o incolors. Les condicions locals possibilitaren que certes zones produïssin vidres de millor qualitat més d'hora. A Bohèmia, a la fi del segle xvi, s'utilitzava el poder colorant del manganès per a produir un vidre clar adequat per a tallar.^[1] El percentatge de fusta romanent en la cendra de la fusta pot també afectar el color del vidre en modificar l'atmosfera dins del forn.^[12] S'ha descobert que el vidre de York Minster era acolorit fins en un 90% de manera natural, sense que s'agreguessin colorants específics.^[14]

Altres colors clars eren produïts mitjançant la deliberada addició d'òxids de metall, sovint productes de descart de la manipulació de metalls; òxid de coure per a donar color verd o turquesa, cobalt per a obtenir un blau intens. El color vermell era molt difícil d'obtenir, utilitzant partícules de coure sota delicades i controlades condicions d'òxid de reducció.^[4] Hi ha molt poca evidència que mostri que s'hagin utilitzat opacitants a base d'antimoni o estany,^[13] o que l'ús de plom hagi afectat altres colors.

Només es disposa de dues descripcions històriques de fabricació de vidre a Europa durant èpoques medievals. El 1120, Theophilus presbýtes, a Alemanya, va deixar assentades receptes i instruccions, i el 1530 Agricola va escriure sobre la producció de vidre en la seva època.^[10][11] Una altra informació útil prové de troballes arqueològiques i reconstruccions teòriques.

La sorra probablement era recol·lectada de les ribes dels rius, on era relativament neta i tenia uniformitat en la mida de les partícules.^[15] La tala, transport, assecat i emmagatzematge de fusta tant per a cendres com per a combustible dels forns era una tasca intensa i requeria un alt nivell d'organització.^[15][16][17]

Theophilus recomanava l'ús de fusta de faig;^[10] les anàlisis han mostrat una alta proporció de CaO quan creix en sòls calcaris.^[17] De qualsevol manera, la llenya utilitzada, la quantitat de potassa i CaO que proveeix, també altres components que poden afectar el color i opacitat, varia amb l'edat de l'arbre i quina part se n'utilitza; la química del sòl, el clima, l'època de l'any en què és tallat l'arbre, i l'assecat de la fusta quan es crema, factors en què el fabricant de vidre té poc de control.^[12] Aquesta variabilitat explica els problemes amb què el fabricant de vidre s'enfronta en tractar de produir un vidre de bona qualitat. Grans quantitats de cendres han de ser preparades i barrejades juntes per donar l'homogeneïtat necessària per a una composició de vidre predictible.^[12] La productivitat típica de la cendra de faig és de l'1%; llavors, usant la recepta de Theophilus de dues parts de sorra per una de cendra, vol dir que es necessitaran 63 kg de fusta de faig per a produir un quilo de vidre.^[17] S'ha estimat que, incloent-hi el combustible, entre 150-200 kg de fusta hi serien necessàries per quilo de vidre.^[15]

La preparació de cendra i sorra era escalfada, però no fosa, a una temperatura relativament baixa (més de 900 °C) en un procés conegut com a fregida. Theophilus especificava "per espai d'un dia i una nit".^[10][17] Aquest procés, que podia ser monitorat per canvis en el color a mesura que la temperatura augmentava, causava un decreixement en el volum, després es carregava al gresol a la fase final de fosa, minimitzant així el nombre de vegades que el forn havia de ser obert, i consolidant la pols fina de les cendres que podien volar dins el forn causant contaminació.^[17]

L'etapa final era la fosa del material fregit en gresols en un forn tancat per obtenir vidre fos. Per això, calia que a l'interior del forn s'arribés a les més elevades temperatures, ja que la fusió ràpida i l'ús de menor quantitat de fundent millorava la qualitat del vidre. El canvi de natró a potassi representava un augment d'uns 200 °C en la temperatura de fusió del vidre que ara era d'uns 1.350 °C, per la qual cosa va caldre modificar de manera important la tecnologia del forn i el desenvolupament de ceràmics refractaris capaços d'aguantar aquestes condicions de treball.^[5] A aquestes altes temperatures, l'argila normal reacciona químicament amb el vidre.^[18]

Una vegada el vidre es troba fos, és bufat conformant recipients o cilindres que després s'obren per formar fulles per a vitralls. L'etapa final és el temperat del vidre acabat, per a evitar danys per les tensions de contracció.^[1]

A més de les descripcions de Theophilus i Agricola, l'única descripció de les primitives cases de vidre del bosc prové de Bohèmia el 1380 (llibre La miniatura de Mandeville).^[3] S'hi mostra un forn on tot el procés d'alta temperatura en la fabricació de vidre és realitzat en una estructura que contenia molts forns, les diferents temperatures podien ser controlades per l'atenció constant. Les matèries primeres són barrejades en un forat proper i transportades en paelles per ser fregides en un dels forns, a una temperatura òptima superior a 1.100 °C. El material fregit és fos a una temperatura superior a 1.400 °C en gresols dins d'un segon forn; quan és llesta, el vidre és bufat i transformat en objectes. Aquests són col·locats en un forn temperat per refredar-se. Tota l'estructura està ubicada en una construcció de fusta, i la que és emmagatzemada i assecada és col·locada per sobre del forn.^[15][16] Restes d'una estructura similar de finals del segle xv van ser trobades a Eichsfeld, Alemanya.^[3] Un altre disseny trobat en exploracions arqueològiques es remunta al segle xvii i és el forn de tipus papallona. Aquest forn era fet de pedra i els gresols eren importats i estaven fets d'una argila altament refractària.^[15] La diferència entre l'estil dels forns islàmics de l'est, i els del sud d'Europa, era l'ús d'un estil de "rusc", on la cavitat del forn de temperat estava per sobre del forn principal en comptes d'estar al mateix nivell.^[1]

El cicle del forn de llenya estava optimitzat considerant el consum de combustible, el rendiment i treball humà, i a mesura que la tecnologia es perfeccionava, les cases de vidre més grans operaven gairebé sempre amb els mateixos fonaments.^[15][16] S'ha estimat que una gran casa de vidre típicament usava 67 tones de fusta a la setmana treballant 40 setmanes a l'any.^[15]

La gran quantitat de fusta necessària per a produir el vidre va fer convenient que les cases de vidre es localitzen en àrees boscoses i que aquests boscos fossin acuradament gestionats mitjançant la generació de tija i poda de les branques superiors dels arbres, maximitzant així els recursos fusters i optimitzant la mida de les peces de llenya usades.^[15][16] Tot i això, de manera periòdica, les cases de vidre havien de ser traslladades quan el bosc era lat. La indústria del vidre competia pel que fa al subministrament de la fusta amb altres indústries, com ara la mineria i el consum domèstic. En l'Anglaterra del segle xvi, una prohibició va ser imposada a l'ús de la fusta per a fabricar vidre.^[19] Les cases de vidre sovint es construïen en boscos que eren propietat de l'Església. Un dels principals usos del vidre del bosc era la fabricació de vitralls d'edificis religiosos.

• Vidre bufat
• Vidre català
• Cristall de Bohèmia

• Agricola, G. 1556, De Re Metallica, Book XII, Basel, (translated by HC and LH Hoover) Dover Reprintable 1950.
• Cable, M., 1998, The operation of wood-Fired glass-melting Furnaces. In: P. McCray and D. Kingery (eds.), The * Prehistory and History of Glassmaking Technology, 315-330.
• Crossley, D., 1998, The English glassmaker and his search for raw materials in the 16th and 17th centuries. In: P. * McCray and D. Kingery (eds.), The Prehistory and History of Glassmaking Technology, 167-179.
• Érem, G., 2006, The glass-making Crucible of derrière Sairoche (1699-1714 AD, Ct. Bern, Switzerland): a petrological approach. Journal of Archaeological Science 33,440-452.
• Freestone, I., 1992, Theophilus and the composition of medieval glass. In: P. Vandiver er al. (Eds.), Materials Issues in Art and Archaeology III, 739-745.
• Hammersley, G., 1973, The Charcoal Iron Industry and its Fuel. Economic History Review ser 2,26,593-613.
• Newton, RG, 1978, Colouring agents used by medieval glass-makers. Glass Technology 19, 59-60.
• Pollard, AM, and Heron, C., 1996, Archaeological Chemistry. Royal Society of Chemistry.
• Rehren, Th, 2000, Rational in Old World base glass Compositions. Journal of Archaeological Science 27, 1225-1234.
• Schalm, O., Calluwe, D., Wouters, H., Janssens, K., Verhaeghe, F., & Pieters, M., 2004, Chemical composition and Deterioration of glass Excavata in the 15-16th century Fisherman town of Raversijde (Belgium), Spectrochimica Acta Part B 59, 1647-1656.
• Seibel, F., 2000, The Mandeville Miniature: Correct or Faulty?. In: Annales du 14e Congres de l'Association Internationale pour l'histoire du Verre, 2000, 208-209.
• Shortland, A., Schachner, L., Freestone, I.and Tite, M., 2006, Natron as a flux in the early vitreous materials industry: sources, beginnings and Reasons for declini. Journal of Archaeological Science 33,521-530.
• Smedley, J., Jackson, CM, and Booth, CA, 1998, Back to the roots: the raw materials, glass recipes and glassmaking practices of Theophilus. In: P. McCray and D. Kingery (eds.), The Prehistory and History of Glassmaking Technology, 145-165.
• Stern, W.B. and Gerber, I., 2004. Potassium-Calcium Glass: New data and experiments. Archaeometry 46,137-156.
• Tait, H., 1991. Five Thousand Years of Glass. British Museum Press, London.
• Theophilus, On Divers Arts. Edited and translated (1963) by JGHawthorne and CSSmith (Dover Publications, New York)
• Wedepohl, KH, 2000, The change in composition of medieval glass types occurring in Excavata fragments from Germany. In: Annales du 14e Congres de l'Association Internationale pour l'histoire du Verre, 1998, 253-257.
• Wedepohl, K.H., 2005. The change in composition of medieval glass types occurring in Excavata fragments from Germany. In: Annales du 16E Congres de l'Association Internationale pour l'histoire du Verre, 2003, 203-206.