Варка. Способы обработки. Материалы и инструменты. Декоративное покрытие. Граверные работы

 

Варка стекла

 

Физико-химические основы стекловарения

Варка стекла является основным технологическим процессом при производстве стеклянных изделий. Стекловарение – сложный физико-химический процесс, который протекает при изменяющихся высоких температурах в шихте и движущейся среде (стекломассе) переменного и сложного состава и зависит от состава стекла, условий теплообмена, вида топлива, характера движения стекломассы и газов.

Процесс получения готовой к выработке стекломассы обычно делят на пять стадий: силикатообразование, стеклообразование, осветление, гомогенизации и охлаждение стекломассы.

Силикатообразование. Первая стадия – силикатообразование – характеризуется тем, что к ее концу в шихте нет отдельных компонентов, большинство газообразных компонентов, образующихся в процессе разложения и взаимодействия составляющих, улетучилось, а реакции между отдельными компонентами шихты в твердом состоянии заканчиваются. Шихта превращается в спекшуюся массу, сырьевые материалы, находящиеся в шихте, претерпевают ряд изменений: влага испаряется; гидраты, соли, перекиси разлагаются и теряют летучие формы: кремнезем подвергается полиморфным превращениям. В итоге шихта превращается в спекшуюся массу, состоящую из силикатов и кремнезема. Для обычных натрий-кальций-силикатных стекол этот этап завершается при температуре 900-1150 градусов С.

Стеклообразование. Эта стадия характеризуется тем, что к ее окончанию стекломасса становится прозрачной, т.е. в ней отсутствуют непроваренные частицы шихты, но она еще пронизана большим количеством пузырей и свилей, т.е. она продолжает оставаться химически неоднородной. Для сортовых и тарных стекол эта стадия завершается при температуре 1150-1250 градусов С. Скорость протекания процесса стеклообразования в 8-9 раз выше скорости силикатообразования. К концу стеклообразования в основном протекают все химические реакции: разложение гидратов, карбонатов, сульфатов; взаимодействие компонентов шихты с образованием силикатов.

Осветление. Как уже было сказано, к концу стеклообразования расплав продолжает оставаться пронизанным большим количеством неоднородностей – свилей и пузырей, хотя нерастворенных частичек шихты уже нет. Для ликвидации остаточных включений свилей и пузырей служат третья и четвертая стадии стекловарения: осветление о гомогенизация.

Механизм осветления стекломассы заключается в создании равновесных условий между газами, растворенными в стекломассе, и газами, заключенными в пузырьках, при определенных условиях атмосферы печи; это происходит следующим образом: большие пузыри поднимаются к поверхности, лопаются и переходят в атмосферу печи, а маленькие пузыри растворяются в расплаве.

Для сортовых и тарных стекол осветление завершается при температуре 1450-1550 градусов С.

Гомогенизация – это следующий этап, цель которого освобождение стекломассы от свилей и создание полной ее однородности. Процесс гомогенизации в некоторой степени содействует процесс осветления. Для этого стекломассу длительное время выдерживают при высоких температурах или перемешивают. На гомогенизацию, так же как и на процесс осветления, влияет главным образом температура; гомогенизация протекает одновременно с осветлением при тех же температурах.

Охлаждение стекломассы – это последняя стадия стекловарения. Перед заключительной стадией температура стекломассы лостигает наивысшего значения – около 1500 градусов С, а вязкость – наименьшего значения. Для подготовки стекла к выработке необходимо понизить ее температуру и довести значения вязкости до рабочего состояния; для этого температуру стекломассы снижают примерно на 200-300 градусов.

Следует иметь в виду, что при нарушении режимов охлаждения стекломассы может измениться равновесие между жидкой и газовой фазами, что может в свою очередь привести к возникновению газообразных включений в стекле, так называемых повторных пузырей и мошки (мельчайших пузырей). Это – пороки стекла, избавиться от которых чрезвычайно трудно.

 

Варка стекла в горшковых печах

Горшковые печи применяют в производстве изделий сортовой посуды из окрашенных стекол. Для производства сортовых изделий высокого качества из цветного и свинецсодержащего стекла применяют многогоршковые регенеративные печи с нижним приводом пламени. При варке в горшке на стекломассу легко воздействовать путем перемешивания, бурления и установления необходимого режима. К стекловаренным горшкам предъявляются высокие требования, так как от их качества во многом зависит качество стекломассы. Наиболее часто встречаемый брак при варке в горшковых печах – это шамотный камень, продукт разрушения стенки горшка. Стекловаренные горшки изготовляют из шамотной массы путем трамбовки. К стекловаренным горшкам предъявляют высокие требования, так как от их качества во многом зависит качество стекломассы. Размеры горшков бывают различными. Наибольшее распространение получили горшки на 250-300 л (оптическое стекло) и на 150-160 л (сортовое стекло). Полезная емкость горшка намного меньше геометрической вследствие потерь стекла при бурлении, недостаточного заполнения горшка и остатка стекла после выработки; обычно используется 70-80% сваренного стекла.

Горшковые печи с нижним подводом пламени, предназначенные для варки цветных и хрустальных стекол, обычно имеют до 16 горшков полезной вместимостью 300-500 кг каждый. Стекловаренные горшки устанавливают по периметру печи у боковых стен. Шихта в стекловаренном горшке получает тепло главным образом за счет излучения от свода печи: чем ниже свод, тем интенсивнее прогрев горшка и находящейся в нем шихты. Шихту загружают только в горячие горшки, имеющие на дне подушку из расплавленного стекла толщиной до 10 см.

При варке в горшковых печах все процессы – силикатообразование, стеклообразование, осветление и охлаждение – чередуются. Варку стекла в горшковых печах принято условно делить на четыре стадии: разогрев печи, наварка стекла, осветление и студка до температуры выработки. Примерный график варки натрий-кальций-силикатного стекла для производства сортовой посуды и художественных изделий приведен на риcунке.

 

Варка стекла в ванных печах

Процесс варки стекла в ванных печах аналогичен процессу варки в горшковых печах. В ванных печах непрерывного действия засыпка шихты, варка стекла и выработка стеклоизделий происходят одновременно. Ванная стекловаренная печь представляет собой сложный теплотенический агрегат. Варка стекла в ванных печах непрерывного действия протекает в иных условиях, чем варка в горшках: силикато– и стеклообразование, осветление и студка в них осуществляется одновременно и непрерывно на соответствующих участках по длине печи. Течение этих процессов осуществляется в условиях непрерывного смещения поверхностных слоев расплава. Главной причиной движения стекломассы в ванной печи является разность уровней, которая возникает в условиях отбора стекломассы на выработочном конце печи. Следовательно, в ванной печи постоянно существует выработочный поток, который питается за счет свежих порций шихты, превращающихся в стекломассу. Непрерывность процесса варки позволяет обеспечивать в ванных печах постоянство технологических режимов и уровня стекломассы.

 

Варка окрашенных и глушеных стекол. Обесцвечивание стекла

В производстве полых стеклоизделий большое значение имеют окрашивание, глушение и обесцвечивание стекла. В производстве сортовой посуды цвет имеет декоративное значение. Глушение и обесцвечивание стекла можно считать разновидностями окрашиванияю. Окрашивание, глушение и обесцвечивание производятся при стекловарении в результате ввода в шихту различных красителей, глушителей, обесцвечивателей.

Стекломасса окрашивается при растворении красителей в период варки. Для варки цветных стекол используют горшковые и ванные печи непрерывного и периодического действия. Температурный режим варки и выработки цветных стекол зависит от вида применяемого красителя. Стекла, содержащие оксид кобальта, никеля, железа (синее и дымчатое стекло) обладают меньшей теплопрозрачностью; их варят при температуре около 1490 градусов С. Выработка изделий из этих стекол из-за большой скорости твердения также производится при более высоких температурах. Стекла, окрашенные соединениями марганца, селенового рубина, можно варить при температуре 1400-1420 градусов С. Чтобы добиться расширения гаммы цветных стекол, необходимо соблюдать последовательность ввода красителей при варке. При смене цвета нужно учитывать близость цветовых тонов, к примеру, лучше варить стекло, окрашенное соединениями марганца, после варки стекол зеленого цвета, так как соединения хрома окисляют соединения марганца и способствуют получению интенсивных фиолетовых тонов. Недопустима варка натрий-кальций-силикатных стекол, окрашенных селеном малых концентраций (розалин, неодимовый рубин), после варки селенового рубина, так как это приводит к выделению пузырей из-за ограниченной растворимости в стеклах этого состава. Желательно первоначально варить стекла с красителями, которые легко окисляются или восстанавливаются, к примеру, с серой, с селеном, соединениями марганца. Переход от варки стекла одного цвета к другому без остановки печи требует много меньше затрат труда и меньше времени, чем при сливе стекломассы и наполнении ее стеклом нового состава. Нужно иметь в виду, что при непосредственном переходе от варки стекла одного цвета к другому могут возникнуть пузырьки воздуха, полосы другого цвета и свили.

Большинство цветных стекол относится к группе натрий-кальций-силикатных. Кроме того, используются составы стекол с повышенным содержанием оксида цинка для варки селенового рубина, а также составы свинцовых хрусталей с различным содержанием оксида свинца.

Глушение стекла можно определить как разновидность окрашивания стекла. Глушение стекла вызывается частицами, выделяющимися в стекле при охлаждении или дополнительной тепловой обработке вследствие ограниченной растворимости некоторых веществ в стеклах. Размер частиц здесь значительно больше, чем при коллоидном окрашивании, поэтому рассеяние света значительно преобладает над поглощением и пропусканием. Поскольку частиц в стекле выделяется много, рассеяние света идет во все стороны. В зависимости от размеров и количества выделившихся частиц можно получить эффект глушения от слабого – опаловые стекла, до интенсивного – молочные стекла. Сами частицы могут быть белыми или цветными Глушеные фторидами и фосфатами стекла имеют, к примеру, белые частицы, а типа хромового и медного авантюрита – цветные частицы. Цветное глушение происходит также при укрупнении размеров частиц при коллоидном окрашивании. Глушение может быть достигнуто при образовании неодноростей при расслоении стекла; известно глушение стекла пузырьками газов.

Для получения так называемых молочных и накладных изделий из сортовых стекол используется глушение в основном фтором и фосфором, а также сульфидом цинка. Сульфид цинка обладает ограниченной растворимостью, которая снижается по мере охлаждения стекла. Он способен выделяться при определенной температуре и концентрации в виде мелких кристаллов. Глушение стекла может меняться от светлого опалового до белого, молочного с полосами, желтого и коричневого цвета от сульфида железа; изделия часто называют мраморовидными.

Условия варки глушеных стекол, особенно цветных, аналогичны условиям варки цветных прозрачных стекол. Для окрашивания глушеных стекол применяются те же красители, что и для окраски прозрачных стекол. В силу того, что окрашивание наблюдается в отраженном свете, то действие красителей иногда отличатся от их действия в прозрачном стекле. Для получения глушеных стекол насыщенных цветов количество красителя должно быть увеличено.

Обесцвечивание стекла. Уменьшение светопрозрачности бесцветного стекла или появление заметных цветовых оттенков, особенно желтых, зеленых, голубых, снижают эстетическую ценность изделий; эти нежелательные явления обусловлены содержащимися в исходном сырье примесями оксидов железа и устраняются обесцвечиванием. Примеси сотых долей процента окидов железа придают стеклу в зависимости от степени окисления зеленый, желто-зеленый или сине-зеленый оттенки. С присутствии серы появляется коричневый оттенок Перевод соединений железа в оксидную форму, менее интенсивно окрашивающую стекло, может быть достигнут главным образом за счет окисления в процессе варки, т.е. происходит химическое обесцвечивание; в качестве химических обесцвечивателей используются нитраты натрия и калия, оксиды мышьяка, марганца и церия.

Однако зачастую химического обесцвечивания оказывается недостаточно и применяется физическое обесцвечивание, сущность которого основана на оптическом сложении цветов, при этом вводится понятие дополнительного цвета, который в сумме с данным дает белый цвет. Для наглядного изображения цветов, использующихся при оптическом сложении удобно использовать равносторонний треугольник, в вершинах которого записаны основные цвета: красный – К, зеленый – З, синий – С (рис.12). Образующиеся при оптическом наложении цвета записываются на сторонах треугольника: желтый = К+З; голубой = С+З; пурпурный = К+С. Как видно из рисунка, цвета, расположенные в вершинах треугольника и на соответственно противоположных сторонах, являются дополнительными : синий+желтый, зеленый +пурпурный, красный+голубой.

При физическом обесцвечивании стекла в его состав вводят в небольших количествах определенные красители, которые окрашивают стекло в цвет, дополнительный к цвету, создаваемому оксидами железа. В результате сложения цветов видимый оттенок исчезает и стекло становится бесцветным. В отличие от химического обесцвечивания в этом случае общая светопрозрачность стекла несколько снижается. Как уже говорилось, оксиды железа создают в стекле зеленые, желто-зеленые и сине-зеленые оттенки, соответственно для обесцвечивания должны вводиться красители, окрашивающие стекло соответственно в красный (розовый), синий и пурпурный (пурпурно-фиолетовый) цвета. Для этой цели используют селен и оксид эрбия (розовый цвет), оксид кобальта (синий цвет), оксиды никеля, марганца, неодима (пурпурный и пурпурно-фиолетовый цвета).

 

Пороки стекломассы

От качества стекла зависит и качество изделий из него, особенно сортовой посуды, декоративных и художественных изделий. Качество же стекла характеризуется химической и физической однородностью и отсутствием инородных включений. Пороки стекла вызываются технологическими нарушениями процессов стекловарения. Пороки стекломассы делятся на три группы: твердые включения (кристаллы и камни); газообразные включения (пузыри); стекловидные включения (свили и шлиры).

Твердые включения – наиболее опасный порок стекломассы. Они вызывают местные напряжения, которые мешают нормальному отжигу изделий, понижают их механическую прочность и термическую устойчивость, а также являются причиной саморазрушения изделий. Твердые включения, частично растворившиеся в стекле, обычно сопровождаются свилью и пузырями. Пороки в стекле появляются при кристаллизации стекломассы, при наличии некоторых труднорастворимых минералов шихты, при разъедании огнеупора и при наличии посторонних загрязнений. Продукты разрушения огнеупоров появляются в результате низкого качества огнеупоров, высокой температуры стекловарения, наличие в составе стекла значительного количества щелочей, борного ангидрида, оксида свинца, разъедающих огнеупоры. Продукты кристаллизации возникают вследствие кристаллизации самого стекла. Кристаллизация чаще всего возникает на поверхности стекломассы около газовых пузырей, на границе с огнеупорами, вокруг шихтных и шамотных камней, на свилях. Продуктами кристаллизации могут быть различные кристаллы, химический состав которых обусловлен составом стекломассы.

Значительно уменьшить склонность стекла к кристаллизации можно корректированием его химического состава. Ликвидировать кристаллы можно повышением температуры.

Газообразные включения делят на пузыри (диаметром более 0,8 мм) и «мошку» (диаметром менее 0,8 мм). По форме газовые пузыри бывают сферическими, эллипсоидными, волосяными. В них могут содержаться различные газы: кислород, азот, окись и двуокись углерода, сернистый газ, окислы азота, пары воды, воздух а также их смеси. Пузыри в стекле могут быть первичного и вторичного происхождения. Первичные пузыри могут возникать и оставаться в стекломассе в основном из-за недостаточно высокой температуры процесса осветления, его скоротечности, недостаточного количества осветлителей Вторичные пузыри могут появиться и в полностью осветленном стекле. Их возникновение вызывается повторным нагреванием стекломассы (в таких случаях появляется «мошка»), взаимодействием стекломассы с газами печи, выделением газов из огнеупоров, механическим занесением газов и воздуха в стекломассу, попаданием металлического железа в стекломассу (при попадании в стекломассу железо вызывает обильное выделение пузырей, которые часто бывают окружены бурой оболочкой стекла, окрашенного окислами железа). Чем больше размер пузырей, тем ближе к месту или моменту выработки они образовались.

 

Способы обработки стекла. Материалы и инструменты, применяемые для обработки стеклоизделий

 

Химическая обработка стеклоизделий

Химическая обработка стеклоизделий включает в себя декоративное травление художественных рисунков и полирование алмазной резьбы. В основе этих видов обработки лежат химические процессы взаимодействия стекла с фтористым водородом, плавиковой кислотой и ее солями.

При химической обработке фтористый водород и плавиковая кислота разрушают поверхностную кремнекислородную пленку и кремнекислородные образования – основу стекла; другие оксиды, входящие в состав стекла, также реагируют с фтористым водородом и плавиковой кислотой, образуя фториды и завершая таким образом процесс разрушения стекла. Так как в зоне реакции выделяется и кремнефтористоводородная кислота, то кроме фторидов образуются и соли кремнефтористоводородной кислоты. Если при обработке стекла образуются нерастворимые соли, прочно связанные со стеклом, протравленная поверхность стекла остается матовой, если растворимые – прозрачной.

Химической обработке часто подвергают не все изделие, а только некоторые участки; остальная поверхность, которая должна остаться необработанной, защищается кислотоупорным покрытием. Защитные покрытия изготавливают из восков (пчелиного, озокерита), углеводородов ( парафина, цезерина), высших жирных кислот (стеарина), смол (канифоли, битума, каучука), жиров и масла (льняного, олифы, животного жира), синтетических полимеров (поливинилхлорида), металлов (свинца). Компоненты защитных покрытий комбинируют таким образом, чтобы смеси получились жидкими и их можно было наносить кистью при обычной температуре, или расплавлялись только при повышенной температуре и наносились путем погружения в расплав или обваливанием. Покрытие должно хорошо наноситься на стекло, обладать хорошим сцеплением со стеклом, быть эластичным и прочным при остаточно тонким слое. Защитные покрытия наносят кистью, погружением в расплав, с помощью трафаретной печати, штемпелем, распылением.

При матовом травлении эффект матовости дают нерастворимые кристаллы солей, образующихся при взаимодействии плавиковой кислоты со стеклом. Кристаллы нерастворимых солей защищают поверхность стекла от дальнейшего разрушения, тогда как в промежутках между образовавшимися кристаллами плавиковая кислота продолжает свое разрушающее действие до тех пор, пока не образуются нерастворимые соли. Благодаря этому на поверхности стекла образуются неровности, усиливающие рассеяние света и обусловливающие матовый характер поверхности. Фактура поверхности зависит от состава стекла, скорости протекания реакции, размеров кристаллов и их количества.

При одинаковом травильном растворе на натрий-кальций-силикатных стеклах получается плотная и достаточно грубая фактора, на кальций-свинец-силикатных – более тонкая и полупрозрачная. Повышение температуры ускоряет образование плотной матовой фактуры. При малой скорости протекания реакций повышается равномерность травления, поэтому большие поверхности обрабатывают разбавленными матирующими растворами.

Размеры кристаллов зависят от условий их образования, например, при травлении в водном растворе кристаллы получаются относительно крупными; крупные кристаллы правильной формы делают поверхность стекла более прозрачной. Если травильный раствор приготовлен в виде пасты, то образуются мелкие кристаллы; чем больше кристаллов на единице площади стекла, тем плотнее и менее прозрачна его фактура.

При светлом травлении в результате реакций образуются растворимые соли и стекло получается гладким и блестящим. В следствие того, что соли не защищают стекло, плавиковая кислота может разрушить стекло на большую глубину. При светлом травлении применяют более концентрированную кислоту, которая быстро растворяет стекло, однако фактура стекла может получиться неравномерной и это можно использовать как декоративный прием.

Характер декоративного травления зависит от концентрации плавиковой кислоты и скорости протекания реакции. С течением времени процесс травления замедляется, чтобы его ускорить раствор перемешивают или изделие перемещают в растворе; при этом соли быстрее удаляются из зоны реакции. Если травящий раствор постоянно течет в одном направлении относительно изделия, то на стекле образуются полоски, так называемое линейчатое травление. При травлении по цветному стеклу накапливающиеся соли снимают кистью.

Основные материалы для травления – фтористый водород, плавиковая кислота и ее соли. В зависимости от применяемых материалов существуют следующие виды травления: парами плавиковой кислоты, концентрированной или разбавленной плавиковой кислотой, пастами и т.д. Процесс химической обработки регулируют, добавляя в травильный состав минеральные кислоты и активные вещества, участвующие в образовании фторосодержащих солей. В травильные составы можно вводить взамен плавиковой кислоты фториды аммония или щелочных металлов и минеральные кислоты, которые, взаимодействуя друг с другом, образуют плавиковую кислоту.

Плавиковая кислота разрушает не только стекло, но и другие материалы, поэтому оборудование, которое используют при химической обработке, изготовляют из материалов, не взаимодействующих с плавиковой кислотой.

Для полирования стеклоизделий применяют смесь плавиковой и серной кислот. Основной компонент смеси – плавиковая кислота, вступая в реакцию со стеклом, образует газообразный вторид кремния, а также фториды и кремнефториды металлов. Эти реакции приводят к растворению стекла и сглаживанию шероховатостей на шлифованной поверхности. Фториды и кремнефториды, образующиеся при взаимодействии плавиковой кислоты со стеклом, в основном малорастворимы и быстро покрывают плотным слоем поверхность стекла. Вводимая в полирующую смесь серная кислота взаимодействует с выделяющимися фторидами и кремнефторидами, превращая их в легкосмываемые сернокислые соли. Процесс протекает в два этапа: на первом этапе образуются определенные продукты реакции, на втором – происходят обратимые реакции и их результат зависит от концентрации серной кислоты, содержания воды и температуры.

Для полирования вместо плавиковой кислоты можно использовать ее соли, в частности фторид-бифторид аммония. Для химического полирования изделий из свинцового хрусталя используют полирующую смесь из фторида-бифторида аммония и серной кислоты.

Полирующие смеси приготовляют разных составов и концентраций для обработки разных изделий, Отполированные изделия промывают в воде и серной кислоте разной концентрации; температура полирующих смесей и воды 50-70 градусов С.

 

Термическая обработка

Термической обработкой называется процесс тепловой обработки, суть которого в нагреве стекла до определенной температуры, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении с заданной скоростью с целью изменения или свойств стекла, или формы и поверхности изделия. Видами термической обработки, в результате которых изменяются свойства изделий и материала являются отжиг, закалка, упрочение; меняются форма и поверхность изделий – моллирование, отопка и оплавление края изделий, термическое полирование. Отопку и оплавление края изделий выполняют при предварительной обработке, термическое полирование – в сочетании с другими видами декоративной обработки.

Отжиг – это способ обработки, при котором удаляются или уменьшаются остаточные напряжения в изделиях из стекла, возникающие в процессе их изготовления. При формовании изделий из стекла и их охлаждения между поверхностными и внутренними слоями изделия возникает разность температур из-за слабой теплопроводности стекла. В результате неравномерного остывания поверхностных и внутренних слоев в стекле возникают напряжения сжатия и растяжения. Когда стекло после быстрого охлаждения полностью остывает, т.е. приобретает одинаковую температуру по всему объему, напряжения, возникшие в момент охлаждения, либо исчезают, тогда они называются временными, либо остаются, тогда они называются остаточными. Временные напряжения возникают, когда быстрое охлаждение протекает при температурах, при которых отсутствуют вязкие деформации в стекле. Остаточные напряжения связаны с вязкими изменениями формы стекла. Из-за этих напряжений стекло может растрескаться во время его обработки. Чтобы снять или уменьшить остаточные напряжения, изделия отжигают. Режим отжига зависит от состава стекла, назначения, размеров и формы изделий, условий формования, допустимых остаточных напряжений, Для большинства стекол, из которых вырабатывают художественные изделия, максимальная температура отжига – 500-520 градусов С.

Закалка создает в поверхностных слоях стеклоизделий остаточные напряжения, что повышает механическую и термическую стойкость изделий. Непосредственно после формования производится процесс закалки; он производится в две стадии: сначала изделие нагревают до 500-600 градусов С (в зависимости от химического состава стекла, формы и размеров изделия), затем быстро охлаждают. В результате обработки в изделиях появляются равномерно распределенные напряжения: в наружных слоях сжатия, во внутренних слоях – растяжения. Закаленное стекло в 4-6 раз прочнее отожженного, его нельзя подвергать механической обработке. Закалка – конечная стадия технологического процесса.

Прочность изделий повышают также их упрочением в расплавах солей. Для этого изделия из стекла, содержащие оксид натрия, выдерживают в течение 1-4 часов в расплаве нитрата калия при температуре 400-500 градусов С. При этом стекло, содержавшее ионы натрия, обмениваются на ионы калия из расплава. За счет более крупных ионов калия в поверхностном слое возникают напряжения сжатия, приводящие к повышению прочности изделия.

При термическом полировании стеклоизделия нагревают до температуры, превышающей температуру размягчения стекла, При этом очень тонкий поверхностный слой стекла разлагается и все микронеровности и микротрещинки, образовавшиеся при формовании или шлифовании, сглаживаются под действием поверхностного натяжения. Термическое полирование способствует повышению химической и механической стойкости изделий.

 

Механическое полирование и шлифование

На поверхности стекла даже при наличии только атмосферной влаги постоянно происходит процесс гидролиза, продукты которого образуют тончайшую пленку, защищающую стекло от разрушения; по химическому составу эта пленка представляет собой в основном кремниевую кислоту. Защитная пленка имеет большую механическую прочность. Чтобы осуществить процесс полирования необходимо удалить этот защитный слой, для чего необходимо удалить пленку, изменив ее свойства. На пленку воздействуют полирующим материалом, который она впитывает, отвердевая при этом; в таком виде она сравнительно легко удаляется с помощью механической обработки.

Основное условие полирования – высокая дисперсность полирующего материала и его меньшая твердость по сравнению с твердостью обрабатываемого стекла. Частички полирующего материала, скользящие по поверхности стекла, должны снимать с нее только защитную пленку кремниевой кислоты и обнажать для химического действия воды все новые и новые поверхности стекла, не оставляя при этом на стекле даже мельчайших царапин. Полировальник, с закрепленными на нем зернами полирующего порошка, снимает при своем движении защитную пленку с вершин выступов шлифованной поверхности стекла; после этого обнажившаяся свежая поверхность стекла химически взаимодействует с водой и образуется новый слой пленки, который опять снимается полировальником, и так до полного завершения полирования, когда поверхность стекла становится прозрачной и блестящей).

В качестве полирующих используются следующие материалы: пемза – тонкодисперсная горная порода, полирит – смесь оксидов редкоземельных элементов с преимущественным содержанием диоксида церия, получаемая из отходов химического производства, крокус – оксид железа в кристаллической форме. Эффективность полирования зависит от скорости вращения полировальника, температуры поверхности стекла, от количества и реакции полирующего материала.При шлифовании обрабатываемое изделие прижимают к металлическому диску (шлифовальнику), на который подают пульпу – смесь абразива с водой; при этом изделию сообщают возвратно-поступательные и круговые движения. При обработке стекла используются различные шлифующие материалы и инструменты.К естественным шлифующим материалам относятся алмаз, корунд, наждак и кварц; к искусственным – синтетический алмаз, карбиды кремния и бора, электрокорунд. Относительную твердость абразивных материалов оценивают по минералогической шкале твердости – так называемой шкале Мооса. Шкала Мооса – набор стандартных минералов. Твердость каждого минерала оценивают методом царапания эталоном, т.е. стандартным материалом. За эталоны приняты десять минералов, расположенных в порядке возрастания твердости: 1 – тальк, 2 – гипс, 3 – кальцит, 4 – флюорит, 5 – апатит, 6 – ортоклаз, 7 – кварц, 8 – топаз, 9 – корунд, 10 – алмаз. Твердость материалов указывают с точностью до 0,5 балла. Эффективность применения абразивных материалов оценивают их микротвердостью и режущей способностью – количество материала, сошлифованного в единицу времени.Для эксплуатации шлифующих инструментов решающее значение имеет зернистость порошков, из которых изготавливаются соответствующие инструменты, в основном шлифовальные круги. Номер зернистости определяется в зависимости от крупности зерен основной фракции данного порошка и соответствует размеру сита (в сотых долях миллиметра), на котором задерживается основная фракция порошка. Например, если основная фракция проходит через сито с размером ячеек 2000 мкм и задерживается на смежном сите с размером ячеек 1600 мкм, то такой порошок имеет номер 160. По зернистости порошки подразделяются на шлифзерно (зернистость от 200 до 16 мкм), шлифпорошки (зернистость 12 – 3 мкм), микропорошки (М63 – М14), тонкие микропорошки (М10 – М5). К номеру зернистости микропорошков добавляется буква М; номер порошка соответствует наибольшему размеру (в мкм) зерен основной фракции, примеру, микропорошок, размер основной фракции которого 14 – 10 мкм, обозначается номером М14. Порошки одинаковой зернистости производят с различным содержанием основной фракции. В зависимости от содержания основной фракции в обозначение порошка после номера вводят одну из добавочных букв – В, П, Н, Д; буква В характеризует порошок с наиболее высоким содержанием основной фракции, буква Д – с наименьшим.Инструментами чаще всего служат шлифовальные круги на основе карбида кремния, электрокорунда, синтетического алмаза на органических и неорганических связках. К органическим связкам относятся вулканитовая, бакелитовая, к неорганическим связкам относятся керамическая, металлическая. В процессе работы связка не должна быстро стачиваться, в то же время связка должна истираться настолько, чтобы затупившиеся зерна выкрашивались своевременно, открывая новые режущие зубья абразива. Если связка истирается медленно, то круг называют твердым, если быстро – мягким; круги делятся на чрезвычайно мягкие, весьма мягкие, мягкие, средней мягкости, средние, средней твердости, твердые, весьма твердые, чрезвычайно твердые.Алмазные круги. Подавляющее большинство рисунков на стеклоизделия наносят при помощи алмазных кругов. Алмазные круги изготовляют на основе природных и синтетических алмазов. Природные и синтетические алмазы имеют одинаковую кристаллическую решетку, плотность, твердость и другие физико-механические свойства. Они отличаются друг от друга только формой зерен, характером их поверхности, прочностью и хрупкостью.После дробления синтетические алмазы классифицируют по фракциям. В зависимости от размера зерен, метода их получения и контроля порошки подразделяются на шлиф-порошки (от 3000 до 40 мкм), микропорошки (от 80 до 1 мкм и менее) и субмикропорошки (от 1,0 до0,1 мкм менее). Размер зерен в каждой фракции шлифпорошков определяется размерами сторон ячеек двух контрольных сит в мкм, из которых через верхнее сито зерна должны проходить, а в нижнем задерживаться. Зернистость шлифпорошка определяется по основной фракции о обозначается дробью, у которой числитель соответствует размеру ячейки верхнего сита, а знаменатель – размеру стороны ячейки нижнего сита. Зернистость шлифпорошка обозначается дробью, у которой числитель соответствует наибольшему, а знаменатель наименьшему размеру зерен основной фракции, например, 60/40 обозначает зернистость микропорошка, размер зерен основной фракции которого 60 – 40 мкм.Алмазные круги заключены в металлический корпус, на рабочей поверхности которого нанесен рабочий алмазоносный слой из шлифпорошка или микропорошка толщиной 1-3 мм в рависимости от размера и назначения круга.Основными параметрами кругов из синтетического алмаза являются форма, размер, зернистость, связка и концентрация. Форма круга бывает плоская и с двусторонним коническим профилем. Форму, размеры и зернистость кругов выбирают в зависимости от размеров обрабатываемых изделий и выполняемых операций.Эксплуатационные свойства круга во многом зависят от связки. Для обработки стекла применяют главным образом круги на металлических связках, которые делают из различных композиций цинка, олова, железа, алюминия, меди, никеля. Круги на металлических связках изготовляют с наполнителями – карбидом бора и кремния, электрокорундом. Чтобы наполнитель не влиял на чистоту обрабатываемой поверхности, его зернистость должна быть на 2-3 ступени ниже зернистости порошков из алмаза.Концентрация алмазов в алмазоносном слое характеризуется массовой концентрацией алмазов и массовой долей алмазов. Массовая концентрация алмазов – это отношение массы алмазного порошка к объему алмазоносного слоя; массовая доля алмазов – это отношение массы алмазного порошка к массе алмазоносного слоя. Относительная концентрация алмазов – это отношение массовой концентрации алмазов к условной массовой концентрации алмазов, равной 0,88 г на 1 см куб алмазоносного слоя (4,39 карата). Это соответствует относительной концентрации 100. Относительная концентрация 150 соответствует концентрации 1, 32 г/см куб.Алмазные круги изготовляют концентрацией алмазов 25-200 с интервалом 25 единиц. Для обработки стекла обычно используют круги концентрацией 50, 100, 150. Концентрацию алмазных кругов выбирают с учетом зернистости круга, вида и режимов обработки, состояния шлифуемой поверхности. Типоразмер алмазного круга и его характеристику выбирают в зависимости от выполняемой операции, формы обрабатываемого изделия и способа его изготовления; диаметр круга и толщину алмазоносного слоя определяют формой изделия и видом рисунка.Алмазные, карборундовые, электрокарборундовые круги затачивают, придавая им различные профили для разных видов обработки.

При обработке изделий из стекла алмазным инструментом в качестве охлаждающей жидкости применяют воду. Вода охлаждает алмазный круг и обрабатываемое изделие и предотвращает таким образом появление прижогов и образование трещин на поверхности стекла, облегчает процесс нарезания граней. При этом уменьшается шероховатость обрабатываемой поверхности, лучше удаляется шлам с поверхности круга и из зоны обработки, благодаря чему меньше засаливаются зерна и круг. При шлифовании стекла алмазным инструментом применяют смазочно-охлаждающие жидкости.

 

Декорирование выдувных изделий

 

Гутное декорирование

Гутным декорированием называется украшение изделий при выработке. Разнообразные приемы гутного декорирования позволяют создавать разнообразные художественные изделия, обогатить ассортимент выдувных изделий. Гутное декорирование – это цветной наклад, вырезание и налеп, рельефное украшение поверхности, вплавление стеклянной крошки и декоративных пластинок, украшение тканями из стекловолокна, создание стилизованных фигурок свободным формованием и т.п.

Изделия из накладного стекла изготовляют различными способами в зависимости от вида изделий и их последующей обработки. Накладные изделия изготовляют двумя способами: с помощью цапф ( при использовании дорогостоящего цветного стекла) и набором цветной стекломассы непосредственно из горшка или ванной печи.

Цапфы 1 – это отожженные сплошные цилиндры цветного или глушеного стекла. При изготовлении накладных изделий цапфы предварительно разогревают, прилепляют к концу стеклодувной трубки и подогревают до рабочего состояния в окне нагревательной или стекловаренной печи. Одновременно из бесцветного стекла изготовляют баночку 2, которую соединяют с размягченным концом цапфы (рис.б) и после этого ножницами отрезают нужное количество стекла. Затем баночку с цветным стеклом разогревают и цветное стекло, расплавляясь, растекается по ее поверхности (рис.в). На баночку, покрытую цветным стеклом, набирают бесцветное стекло и после этого выдувают изделие. При этом слой цветного стекла получается внутри стенки изделия. Но, повторим, этот способ используется редко из-за его дороговизны. Обычно цветной наклад изготовляют, набирая цветное стекло непосредственно из горка или ванны. На бесцветную баночку набирают цветное стекло, из которого выдувают тонкостенный пузырь.Этот пузырь разогревают так, чтобы размягчилась только верхняя его половина. После этого трубку поднимают и создают разряжение внутри шара. Разогретая часть шара втягивается внутрь так, что образуется двухстенная воронка (рис.б).

Внутрь воронки помещают набор бесцветного стекла (рис. в). Верхний слой цветного стекла смачивают водой и отбивают. После этого изделие выдувают обычным путем. При изготовлении мелких изделий с нацветом, в частности рюмок с бесцветной ножкой, из цветного стекла раздувают тонкостенный шар, верхнюю часть которого разогревают до пластичного состояния. После этого, не прекращая вращения, интенсивно вдувают воздух внутрь шара. В верхней части шара продувается отверстие, которое при продолжающемся нагревании трубки и вдувании воздуха расширяется до воронки. После этого нагревание прекращают, а воронку ставят на подставку, помещают в нее набор бесцветного стекла и выдувают изделие обычным путем.Цветной наклад можно получить из отпрессованных и отожженных заготовок цветного стекла в виде полусфер. Заготовки разогревают и получают цветной наклад по обычной технологии. При такой технологии экономится цветное стекло.Для получения наклада в верхней части в форме предварительно выдувают цилиндр из цветного стекла, который после отжига разрезают на кольца. Чтобы прикрепить цветное кольцо к бесцветному набору, кольцо сильно разогревают и вставляют в гнездо в верхней части формы, в которой выдувают бесцветную пульку. Цветное кольцо пристает к пульке. Для хорошего спаивания пульку с цветным кольцом разогревают и выдувают в окончательной форме. Таким же образом изготовляют изделия с разграниченным накладом, например в виде горизонтальных колец.Частичный наклад можно получить, используя небольшие пластинки или набор цветного стекла, При этом возможно получение цветных пятен как на всей поверхности изделия, так и на небольших ее участках. Цветные пятна получают, нанося на бесцветную баночку или пульку небольшие пластинки или кусочки цветного стекла.Аналогичным образом изготовляют изделия с разграниченным накладом в виде горизонтальных колец.

В данном случае во избежание растрескивания цветных колец их разогревают путем разогрева формы. Таким же образом можно получать вертикальные цветные полосы. При этом в форму в вертикальном положении вставляют отрезки цветных полос. Для спиралеобразного расположения на изделии цветных полос необходимо к дну пульки с вертикально расположенными полосами прилепить понтию и, вращая заготовку, превратить вертикальные полосы в спиральные. Затем пулька отбивается от понтии, разогревается,, место прилепа заглаживается и изделие выдувается в форме. Частичный наклад можно выполнить с применением пластинки цветного стекла или цапфы. Здесь возможно нанесение цветных кружков и пятен как по всей поверхности изделий, так и на небольших участках. Можно получать также цветной наклад на изделии под углом. Один из приемов получения такого наклада состоит в том, что из цветного стекла выдувают баночку, прокалывают ее шилом, расширяют отверстие и ножницами отрезают часть стекла под углом. Затем осуществляют набор бесцветного стекла и после оформления пульки выдувают изделие в форме.Для выработки изделий с постепенным ослаблением окраски снизу вверх на бесцветный набор снизу накладывают цветное стекло, при этом границу соприкосновения стекол можно сдвигать по внешней поверхности набора. После раздувания баночки на нее набирают бесцветное стекло, раздувают пульку, выдувают и оформляют готовое изделие.Для получения изделий с постепенным ослаблением окраски сверху вниз из набора цветного стекла изготовляю продутую баночку. На эту баночку набирают бесцветное стекло, раздувают пульку, выдувают и оформляют готовое изделие.Одним из способов получения частичного наклада является получение на изделиях акварельного пятна. В данном случае цветное пятно наносится с помощью тонкостенной, специально выдуваемой тонкостенной пульки. При этом происходит сплавление стенок бесцветной пульки со стенками цветной, Остальное цветное стекло, оставшееся на пульке, удаляется. Акварельное пятно на изделии может быть получено при нанесении цветного слоя как на баночку, так и на пульку.

Этим способом можно получать рисунок по трафарету, кроме того он дает мягкий оттенок цвета. Эффективным способом гутного декорирования является навивка цветной нити. Простейший способ нанесения нити состоит в том, что один из мастеров выдувает пульку, а второй набирает на трубку цветное стекло, закатывает на металлической плитке, превращая его в штабик. Далее штабик разогревается и конец его прикрепляют к основанию пульки. При этом мастер, держащий стеклодувную трубку с пулькой, вращает ее, и цветное стекло навивается на пульку. Толщина получаемой при этом нити пропорциональна скорости вращения пульки и вязкости цветного стекла. Чем выше скорость вращения и ниже вязкость стекла, тем нить тоньше, и наоборот, чем медленнее вращает пульку мастер и чем выше вязкость стекла, тем толще получается нить (рис.).

Интересный декоративный эффект получается при зачесывании нити, т.е. оттягивании ее вниз или вверх при помощи пинцета, крючка и т.п. Иногда для декорирования изделий применяется так называемая путаная нить, которая получается при беспорядочном хаотичном нанесении нити на поверхность пульки. При нанесении нити из сульфидно-цинкового стекла на пульку из свинцового хрусталя нить приобретает темно-дымчатый след с металлическим отливом. Часто цветная нить наносится на край изделия, который оформляется непосредственно в процессе выработки.

 

Рельефное украшение стеклоизделий

Вальцованные изделия. Эти изделия имеют рельефную внешнюю и внутреннюю поверхность за счет применения формирующих элементов (рис.).

Вальцованные изделия изготовляют следующим образом. Набор стекла после закатывания его в катальнике сильно выдувают в рифленую металлическую или керамическую форму, в результате чего на боковой поверхности набора образуются выступающие волнообразные валики. При дальнейшем разогреве и окончательном выдувании изделия валики несколько сглаживаются с внешней стороны, а внутренняя сторона, напротив, становится более рельефной, волнистой, Таким образом достигается выразительный декоративный эффект – игра света, обусловленная преломлением на рельефной поверхности, Этот эффект характерен для всех видов вальцованных изделий. Вспомогательные формы и приспособления бывают различных конструкций и размеров, например, состоящие из металлических полос. Когда набор стекла предварительно выдувается в эту форму, поверхность стекла несколько продавливается между полосами и равномерность толщины стенок нарушается. Дальнейшее выдувание происходит как обычно. Можно также пользоваться приспособлением из металлических прутьев с верхним отгибом.

Приварка и налеп декоративных элементов. Этот вид гутного декорирования широко применяется при декорировании изделий разнообразной формы. Примером такого декорирования может служить изготовление рюмок, бокалов, фужеров с лепестковой ножкой. На выдутый сосуд подают набор стекла и отрезают определенную порцию. С помощью металлического крючка или пинцета формируют лепестки на нижней части сосуда. Пинцетом слегка подрезают нижнюю часть набора и оттягивают ножку. Донышко формуют обычным способом. Налепы можно производить и другими способами. На горячую поверхность выдутого изделия подают порцию стекломассы и затем с помощью ручного штампа придают ей нужную форму. Для создания определенного рельефа налепа можно использовать форму с последующим закручиванием отформованного налепа пинцетом. Аналогичен прием налепа тонкого слоя окрашенного стекла. В этом случае набор стекла подается на рамку, в него вдувается воздух. После отбивки лишнего стекла налеп выравнивают с помощью стержня. После удаления рамки производится окончательное выравнивание краев. При необходимости производится подогрев. Иногда выполняются сферические налепы из цветного стекла на вальцованных изделиях. Для этого на вальцованную заготовку навиваю стеклянную нить, При этом нить прилепляется только в выпуклых местах заготовки. Затем мастер нагревает заготовку и слегка выдувает ее. В местах, где нить не пристала к стеклу, она сначала утоньчается, а затем обрывается. Под влиянием сил поверхностного натяжения формируются сферические налепы на выпуклостях вальцованной пульки. Далее изделие свободно выдувается и отделывается.

Рельефное формование и декорирование изделий характерно для гутного изготовления художественных скульптурных форм. Здесь стилизованный выдувной корпус из цветного стекла сочетается с бесцветными рельефными налепами. Аналогичные приемы характерны также для сплошных скульптурных форм (рис.).

 

Украшение изделий вплавлением стекла и других материалов

Филигранное стекло. Эти изделия изготовляют продольным наложением на пульку и вплавлением в стекло витых и рисунчатых стеклянных стержней. Основой филигранной работы является изготовление стеклянных стержней, которые могут иметь сложный и красивый рисунок. Если сплошной набор стекла одного цвета покрыть стеклом другого цвета и вытянуть, то получится двухцветный сплошной стеклянный стержень (рис.а).

С помощью соответствующей укладки таких стержней (рис б) с последующим спеканием, закаткой и вытягиванием можно получить стержень более сложной структуры. Семь таких стержней, обработанных таким же образом еще раз, после вытягивания образуют еще одну разновидность. Стеклянные стержни различных размеров и цвета можно располагать друг относительно друга по-разному. Если при вытягивании стержней производить их скручивание, то получаются стержни с винтообразно расположенными полосами. Для изготовления стержней с периферийным расположением цветных полос применяют металлические или керамические формы с пазами для стержней и без дна. Обычно диаметр такой формы 50-60 мм, а высота – 80 мм. При изготовлении стержней форму устанавливают на мягкую глину, посыпанную кварцевым песком, и прогревают набором стекла до 300-350 градусов С. Одновременно прогревают стеклянные стержни и вставляют в пазы формы. Можно прогревать газовой горелкой вместе с вставленными в нее стержнями. Стержни устанавливают в пазы формы, погружая их концы в глину во избежание перекоса или падения. Затем набирают стекло из печи, закатывают его на плитке и получают цилиндр нужного размера. Этот цилиндр вдавливается в форму со стержнями так, чтобы он заполнил всю внутреннюю полость и стержни приварились к поверхности набора. После этого заготовку вынимают из формы, разогревают ее и закатывают до образования правильного цилиндра. Затем производится вытягивание дрота и разделение его на участки нужного размера. Можно изготовить стержни и с более сложным узором. Для получения стержня со спиральной плоской двухцветной лентой формуют прямоугольную пластину из двух цветных стекол, затем на широкие стороны наносят бесцветное стекло и укатывают эту заготовку до получения цилиндрической формы. После очередного набора бесцветного стекла производят вытягивание с одновременным скручиванием.Более сложными приемами получают узор из 5-7 стержней, скрученных по спирали. При этом спирали перекрещиваются и образуют узор в виде бус. Для этого изготовляют плоскую полую заготовку из бесцветного стекла и вкладывают в нее нужное количество стержней, например, бесцветных с цветной сердцевиной. После разогрева плотно сжимают заготовку для удаления находящегося внутри воздуха. На плоские стороны заготовки наносится бесцветное стекло. После укатывания заготовки до цилиндрической формы и набора бесцветного стекла производится скручивание и вытягивание заготовки для получения тонких стержней.Как изготовить изделие с односпиральной венецианской нитью? В подготовленную и разогретую форму со стержнями опускают набор бесцветного или слабо окрашенного стекла и выдувают его. При этом получается заготовка с прилипшей к ее поверхности стержнями. После отбивки свободных концов стержней заготовка нагревается в печи при вращении вокруг оси и закатывается на плитке при продувании до полного погружения стержней в стекло. Затем производят набор бесцветного стекла и формуют пульку, к дну которой прилепляют понтию. Поворачивая трубку и понтию в разные стороны, добиваются спирального узора на пульке, после чего понтию отделяют. Чтобы убрать донную часть, загрязненную песком, а также чтобы свести все нити в центре дна в одну точку, донная часть пульки подрезается при вращении трубки. После разогрева и выравнивания пулька готова к выдуванию изделия. Для изготовления изделий с пересекающимися спиралями выдувают две пульки, отличающиеся одна от другой направлением спиралей и диаметром. Пулька большего размера после нагрева раскрывается в виде чехла, в который и выдувается пулька меньшего диаметра. Полученная пулька с перекрещивающимися спиралями берется на понтию, отделяется от стеклодувной трубки и разогревается, Далее изделие изготовляют свободным формированием или выдувают по форме.При изготовлении изделий из филигранного стекла необходимо учитывать, что температурные коэффициенты линейного расширения стекол, из которых выполняются стержни и изделие, должны быть максимально близки, иначе произойдет растрескивание; кроме того температурная зависимость вязкости стекол должна быть очень близкой. Если одно стекло будет «длинным», а другое «коротким», то из них очень трудно получить качественные стержни и изделие в целом; стержни для филигранного стекла должны быть отожжены. Нужно иметь в виду, что некоторые стекла, например, сульфидно-цинковое, селеновый рубин и другие, в результате повторного нагрева и охлаждения меняют окраску и степень заглушенности.Декорирование с применением стеклянной крошки. Этот вид гутного декорирования основан на вплавлении в стекло основного набора мелких кусочков цветного стекла.Цветную крошку готовят грануляцией цветного стекла (расплав подают в горячую воду) или механическим дроблением кусков интенсивно окрашенного стекла. Декоративный узор из стеклянной крошки может быть нанесен на всю поверхность изделия или на отдельные его части. Для получения декоративного эффекта можно посыпать набор стекла при его вращении цветной стеклянной крошкой. Другой способ состоит в том, что горячий набор стекла прокатывается по плите, на которой рассыпана цветная крошка. При этом стеклянная крошка прилипает к внешней поверхности набора. После нанесения стеклянной крошки набор прогревают, закатывают в катальнике или долоке для сглаживания неровностей, оформляют пульку и выдувают изделие в форме. Как правило, после нанесения стеклянной крошки и прогрева заготовки на нее производится второй набор бесцветного стекла. При этом декоративный эффект сохраняется, а поверхность изделия становится гладкой и блестящей.Для получения определенного рисунка применяют специальные металлические, керамические или гипсовые шаблоны. Шаблоны представляют собой ровную плиту с углублениями, в которые насыпана цветная стеклянная крошка. Прокатывая набор стекла по шаблону, можно получить различные рисунки. Для этих же целей можно использовать восковые пластинки. В этом случае кусочками цветного стекла путем вдавливания в воск выкладывают на пластинке задуманный рисунок. Воск при прокатывании набора от высокой температуры расплавляется и выгорает, а рисунок из крошки остается на поверхности стекла.Подобным образом можно наносить рисунок из стеклянной крошки при помощи бумаги. Для этого на бумагу наносят задуманный рисунок силикатным или органическим клеем. После этого рисунок посыпают стеклянной крошкой, которая пристает к клею и образует соответствующий рисунок (рисунок из крошки можно наносить с помощью специальных форм или трафаретов на бумагу, смазанную клеем). Бумагу с рисунком из крошки закладывают в форму и выдувают изделие. Бумага и клей выгорают, а на поверхности стекла остается рисунок.«Миллефиори». В переводе с итальянского языка это слово означает «тысяча цветов». Изделия, декорированные таким способом, имеют на поверхности или в толще стекла яркие разноцветные пятна, цветы, фигуры, орнаменты. При декорировании используют поперечные срезы разноцветных стержней. Простейшие стержни представляют собой в поперечном сечении концентрические слои цветного стекла получаемые многократным набором из разных стекловаренных горшков. Каждый раз набор закатывают на плитке, а конечный набор после разогрева вытягивается до получения дрота нужного диаметра. При этом срезы тонких стержней имеют точную, но уменьшенную копию первоначального рисунка. Для получения более сложного рисунка применяют рифление того или иного набора цветного стекла. От стержня на специальном приспособлении отсекают пластинки и в определенном порядке или хаотично раскладывают на плитке. Приемы изготовления изделий схожи с теми, которые применяются при декорировании стеклянной крошкой. По подогретым пластинкам прокатывают набор стекла. Пластинки пристают к поверхности набора. После этого набор с пластинками разогревают и снова закатывают до полного вдавливания и вплавления пластинок в толщу стекла. Затем раздувают пульку и выдувают готовое изделие. На первоначальный набор может быть сделан вторичный набор бесцветного стекла; в этом случае разноцветные пластинки кажутся как бы вплавленными в толщу стекла.Декорирование стеклотканью и стекловолокном. При декорировании изделий стеклотканью ее в виде отдельных кусков укладывают в предварительную форму и выдувают в ней набор стекла. При этом стеклоткань прилепляется к поверхности набора, после этого излишки стеклоткани удаляют, закатывают набор, разогревают, формуют пульку, а затем и готовое изделие. Обычно после выдувания в предварительную форму со стеклотканью и последующей обработки набора производят второй набор бесцветного стекла, формуют пульку и выдувают изделие; при этом стеклоткань оказывается в стекле. Если стекловолокно очистить от замасливателя и смочить в концентрированном растворе солей металлов, можно получить окрашивание поверхностных слоев ткани и прилегающих участков стекла. При соприкосновении с горячим набором соли разлагаются с образованием оксидов, они-то и образуют соответствующую окраску в стекле.Изделия можно декорировать и стекловолокнистыми нитями, которые навивают на баночку или пульку. Стеклянной нитью можно вышить нужный рисунок на бумаге или хлопчатобумажной ткани. Основу с рисунком помещают в форму и выдувают в нее набор; основа сгорает, а рисунок оказывается перенесенным на поверхность стекла. Далее набор обрабатывают как обычно и выдувают изделие.На стеклянную нить можно нанизывать разноцветный бисер и обвивать им набор стекла или создавать определенный рисунок. При вторичном наборе бисер оказывается в толще стекла и создает хороший декоративный эффект.Вплавление нестеклянных декоративных элементов. Эта разновидность гутного декорирования позволяет создавать оригинальные стеклоизделия. Для этих целей обычно используются металлы в виде порошка, фольги, проволоки, слюда в виде пластинок. Иногда применяют вплавление в стекло рельефных керамических украшений – фигур животных, растений, людей и т.п.Декорирование изделий металлическими пластинками и опилками производится аналогично декорированию стеклянной крошкой. При толщине пластинок до 0,1 мм можно не опасаться растрескивания изделий, так как термическое расширение металлических пластинок не вызовет в стекле опасных расширений.Для декорирования используют в основном металлы, дающие при соприкосновении с расплавом стекла определенный цветовой эффект на самой вплавляемой пластинке или в стекле, окружающем эту пластинку. Таким требованиям отвечают медная и серебряная фольга. При использовании меди получают красное окрашивание, при использовании серебра – желтое Фольгу можно использовать как в виде кусочков, так и в виде предварительно вырезанных фигур.Для гутного декорирования удобно использовать тонкую серебряную проволоку, которой обвивают набор стекла и нагревают его до расплавления серебра, которое образует мелкие шарики по траектории навивки проволоки; вокруг шариков в результате диффузии серебра образуются цветные кружочки, которые в отраженном цвете кажутся опаловыми, а в проходящем – желтыми.Приемы изготовления изделий, декорированных слюдой, аналогичны приемам декорирования стеклянной крошкой. Слюда не растворяется в стекломассе и остается в ней без изменений. Ее частички интенсивно отражают свет и создают своеобразный декоративный эффект, который можно разнообразить, используя окрашенные стекла. К примеру, выдувается баночка из темного стекла, на нее наносится слюда, формуется пулька и выдувается изделие. При этом на темном стекле будут мерцать серебристые блестки слюдяных пластинок.Иногда изготовляют массивные изделия, в толщу которых вплавляют рельефные фигуры из обожженной керамики. Для этого керамику предварительно разогревают и заливают стеклом. Керамическое украшение приобретает серебристый блеск за счет мелких пузырьков газов, выделившихся в керамике и оставшихся в тонком слое прилегающего стекла.

 

Декорирование пузырьками и воздушными полосами

Известны два вида расположения пузырьков при декорировании изделий: хаотичное и правильное. Хаотично расположенные пузырьки получают при применении карбоната натрия (соды) и карбида бора. Получение пузырьков с помощью соды наиболее доступно. Для этого баночку посыпают содой, которая при высокой температуре плавится и взаимодействует со стеклом. При наборе на баночку взаимодействие продолжается и выделившиеся пузырьки углекислого газа остаются в толще стекла. Недостатки такого декорирования – различный размер пузырьков – можно устранить, насыпая соду на стекло через ситечко. В этом случае несколько упорядочивается расположение пузырьков и их размер. Для получения хаотично расположенных пузырьков можно использовать карбид бора; технология декорирования сходна с вышеописанной. Правильное расположение и одинаковый размер пузырьков могут быть достигнуты несколькими способами. Самый простой – с помощью тонко заостренного металлического стержня. При использовании этого способа стекломассу накалывают острием стержня в определенных местах на определенную глубину. При последующем наборе стекла полученные углубления не заполняются стеклом вследствие его высокой вязкости и в толще стенки изделия появляются пузырьки.

Для получения многочисленных правильно расположенных пузырьков можно использовать металлическую или деревянную формы с расположенными на ее внутренней поверхности шипами. Набор опускают между створками раскрытой формы. При закрывании формы и легком поддувании шипы вонзаются в стекло, оставляя правильно расположенные углубления. Последующий набор стекла приводит к образованию пузырьков. Для получения такого же эффекта можно использовать доску с определенным расположением шипов. Прокатыванием набора стекла по этим шипам получают углубления в стекломассе, которые и образуют пузырьки при следующем наборе стекла.

Вышеописанными способами получают в основном сферические пузырьки. Для получения вытянутых в длину пузырьков используют приемы удлинения пульки и специальные приспособления для создания воздушных полостей.

Пузырьки в толще стекла можно сочетать с цветной стеклянной крошкой. Для этого сначала получают вальцованную заготовку, посыпают ее цветной крошкой, стараясь чтобы она осталась только в углублениях заготовки; после этого заготовку нагревают для того, чтобы крошка хорошо приплавилась к поверхности. При следующем наборе стекла образуются пузырьки за счет неровностей, созданных вальцовкой в сочетании с крошкой. Пузырьки располагаются вертикальными полосами и в сочетании с цветной крошкой дают хороший эффект.

В толще изделия можно получать и более обширные воздушные полости, которые дают хороший декоративный эффект при изготовлении изделий из атласного стекла. Этот способ заключается в параллельном изготовлении вальцованного набора и чехла из различных по цвету стекол. Например, вальцованный набор может быть изготовлен из опалового, а чехол – из прозрачного цветного стекла. Вальцованный набор выдувается в чехол и спаивается с ним выступами. В углублениях остается воздух и за счет этого на изделии образуются полосы, совпадающие по цвету со стеклом, из которого изготовлен чехол. После окончательной отделки, отжига и матирования изделие приобретает атласный блеск.

Интересные изделия можно получать, изготовляя вальцованный набор из темного стекла, а чехол – из цветного, к примеру, желтого. В готовом изделии полости будут желтыми, а остальная часть – темная. По этому способу можно изготавливать изделия с параллельными или спиральными воздушными полосами. Сначала получают вальцованный набор. Одновременно раздувается пулька, берется на понтию и раскрывается в виде чехла. Вальцованный набор выдувается в этот чехол. Стык чехла и вальцованного набора обвивается жгутом горячего стекла, и в толще изделия образуются вертикальные замкнутые воздушные полости. Дальнейшая гутная обработка происходит с помощью ранее описанных приемов.

 

Иные способы гутного декорирования стеклоизделий

Декорирование изделий узором «мороз» («кракле»). Поверхность таких изделий покрыта заплавленными трещинами и напоминает ледяную. При изготовлении изделий набор стекломассы опускают на 5-10 с в холодную воду и снова нагревают в печи. После двух-трехкратного охлаждения и нагревания набор выдувают в форму и получают изделие. При погружении в воду образуются довольно крупные трещины. Если набор стекла, не погружая в воду, закатать во влажные опилки, то он покроется сетью мелких трещин.

Для получения «кракле» используют и другой способ. Набор стекла посыпают стеклянным порошком, просеянным через сито с 100 или 200 отверстиями на 1 см кв. Затем набор нагревают в печи и охлаждают, погружая на 5-10 с в холодную воду. После вторичного погружения в воду его нагревают и окончательно выдувают в форму. Поверхность набора получается шероховатая, так как этим способом изготовляют только тиходутые изделия, т.е. без вращения в форме. Используют стеклянные порошки разных цветов и в разных комбинациях. Этим достигается многообразие отделки. Делая второй набор, модно покрывать полученную фактуру слоем бесцветного или слабоокрашенного стекла и выдувать изделие при вращении, получая гладкую поверхность. Изделие с гладкой поверхностью, в котором трещины находятся в толще стекла, получают с использованием чехла, в который выдувают кракелированный набор. Окончательное оформление готового изделия производится приемами свободного формования или выдувания в форме.

Декорирование изделий оксидно-металлическими цветными покрытиями. Оксидно-металлические цветные покрытия на стекле получаются при обработке изделий непосредственно после формования растворами или парами солей различных металлов. При возгонке твердых солей или распылении растворов в воздухе образуются аэрозоли, вступающие в химическое взаимодействие с нагретой до размягчения поверхностью стекла. При декорировании изделий распылением растворов подбирают соли, легко растворимые в воде или в некоторых летучих растворителях – спирт, ацетон. При температуре размягчения стекла – около 600 градусов С – эти соли разлагаются, образуя тонкие пленки металлов, оксидов металлов или смеси металлов с оксидами. За счет этого поверхность стекла окрашивается в различные цвета.

Наибольшее применение имеют соли легко испаряющихся кислот, обычно уксусной, соляной и азотной. Растворителями служат дистиллированная вода, этиловый спирт. В большинстве случаев рабочие растворы содержат соляную кислоту, облегчающую растворение солей железа, кобальта, сурьмы, цинка, олова и т.д. Синие и фиолетовые оттенки дают хлориды олова и сурьмы. При использовании раствора хлорида железа получают оранжевые и желтые цвета. Ацетат кобальта окрашивает стекло в оливковый и дымчатый цвета, хлористый хромил – в зеленый цвет.

Для получения насыщенного цвета требуется более высокая концентрация растворов. Играет не последнюю роль температура стекла, скорость его охлаждения, площадь обрабатываемой поверхности. Чем продолжительнее распыление раствора, тем интенсивнее окраска. Покрытия наносят при помощи пистолетов-распылителей. Для закрепления покрытия изделие отжигают. При недостатке кислорода получается тонкая пленка, содержащая восстановившийся металл, что можно использовать в качестве декоративной отделки.

Оксидно-металлические покрытия на стекле получаются возгонкой твердых солей, в результате чего на поверхности стекла образуется тонкая радужная пленка. Этот способ обработки называется иризацией (от греческого «ирис» – радуга). Покрытие наносят на стекло, имеющее температуру, близкую к температуре размягчения, иногда применяют низкотемпературную иризацию при температуре около 220 градусов С.

Наибольшей способностью образовывать иризирующие пленки обладает хлорид олова. Для получения разнообразных оттенков к нему добавляют другие соли, например, легко возгоняющиеся соли олова, свинца, титана, бария, стронция и др. Эти соли при нагреве превращаются в пар без плавления. На поверхности стекла происходит их сублимация т.е. осаждение твердого вещества из пара. Соли, как правило, разлагаются с образованием тонкой оксидно-металлической пленки, отливающей всеми цветами радуги. Эффект иризации обусловлен интерференцией света. Луч света состоит из цветных лучей с волнами различной длины; при определенных условиях цветовые волны, отражающиеся от обеих поверхностей, складываются, одни цветовые волны при этом усиливаются, другие – ослабляются. В зависимости от этого в суммарном отраженном луче преобладает один цветовой оттенок.

Иризации обычно подвергают стеклянную бижутерию и полые изделия сортовой посуды. Иризирующие покрытия наносят в муфелях.

Стеклянную бижутерию, обычно это бусы и пуговицы, промывают содовым раствором и после сушки подогревают в печах на шамотных тарелках, Подогретые изделия высыпают на проволочное сито, под ситом расположен источник теплоты, на который помещают иризирующую смесь. Пары возгоняющихся солей проходят через сито и оседают на поверхности нагретых изделий. Возвратно-поступательные движения сита с изделиями способствуют тому, чтобы покрытие наносилось на поверхность изделий равномерно.

Сортовую посуду иризируют в муфеле с открытым карманом, снабженным источником теплоты. Изделие разогревают на стеклодувной трубке, вводят в рабочую камеру и закрывают дверцы во избежание больших подсосов воздуха и охлаждения изделий. Одновременно с источником теплоты в карман вводят иризирующий состав. Пары возгоняющихся солей омывают вращаемое вокруг своей оси изделие и удаляются через вытяжное устройство.

 

Инструменты для гутного декорирования

При гутном декорировании используются разнообразные инструменты. Сгоночными ножницами удлиняют набор стекла, фигурными – придают форму наложенному на изделие кольцу, подставочными – изготовляют дно подставки у изделий, остроконечные применяют при изготовлении ножек, кольцевые служат для выравнивания наложенного на изделие кольца. Края горячего изделия отрезают отрезными обыкновенными ножницами, при этом стекло плющится и вытягивается. Если требуется отрезать стеклянный стержень, не расплющив его, применяют фигурные ножницы. Разводные ножницы служат для расширения отверстий в полых наборах и сосудах: в отверстие вводят ножницы в сжатом виде и, вращая изделие, постепенно раскрывают ножницы. Щипцами захватывают, вытягивают и отделяют стекломассу, гладилками разглаживают поверхности. Сошками восстанавливают цилиндрическую форму изделия, смятого при обрезке ножницами; от разводных ножниц сошки отличаются деревянными наконечниками. Смятый край изделия зажимают между деревянными наконечниками сошек и быстро вращают между ними. С помощью металлического косарика отделяют изделие от стеклодувной трубки.

 

Нанесение декоративных покрытий

 

Покрытия из драгоценных металлов, алюминия, люстровых красок

Существует несколько способов нанесения драгоценных металлов на стекло. Широко известен прием наклеивания на холодную поверхность стекла листочков сусального золота, но у него имеется существенный недостаток – металл непрочно скрепляется со стеклом. Блестящие драгоценные материалы в виде растворов (жидких препаратов золота, серебра, платины) приплавляются к стеклу в результате обжига. Полировочные драгоценные металлы – золото и серебро – на стекле получают таким образом: тончайшие порошки этих металлов смешивают с флюсом и закрепляют на стекле обжигом, после механического полирования покрытие приобретает блеск.

В зависимости от материала покрытия подразделяются на позолоту, покрытия серебром, платиной, люстровыми красками.

Позолота. Для получение полировочной позолоты применяют порошковое золото. Порошковое золото получают восстановлением золота из растворов хлорида золота в щелочной среде; выпадают очень мелкие частицы, благодаря чему при меньшем расходе можно покрыть большую площадь. Препарат порошкового золота содержит к тому же до 12 % порошкового серебра, которое высветляет золотое покрытие. В качестве флюса используют оплавленную буру или борат свинца. Иногда порошковое золото содержит соединения висмута, облегчающее сцепление позолоты со стеклом.

Смесь порошкового золота растирают с лавандовым маслом или со скипидаром и доводят до консистенции, удобной для нанесения кистью. Чем гуще препарат золота, тем плотнее и эффектнее выглядит позолота после полирования. Производят препараты 52-, 63-, 72-, 90%-ного порошкового золота, которое применяют для украшения уникальных изделий, стоимость которых определяется стоимостью золота, потому что в данном случае его наносят довольно толстым слоем.

Жидкие препараты золота получают двумя способами. Первый способ: берут полуфабрикат жидкого блестящего золота, к которому добавляют порошковое золото и смесь соединений некоторых металлов. Все эти материалы растворяют в сложном органическом разбавителе. Второй способ: препарат жидкого золота получают на основе терпенсульфида золота без порошкового металла. Такой препарат может содержать 16-22% чистого золота: добавками служат соединения серебра и висмута, загустителями – смолы, разбавителем – смесь циклогексанона со скипидаром и эфирными маслами.

Для нанесения на поверхность стекла пленки золота используют 10– или 12%-ный препарат жидкого золота, Это тяжелый темно-бурый раствор органического соединения золота в сложном растворителе. В растворе кроме золота содержатся серебро и родий, которые химически связаны через органические соединения, а также металлические резинаты висмута, хрома и кобальта. Раствор жидкого блестящего золота приготовляют из четырех основных компонентов: органических соединений золота, резинатов, металлов, ароматических смол и добавок, регулирующих вязкость.

Металлическое залото растворяют в царской водке до получения хлорида золота. Нагреванием серы с терпентином получают серный бальзам. Хлорид золота реагирует с серным бальзамом с образованием основного органического соединения золота. Резинаты металлов Bi, Cr, Co получают взаимодействием солей этих металлов со смолистыми канифольными мылами. Смолы, обладающие интенсивным запахом, перебивают неприятный запах соединений серы, растворяют резинаты металлов и отчасти оказывают влияние на вязкость готового препарата. В качестве добавок обычно используют розмариновую и лавандовую смолы. Вязкость регулируют разбавителями (нитробензол, толуол), растворами смол, битумными добавками.

При декорировании изделий блестящим золотом сначала удаляют с изделия жировые налеты мытьем в ванне с водой температурой 45 градусов С, затем изделие вытирают и сушат в электромуфеле. К рабочим местам изделия должны поступать сухими и чистыми.

Пред нанесением рисунков флакон с препаратом взбалтывают в течение 15 минут до полного растворения осадка на дне флакона. Во избежание излишнего высыхания препарата во время работы норма разовой выдачи препарата не должна превышать 10 г. Перед каждой выдачей препарат взбалтывают.

Рисунок наносят тонким равномерным слоем мягкой кисточкой, обычно беличьей. На изделия массового производства, в основном стаканы, рисунок наносят механизированным способом.

Чтобы пленка золота хорошо закрепилась на изделии, его обжигают при температуре, близкой к температуре размягчения стекла. При температуре 300-350 градусов С выгорают органические вещества, содержащиеся в препарате золота (скипидар, эфирные масла, асфальтовый лак). Отжигается изделие при температуре 580-600 градусов С. Переход из зоны сравнительно низких температур в зону высоких температур обеспечивает размягчение поверхности стенок изделия, при этом металлическое золото вплавляется в стекло. Так как стекло не успевает прогреваться по всей толщине до температуры размягчения, изделие не деформируется. Продолжительность выдержки изделий в зоне обжига зависит от ассортимента и составляет в среднем 5-10 мин.

Блестящим золотом украшают изделия из любого стекла, при этом наносят его на те участки, которые в последующем не подвергаются интенсивному истиранию. Иногда золото наносят в углубления нанесенного рисунка, например, в тонкие канавки, прорезанные абразивными кругами или протравленные по рисунку, нанесенному пантографом или гильоширной машиной. При нанесении препарата жидкого золота на матовую поверхность рисунка, предварительно протравленного плавиковой кислотой, получается чеканное золото.

Серебряные покрытия. Обычно для получения полировочных серебряных слоев используют порошковое серебро, которое получают восстановлением металлического серебра из раствора серебряной соли в щелочной среде. Чаще всего используют препараты 50– или 60%-ного серебра. Порошковое серебро наносят также, как порошковое золото. После обжига серебряную пленку полируют.

Жидкий серебряный препарат (% по массе: нитрат серебра – 52, флюс – 3, скипидар и скипидарное масло – 45) наносят различными способами: кисточкой, пульверизацией, окунанием, шелкотрафаретной печатью. Консистенция препарата зависит от способа нанесения.

Во время обжига при 410 градусах С серебряная соль разлагается с выделением частиц металлического серебра. Для того, чтобы флюс растекался и частицы серебра приплавлялись к стеклу, температуру доводят до 520-550 градусов С. с получасовой выдержкой при этой температуре.

Платиновые покрытия. В отличие от серебряных платиновые покрытия не темнеют на воздухе. Для нанесения платиновых покрытий применяют специально приготовленные препараты жидкой платины. Их наносят так же, как препараты жидкого золота и серебра.

Алюминевые покрытия. Принцип алюминирования состоит в том, что алюминий нагревается при сравнительно высоком вакууме 0,1-0,01 Па до температуры, при которой давление паров алюминия достигает 1 Па. Молекулы алюминия в вакууме летят от источника испарения прямолинейно, почти не сталкиваясь с остаточными молекулами воздуха и осаждаются на изделиях, установленных на их пути. Для лучшего сцепления алюминиевой пленки с поверхностью стеклоизделий их предварительно очищают тлеющим разрядом. Для этого при разрежении 1 Па включают высокое напряжение (3000 В) на 2-5 мин. Затем разрежение повышают, создается режим испарения алюминия, обеспечивающий нанесение на стеклоизделия алюминиевой пленки толщиной 0,2-0,25 мкм. Таким способом наносят покрытие на елочные игрушки с последующим нанесением защитного лакового покрытия или декорирования красками.

Люстровые покрытия. Люстровые покрытия (люстры) – это растворы смоляно-кислых солей тяжелых металлов в органических растворителях. После нанесения краски на стекло и обжига образуется тончайшая цветная пленка оксидов этих металлов. Она отливает металлическим блеском в отраженном свете. Люстры как правило наносят на изделия массового производства или бижутерию.

Один из наиболее распространенных способов приготовления люстров основан на нерастворимости люстров в воде. В растворы солей металлов при нагревании постепенно вливают раствор щелочного смоляного мыла. Нерастворимое смоляное мыло соответствующего металла выпадает в осадок, а в растворе остается соль щелочного металла. Щелочную соль удаляют или промывают на фильтре, а в осадке остается нерастворимая смоляно-кислая соль металла, которая называется резинатом. Осадок высушивают и хранят в темноте. Люстры перед нанесением растворяют. В качестве растворителя используют терпентиновые, лавандовые, розмариновые масла, часть которых заменяют бензолом и некоторыми другими органическими веществами.

Цвет люстровой пленки и оттенок металлического блеска зависят от металла, на основе которого приготовлен люстр. Металлы, оксиды которых не окрашивают стекло, после обжига образуют бесцветные люстровые пленки. К таковым относятся алюминий, висмут, цинк, свинец. Основные бесцветные люстровые краски: висмутовая, титановая, цинковая, оловянная. Металлы ( в виде оксидов), которые являются красителями стекла (железо, кобальт, медь, хром, никель), применяют для получения цветных люстровых красок. Бесцветные люстровые краски, которые еще называют перламутровыми, можно смешивать с цветными красками.

Люстровые краски с драгоценными металлами – золотом, серебром, платиной – образуют пленки, содержащие эти металлы в чистом виде. Например, золотой люстр окрашивает поверхность стекла в яркий пурпурный цвет, заметный как в отраженном, так и в проходящем свете и, кроме того, в отраженном свете полученная пленка дает отблески металлического золота. Свинцовый люстр усиливает металлический блеск в отраженном свете. Цинковые и оловянные люстры часто служат разбавителями препарата жидкого золота. В результате получают пурпурные и фиолетовые пленки с золотым отливом. Люстры, приготовленные с применением соединений железа и марганца, дают пленки с коричневым оттенком. Оттенки люстровых пленок можно разнообразить, смешивая различные люстры.

Консистенция люстровых красок должна обеспечивать равномерное покрытие поверхности стекла. Наиболее густая квинсистенция люстров применяется при трафаретной печати, наименее густая – при нанесении на изделие методом распыления.

Изделия, декорированные люстровыми красками, обжигают при температуре 530-550 градусов С.

Если поверх подсохшей люстровой краски нанести прозрачный клеевой раствор, то можно получить на поверхности узор в виде трещинок или мраморовидных прожилок, Происходит это благодаря стягивающему действию клея. После обжига на изделиях остается четкий контрастный узор.

Иногда люстровые покрытия комбинируют с другими видами обработки – алмазной резьбой, гравированием, силикатными красками.

 

Декорирование силикатными красками

Силикатные краски – это тонкомолотые легкоплавкие цветные стекла. Температура их растекания при обжиге на изделиях около 550 градусов С, что соответствует температуре начала размягчения стекла. При обжиге изделия, расписанного силикатными красками, они приплавляются к поверхности стекла, образуя прозрачные или непрозрачные цветные покрытия. В соответствии с этим различают прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные силикатные краски. Непрозрачные краски называют также эмалями.

Применяют следующие способы декорирования стеклянных изделий силикатными красками:

– живопись – выполняется вручную на плоском стекле или на объемных предметах;

– роспись – несложные декоративные элементы – точки, отводки – нанося вручную;

– простые рисунки – наносят с помощью штемпелей;

– аэрография – краски распыляют на стекло по трафарету;

– декалькомания – изображение наносят способом переводных картинок;

– трафаретная печать и фотопечать.

Силикатные краски применяют также для печатания этикеток на стеклянной таре.

 

Граверные работы

 

Гравирование металлическими и абразивными инструментами, абразивно-струйное гравирование

Металлическими и абразивными инструментами гравируют рисунки, пейзажи, портреты. При гравировании применяются гравировальные круги малых размеров. К разновидностям данного вида гравирования относится обработка поверхности резцами: рисование, выстукивание.

Гравирование кругами. Металлические гравировальные круги изготовляют обычно из листовой меди, несмотря на ее сравнительно малую твердость. Благодаря упругости медный круг хорошо сохраняет форму при гравировании рисунков свободным абразивом. При гравировании кругами из более твердых металлов (стали) на стекле образуются глубокие царапины. Мягкие малоупругие материалы (олово) не обеспечивают нужной скорости гравирования, и круги из таких металлов быстро изнашиваются.

Для гравирования изделий применяют ручные станки и бормашины.

Гравировальные круги сами не наносят рисунка, они лишь являются опорой для зерен абразивного материала. В качестве абразивного материала применяют мелкозернистый наждак и электрокорункд. В качестве смачивающих и охлаждающих жидкостей используют машинное масло, керосин и их смеси в различных соотношениях. При применении кругов малого диаметра нужно, чтобы жидкость обладала повышенным смачиванием и прилипанием к металлу, иначе абразивный материал будет отрываться от металлического круга. Машинное масло, обладающее повышенной вязкостью, хорошо удерживает зерна абразивного материала, а керосин, обладающий поверхностной активностью, обеспечивает хорошее смачивание медного круга. При гравировании круги засаливаются, т.е. теряют режущую способность, поэтому время от времени их правят с помощью других абразивов.

Выполнение граверных работ имеет свои особенности. Сначала на изделиях размечают рисунок. Требования к разметке различные в зависимости от вида гравюры и точности исполнения. Простые рисунки с вертикальными и горизонтальными линиями размечают при помощи линейки. При выполнении сложных гравюр рисунок переносят с бумаги на стекло следующим образом: мокрую бумагу с рисунком накладывают на внутреннюю сторону изделия, или выполненный на кальке рисунок накалывают иглой и припорашивают на изделии тонкодисперсным материалом. По намеченным следам обводят контуры рисунка малым кругом или процарапывают алмазом.

При гравировании абразивными кругами с подачей воды разметку наносят на изделие суспензией огнеупорной глины на воде. При разметке сложных рисунков используют белила, разведенные на скипидаре; в последующем этот состав снимается со стекла скипидаром. При гравировании рисунков медными кругами для разметки рисунков используют также белила, разведенные на воде с клеем. Гравюры на стекле можно размечать и с помощью штемпелевания или шелкотрафаретной печати: чаще это делается при массовом производстве изделий.

Рабочие приемы гравирования отличаются большим разнообразием, также разнообразны положения изделия относительно круга. При выполнении сложных рисунков на крупных изделиях предпочтение отдается способу обработки снизу.

Надписи и узкие линии нужно очень точно наносить по месту, так как ошибочные следы очень трудно удалять. Кривые и спирали гравируют, последовательно нанося короткие штрихи. При гравировании спирали радиус гравировального круга не должен быть больше соответствующего витка спирали.

Скользящее гравирование является наиболее производительным и наименее трудоемким способом гравирования, а потому и наиболее предпочтительным. При таком гравировании глубина рисунка не превышает 0,5 мм. Этим способом выполняются несложные рисунки и надписи. Для этого используются закругленные абразивные или широкие медные круги. Иногда таким образом гравируют изделия с тонким слоем накладного стекла, а также изделия, окрашенные с поверхности диффузионным способом (протрава), силикатными красками или другим способом.

При выполнении рельефных рисунков трехмерность изображения достигается за счет разной глубины удаления стекла с отдельных участков поверхности изделия. Некоторые рисунки можно гравировать абразивными и медными кругами, другие более сложные только медными.

Гравюру иногда полируют, иногда полируют только какую-то часть рисунка. Для полирования законченного рисунка используют деревянные, корковые, войлочные и свинцово-оловянные круги; размеры кругов выбирают в зависимости от величины обрабатываемой поверхности. Свинцово-оловянные круги для полирования имеют диаметр 2-35 мм и толщину 2-6 мм, диаметр деревянных и войлочных кругов до 200 мм, а толщина до 30 мм. В качестве полирующих материалов используют пемзу, трепел, полирит, крокус, оксид титана.

С помощью полирования можно также получать гравированные многоцветные рисунки на изделиях с поверхностными покрытиями, особенно диффузионными. Эти покрытия состоят из тончайших слоев различного цвета. Например, красная протрава толщиной 0,005 мм может состоять из следующих цветных слоев: красного, желтого, зеленого, а также слоев переходных цветов. Полированием снимают часть цветов, при этом выделяются оттенки нижележащих слоев, а поверхность стекла остается блестящей и без заметных различий по высоте.

Изделия гравируют и мягкими металлическими кругами без абразива. Для этой цели лучше всего подходят алюминиевые круги. Алюминий обладает малой твердостью и хорошо сцепляется со стеклом, поэтому при касании изделия вращающимся кругом на поверхности стекла остается нестирающийся серебристый след. Этот способ нанесения рисунков также используется для предварительной разметки рисунков, подлежащих гравированию с помощью медных или абразивных кругов.

Гравирование царапанием и выстукиванием – редко применяемые способы. При этих видах гравирования рисунок процарапывают острым твердым инструментом или получают за счет скалывания стекла при выстукивании острым или тупым инструментом. В первом случае обычно пользуются алмазом, редко – менее твердым материалом – сплавами металлов. Режущий инструмент закрепляют в тонком цилиндрическом держателе замазкой. Держатель имеет форму ручки или карандаша, поэтому во время работы удобнее всего держать его как при письме или рисовании. Особенность рисования алмазом заключается в том, что режущая грань ориентирована по направлению движения руки гравера. При движении алмаза по гладкой поверхности стекла на ней образуются тонкие царапины. Алмазное острие разрушает стекло таким образом, что по сторонам основной бороздки образуются тонкие раковистые выколки. Величина этих выколок увеличивается с усилением давления алмаза. Обычно поверхностные рисунки наносят перекрестной или параллельной штриховкой. Часто расположенные линии такой штриховки дают белую непрозрачную поверхность. Эффективно этот вид гравирования выглядит на изделиях с цветной протравой, так как слой протравы в этом случае процарапывается. Во время работы под изделия подкладывают мягкую подложку и следят за тем, чтобы выкрашивающиеся частицы стекла не поцарапали поверхность изделия, особенно с протравой.

При выстукивании изделия острым инструментом рукоятку держат перпендикулярно поверхности стола с тем, чтобы вершина острия не соскальзывала при ударе и получалось точечное разрушение поверхности. В месте удара твердый инструмент дробит стекло в тонкодисперсный порошок, а вокруг образуются небольшие раковины скалывания стекла. Рисунок на поверхности создается за счет различной частоты расположения точечных очагов разрушения. Там, где точки нанесены часто, на рисунке более светлые места, там где редко – темные. Этот метод наиболее эффективен для гравирования портретов на темных окрашенных стеклоизделиях.

При выстукивании рисунка тупыми металлическими инструментами (молоточками) наносят довольно сильные удары, поэтому такой способ применяют в основном для обработки изделий с толстыми стенками. Молоточком ударяют либо непосредственно по изделию, либо по оправке, поставленной перпендикулярно к поверхности изделия. В местах удара стекло разбивается в порошок, а вокруг образуются раковистые выколки, дающие радужную интерференционную окраску.

Несколько иной характер разрушения при упругом закреплении изделия. В этом случае на изделиях образуются конусообразные трещины. При ударах с определенных расстояний стекло выкалывается около мест удара таким образом, что в местах удара остаются выпуклости в виде усеченных конусов. Острые режущие кромки можно снять а полировальной кислотной ванне.

Декоративный узор «мороз». Узор, по внешнему виду напоминающий морозные рисунки на окнах, получается в результате хрупкого разрушения поверхности стекла от действия горячего столярного клея. Стекло, декорированное таким способом, используют для оконных и дверных проемов, светильников, сортовой посуды. Изделия, декорированные узором «мороз», хорошо пропускают свет, поглощая его всего на 5-10 % больше, чем прозрачное стекло.

Для получения декоративного узора необходимо приготовить клеевой раствор, осуществить подготовку стекла, далее нанести клеевое покрытие, провести сушку. Для приготовления клеевого раствора клей помещают в воду, чтобы он набух, а затем варят на пароводяной бане. Стекло очищают и матируют его поверхность пескоструйным или другим способом, моют и сушат. По краям выбранного участка делают бортики из пластилина или глины. Чтобы стекла не растрескались от горячего клея, их предварительно прогревают. Горячий клей наливают на поверхность стекла из клееварки или наносят щеткой. Полые изделия погружают в сосуд с клеем и, поворачивая, распределяют клей ровным слоем по поверхности. Клеевое покрытие средней толщины (4-5 мм) затвердевает за 4-6 ч при комнатной температуре.

Изделие с затвердевшим клеевым покрытием помещают в сушильную камеру с температурой 30-40 градусов С и сушат 5-12 ч. Горячий клеевой раствор, растекаясь при нанесении по матированной (неровной) поверхности стекла, прочно сцепляется с ней. Клеевое покрытие сравнительно быстро затвердевает с поверхности и стремится при этом сильно сжаться, однако этому препятствуют нижележащие слои и особенно слой, прочно сцепившийся со стеклом В связи с этим между верхними и нижними слоями возникает напряжения, которые возрастают по мере затвердевания нижних слоев. При полном их затвердевании они не могут сжаться вследствие прочного сцепления со стеклом. Возникающие при этот напряжения превышают предел прочности стекла в поверхностных слоях и оно растрескивается на кусочки различных размеров. При отделении клеевого покрытия кусочки стекла, сцепленные с клеевым покрытием, отделяются от поверхности стекла. Сочетание различной величины отделившихся кусочков и образует на поверхности стекла декоративный узор «мороз». Характер растрескивания стекла и, следовательно, характер узора зависит от степени неоднородности стекла на поверхности, а также от температуры и продолжительности сушки, толщины клеевого покрытия и некоторых других факторов.

Клеевое покрытие должно иметь толщину не менее 3 мм, иначе из-за незначительных напряжений стекло не растрескается. Стекло, на которое наносят узор «мороз», должно иметь толщину не менее 4-6 мм, а листы больших размеров – не менее 8 мм. При меньшей толщине стекла напряжения могут полностью его разрушить.

Декоративным узором «мороз» украшают как бесцветное, так и стекло с цветным накладом. При разрушении слоя цветного наклада усиливается декоративный эффект узора. В зависимости от замысла художника декоративный узор можно наносить на изделия не полностью, а в определенных участках. В соответствии с этим производят матирование, применяя различные трафареты, защитные покрытия и т.п.

Принцип абразивно-струйного гравирования заключается в том, что зерна абразивного материала, с силой ударяясь о поверхность стекла, оставляют на ней царапины и выколки, в результате чего стекло становится матовым, непрозрачным. Пескоструйным способом можно получить такие виды декорирования:

– матированный рисунок по трафарету или без него;

– матированный рельефный рисунок;

– светлый рельефный рисунок;

– светлый рельефный рисунок на матированном фоне;

– двустороннее изображение;

– сквозную обработку стекла;

– многоплановое изображение с последовательной сменой трафаретов;

– декорирование накладного стекла.

Пескоструйное декорирование часто применяют в сочетании с кислотной обработкой. Так как плавиковая кислота разъедает и сглаживает острые выступы и края трещин, в этом случае может быть достигнута тонкая полупрозрачная фактура стекла. Сходная фактура может быть получена также при нагревании поверхности до температуры, близкой к температуре размягчения стекла – около 550 градусов С; в этом случае шероховатости несколько сглаживаются за счет частичного расплавления стекла и действия сил поверхностного натяжения. Пескоструйную обработку применяют также в сочетании с росписью красками, алмазной резьбой, другими видами гравирования.

Для обработки стекла применяют абразивные материалы: песок, корунд и карбид кремния.

Рисунок на обрабатываемую поверхность наносят по трафарету. Для изготовления шаблонов и трафаретов используют проклеенную и непроклеенную бумагу. Для этого предварительно в течение нескольких часов замачивают в воде 150 г столярного клея и разогревают до разжижения с добавлением 4 мл насыщенного раствора винно-каменной кислоты. После остывания в клей добавляют 500 мл воды и 1.5 г квасцов или буры. Клей наносят на вырезанный трафарет и трафарет наклеивают на стекло. Бумажные трафареты можно использовать только один раз и для непродолжительной обработки.

Поверхности, которые не подлежат обработке, защищают специальными покрытиями. Эти покрытия должны быть эластичными, чтобы зерна песка отскакивали от защищенной поверхности стекла, а покрытие не разрушалось. Для изготовления покрытий используют мягкие металлы, каучук, резину, некоторые виды пластмасс, клеевые мастики и т.д. Наиболее распространена и удобна клеевая мастика (состав, мас. Ч.: столярный клей – 2.5, глицерин – 1.35. молотый мел – 1.05). Мастику готовят, добавляя в разогретый на водяной бане клей сначала глицерин, а потом мел. Клеевая мастика очень эластична; нанесенная на изделие, она не сбивается струей песка и к ней не прилипают песчинки.

Изделие сначала протирают, потом защищают покрытием. Мастику наносят широкой кистью в одном направлении. После застывания первого слоя наносят второй, затем третий – толщина покрытия зависит от глубины рисунка. При нанесении мастики нужно следить, чтобы в слое мастики не оказалось пузырьков воздуха. После того, как мастика подсохнет, на ее поверхности мягким карандашом или пером наносят рисунок. После этого рисунок вырезают острым ножом и удаляют те участки мастики, под которыми стекло должно быть подвергнуто обработке. Чтобы поверхность мастики не бала липкой, ее следует посыпать тальком или мелом.

После оформления рисунка или закрепления трафаретов на изделии устанавливают в камеру на вращающуюся подставку широкой частью вниз. Для того, чтобы абразивная струя не попадала на внутреннюю поверхность изделия, открытую часть его закрывают проклеенной бумагой. Струю направляют на изделие, которое поворачивают для того, чтобы добиться равномерной глубины рисунка и матирования. Пескоструйной обработке подвергают изделия из бесцветного, цветного и накладного стекла.

Для матирования поверхности стекла достаточно непродолжительной обработки, причем с минимальной силой удара частиц песка о стекло. При глубокой рельефной обработке изделие подвергают действию песчано-воздушной струи более продолжительное время. В этом случае можно применять различные насадки, изменяющие характер струи и силу удара частиц песка о стекло.

 

Гравирование ультразвуком

Ультразвуковая обработка твердых материалов происходит под действием колеблющегося с ультразвуковой инструмента в жидкой среде, содержащей абразивный порошок. По физической природе ультразвук представляет собой упругие волны высокой частоты. При ультразвуковых колебаниях инструмент ударяет по частицам абразива, а те в свою очередь по обрабатываемому материалу с силой, превосходящей в несколько тысяч раз их силу тяжести. С обрабатываемого материала снимается слой мельчайших частичек, соответствующий форме инструмента. При этом происходят разрушения двух типов: выкрашивание размельченного материала непосредственно под частицей абразива и образование трещин, приводящих к выкалыванию частиц материала, имеющих размеры порядка размеров абразивных зерен. Съем материала увеличивается с увеличением амплитуды колебаний.

Производительность ультразвуковой обработки зависит от ряда факторов. Одни из них связаны с физическими свойствами обрабатываемого материала и геометрическими размерами рисунка, другие – с параметрами абразива, концентрацией суспензии и свойствами жидкости, третьи – с формой, размерами и материалами инструмента, а также режима его работы.

На стекле с помощью ультразвука можно выполнить очень тонкие рельефы, аналогичные чеканным рельефам медалей. Рисунок наносят на плоскую и закругленную поверхности, что зависит от формы наконечника концентратора. Размер гравируемого на стекле рельефа – до 100 мм. Очень эффективно применение ультразвука при массовом производстве изделий со сложным рельефом, портретными изображениями.

 

Гравирование электротоком и лазерным лучом

Гравирование электротоком происходит следующим образом: изделие погружают в сосуд с электролитом, на дно сосуда кладут металлическую пластину, которую присоединяют к одному из полюсов источника тока. К другому полюсу подводят подвижный платиновый электрод. При включении тока в месте соприкосновения платинового электрода со стеклом возникает электрическая дуга, и температура поднимается настолько, что поверхность растрескивается, а затем вновь сплавляется. Тепловая энергия электрической дуги распространяется во всех направлениях и поэтому трещинки расходятся от сплавленного центра во все стороны. При движении электрода по поверхности стекла такие центы сливаются в линию. Если по выгравированной линии провести электродом повторно, то растрескавшиеся частички откалываются.