Категория: Стекольные работы

Каким бывает стекло

Стекло — это застывшая жидкость. Однако, в отличие от большинства застывших жидкостей, стекло имеет интересную особенность: оно не обладает в твердом состоянии свойствами кристаллического вещества.

Для сравнения: лед (застывшая вода) имеет кристаллическую структуру, в стекле же никаких кристаллов нет. Кроме того, у стекла нет способности резко переходить от жидкого состояния к твердому при определенной температуре (как, опять-таки, у воды). Расплавленное стекло (стекломасса) в большом интервале температур остается твердым.

Все эти свойства делают стекло чрезвычайно интересным материалом с промышленной и декоративной точки зрения.

Химический состав стекла таков: примерно на 70% стекло состоит из кремнезема (диоксида кремния — белого кварцевого песка), на 12-16% — из соды, на 5-12% — из известняка и доломита, а в остальных небольших процентных соотношениях присутствуют некоторые другие компоненты. В зависимости от преобладания тех или иных компонентов различают две группы стекла: натрий-кальций-силикатное стекло (основные компоненты — двуокись кремния, оксиды натрия и кальция) и боросиликатное стекло (содержащее в качестве характеризующего компоненга бор).

В стекле, помимо того, могут присутствовать добавки определенных химических веществ для окрашивания стекла в желаемый цвет или для изменения других его свойств.

Например, сочетание исключительно чистого сырья с минимальной примесью окислов железа, титана и хрома позволяет создать стекло, которое обладает способностью пропускать ультрафиолетовые лучи (его часто используют для остекления больниц, детских учреждений, оранжерей) — «кварцевое», «увиолевое» стекло. А знаменитое так называемое «свинцовое» стекло, которое тщательно шлифуется при изготовлении чаш или ваз, обязано своим блеском присутствию в нем около 18% свинца.

Кстати, хрусталь — разновидность стекла —долгое время был обязан своим блеском именно свинцовым примесям. «Классический» хрусталь состоит из 23% окиси свинца, благодаря чему хрустальная посуда имеет характерный блеск, игру света и звук. Однако специалисты обращают внимание на то, что свинец, как инертный элемент, с течением времени испаряется. Это, во-первых, небезопасно для здоровья, а во-вторых, хрустальная посуда с исчезновением из ее состава свинца тускнеет и блекнет.

Учитывая эти недостатки свинца, производители хрусталя сегодня осваивают новые технологии и стараются заменить свинец другими элементами. Например, чешские специалисты разработали уникальный секрет производства хрустальной посуды, который предполагает добавление в стекломассу металлов платиновой группы и небольшое количество калия и натрия (для придания материалу большей пластичности). Благодаря этому хрустальные изделия приобретают необходимую прочность и пластичность. Специальные технологии позволяют изготовить даже особый «пульсирующий» хрусталь: при сжатии тонкая пластичная форма деформируется, а затем вновь приобретает изначальный вид.

Кроме того, изделие должно обладать хорошей дисперсией, так как именно дисперсия — преломление солнечного луча сквозь тожцу стекла и разложение его на цвета радуги — является единственным физическим показателем, отличающим обычное стекло от хрусталя.

В естественном, «природном» виде хрусталь используется только ювелирами. Чтобы сделать его пригодным к использованию в других отраслях, люди изобрели промышленный способ его изготовления. Материалу придают пластичность, подвергая его высокотемпературной обработке.

Хрустальные вещи изготавливают как с помощью машин, так и вручную. Последний процесс требует большого труда и умения, поэтому его уместно сравнить с процессом создания великого произведения искусства.

Вот, например, какой путь проходит изящный хрустальный бокал. Сначала готовится основа — специальная известковая масса в сочетании с речным песком, в которую добавляют минералы, окислы тяжелых металлов. Эта масса превращается в стекло в печи, раскаленной до необходимой температуры. Два мастера, пользуясь специальным инструментом, вынимают из печи по сгустку стеклянной массы. Один из них задувает свой кусочек в «трафарет» из букового дерева. Работа требует особой точности, поскольку хрустальный «пузырек» должен расположиться в необходимой форме тонким прозрачным слоем, без наплывов, пузырей или деформаций. После этого второй мастер приставляет свой горячий стеклянный сгусток к полученному остову и вытягивает стекломассу щипцами, придавая ей форму ножки будущего бокала. Чтобы выполнить вальцовку ножки будущего бокала, требуется помощь третьего рабочего, который орудует специальной прищепкой. Четвертый мастер при этом держит изделие рогатиной, чтобы оно «схватилось» в воздухе. После этого полученный бокал помещают в печку, где очень плавно и очень медленно понижается температура: каждый час — на один градус. Таким образом, на остывание одного изделия может уйти несколько дней.

Это необходимо для того, чтобы исключить возникновение так называемого «внутреннего напряжения»: изделие, остуженное при резком перепаде температур, через несколько месяцев может внезапно лопнуть прямо на полке в серванте.

Остывшее изделие шлифуют, также вручную, при необходимости выполняют гравировку, и ставят в печь для повторного обжига. В одной печи можно сделать не больше 40 изделий в день.

Механизированное производство хрусталя может выполняться двумя способами: механической отдувкой, после которой аппарат придает оригинальную форму бокалу, или прессованием. Хрусталь может иметь различные оттенки — благодаря добавкам естественных пигментов. Кстати, недавно был разработан совершенно новый вид хрусталя, в котором нет ионов оксида свинца, а присутствует оксид титана. Благодаря легкости и долговечности титана, изделия из такого хрусталя также обрели эти качества.

Обычное стекло сегодня чаще всего изготавливают «машинным» способом в специальных печах непрерывного действия. С одной стороны в печь подаются исходные вещества, которые благодаря легкому наклону пода движутся, постепенно превращаясь в расплавленное стекло, к противоположной стороне печи. Там точно отмеренная порция готового стекла поступает на охлаждаемые валки, и на всю длину участка охлаждения растягивается стеклянная лента шириной в несколько метров. В конце этого участка машины режут ее на куски нужного формата и размера.

А вот как, например, изготавливают зеркала: листовое стекло движется по конвейеру, где на его поверхность последовательно наносится из пульверизаторов раствор соли серебра и восстановитель, осаждающий на поверхности чистое серебро; затем на тонкий слой серебра наносится защитный слой меди, и в заключение оба металла покрываются лаком.

Повышающийся интерес и растущий спрос на высококачественные виды стекла — общемировая тенденция. Неудивительно, что в течение последних лет в стекольной промышленности традиционное строительное стекло постепенно уступает место новым, современным видам. Например, в конце XX столетия началось производство оконных стекол с энергетически эффективными и престижными «смарт» (smart) покрытиями, имеющими уникальные оптические и тепловые свойства.

Кроме того, современная промышленность выпускает множество других видов стекол, каждый из которых обладает определенными свойствами. Например, стекло можно классифицировать также по степени прозрачности: выделяют «чистое» (прозрачное бесцветное стекло), «супер-чистое» (стекло с пониженным содержанием железа), «тонированное» (окрашенное в массе), «рефлективное» (с металлизированным отражающим покрытием на одной из сторон), «зеркало» (с вы-сокоотражающим покрытием на одной из сторон), а также стекло для витражей, которое окрашивается путем добавления различных веществ еще при приготовлении стекла.

Можно выделить несколько групп стекла и в зависимости от их стойкости к тому или иному виду воздействия.

Помимо обычного листового стекла, существует стекло повышенного качества, химически и термически более устойчивое. Сегодня в мире уже известны 35 видов стекла, и с каждым годом появляются все более прочные образцы.

Существует даже такое стекло, которое подходит для изготовления полов, не говоря уже о пуленепробиваемых стеклах и стеклах, выдерживающих сильные перепады температур. Высокопрочные ударо- и пулестойкие безосколочные стекла, изготовленные на качественном оборудовании с соблюдением современных технологий и с использованием материалов известных производителей, могут гарантированно обеспечивать безопасность и комфорт людей везде, где установлено такое стекло. Пулестойкие стекла могут иметь различные степени защиты.

Стекло также может быть огнестойким (не разрушается легко при нагревании), термостойким (способно выдерживать сильный термический удар), нейтральным (обладает высокой химической стойкостью). Кроме того, стекла могут быть бесцветными или цветными, непрозрачными или просвечивающими, энергосберегающими, солнцезащитными, ламинированными, армированными, узорчатыми.

Энергосберегающие стекла имеют так называемыми низкоэмиссионные оптические покрытия, которые обеспечивают прохождение в помещение коротковолнового солнечного излучения, но препятствуют выходу из помещения длинноволнового теплового излучения, например от отопительного прибора. Стекла этого типа получили название низкоэмиссионных, или селективных, и обычно устанавливаются в оконные проемы для теплоизоляции в холодное время года. Как правило, наносимые покрытия делятся на два типа: «твердое» (так называемое К-стекло) и «мягкое» (1-стекло).

Различие между К-стеклом и I-стеклом заключается в коэффициенте излучательной способности, а также технологии получения. Теплоизоляционные характеристики у I-стекла значительно выше, чем у К-стекла: величина излучательной способности у К-стекла обычно около 0,2, но I-стекло превосходит эту величину примерно в 1,5 раза.

Эти стекла применяют, как правило, в стеклопаке-тах, теплосберегающие свойства которых во многом определяются параметрами покрытия на стекле.

Ламинированным называют архитектурное стекло («триплекс»), применяющееся при остеклении фасадов, балконов, окон. Состоит такое стекло из двух или более стекол, соединенных вместе с помощью ламинирующей пленки или специальной ламинирующей жидкости. Ламинирование снижает опасность от разлетающихся осколков, которые в этом случае остаются прикрепленными к пленке, или падающего стекла, так как даже в том случае, если стекло разбивается, оно остается в раме. Ламинированные стекла способствуют защите помещения от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей, предохраняют от выгорания мебель

И обои. Многослойное ламинированное стекло способно значительно понизить воздействие нежелательных шумов, а разными видами ламинирующих пленок можно обеспечить практически любое тонирование стекла. Установленные в жмых домах и общественных зданиях многослойные стекла значительно лучше, чем обычные, защищают от шума и холода.

Из многослойного стекла «триплекс» (или «муль-типлекс») изготавливаются и стеклянные лестницы. Само стекло изготавливается го технологии многослойной склейки (отсюда и его название). Слои стекла склеиваются между собой полимерным материалом, слой которого не только не позволяет осколкам стекла рассыпаться от удара, но и, являясь армирующим элементом, придает особую прочность такому соединению. Существует несколько технологий изготовления такого стекла: склеивание слоев с помощью жидкого полимера, с последующим облучением ультрафиолетом, и склеивание с применением полимерной пленки, проложенной между слоями стекла, с последующим нагреванием в специальной печи. Оба варианта позволяют получить качественные результаты (разумеется, при условии соблюдения технологии производства), однако каждый вариант имеет свою область применения: например, для склейки рельефного стекла приметается жидкий полимер, позволяющий получить ярко выраженный декоративный эффект благодаря способности максимально заполнять полости между стеклянными слоями (для придания «триплексу» цвета в полимер включают цветные добавки). Изготовление «мультиплек-са» с помощью пленки считается более сложным, однако в результате стекло отличается более высокой стойкостью к температурным перепадам, чем предыдущее.

светорассеивающими качествами, хорошо защищает помещение от действия прямых солнечных лучей и, рассеивая их, создает в нем равномерное мягкое освещение.

К этому типу относится так называемое кафедральное стекло — цветное или бесцветное, во всех гранях которого преломляются световые лучи. Это стекло часто используется для создания витражей. А для деталей, предназначенных под роспись, употребляется так называемое «античное» стекло, прозрачное бесцветное или зеленоватое, с пузырьками в структуре стекла.

Существуют и другие виды: например, полированное стекло, которое изготавливается из высококачественного сырья отливкой и прокаткой, после чего подвергается отжигу в печи, а затем шлифуется и полируется с обеих сторон листа. Такое стекло используется для изготовления мебельных элементов, перегородок, остекления дверей. Для изготовления мебели (например, столешниц) используется цветное облицовочное стекло типа марблит. Его поверхность может быть полированной (зеркальной), матовой, иметь различные узоры.

Кроме того, из современных стекол заслуживает внимание сталинит —высококачественное, прокатанное, полированное стекло повышенной прочности, из которого можно изготавливать даже цельные перегородки или дверные полотнища без деревянной или металлической обшивки, укрепляя фурнитуру непосредственно на стекле.

Еще один замечательный современный материал — так называемая стеклянная сталь. Этот материал был разработан в лаборатории анизотропных структур Академии наук России из стекловолокнистых материалов.

Стеклянная сталь прочнее обычной стали, легче ее в 5 раз и почти в 10 раз легче железобетона.

Для кладки стен, полов и отделки интерьеров может использоваться также непрозрачное пено- или газо-стекло — строительный материал малого удельного веса.

Стекольных дел мастера различают три технологии обработки стекла: «горячую», «теплую» и «холодную». Разница заключается в температуре, при которой происходит обработка. Так, в первом случае, при «горячем» способе, стекло обрабатывается в печах при температуре свыше 1100 °С, «теплое» стекло обрабатывается при температуре 600-900 °С, а «холодный» способ подразумевает работу со стеклом при комнатной температуре — в качестве примеров можно привести изготовление витражного или цветного стекла, резьбу по стеклу, травление.

Обработка стекла может производиться несколькими способами, как механическими, так и химическими: гравированием, песком, травлением. Это может быть также фотографическая обработка, люстрирование или иризация, а также рисование по стеклу специальными карандашами.

Гравировке обычно подвергают прозрачное стекло (накладное или стекло из нескольких слоев). Его гравируют резцом, вращающимся медным или абразивным диском или бормашиной. Это позволяет получить на стекле рисунок или изображение в виде неглубокого контррельефа с матовой поверхностью, придающего изделию особую красоту, а рисунку — четкость и выразительность. Изящного рисунка можно добиться так называемым гильошированием — нанесением на стекло узора из тонких пересекающихся линий. Еще один способ резьбы по стеклу —алмазная грань. Ее выполняют вращающимся абразивным кругом с орнаментом или рисунком в виде бороздок трехгранного сечения. Это позволяет придать стеклу настоящий алмазный блеск. Алмазной гранью также называют огранку стеклянных изделий плоскими пересекающимися гранями (подобно огранке природных алмазов).

Гравировка с помощью абразивов придает стеклянным изделиям эффект трехмерности. Недостатком этого способа обработки стекла является типичность рисунка — конусообразная проточка, круг и подобные фигуры.

Пескоструйная обработка стекла производится специальным аппаратом, который с помощью сжатого воздуха подает струю песка на обрабатываемую поверхность. Получаемая фактура зависит от размера песчинок: матовая или бархатистая, с тонким или грубым зерном. При пескоструйной обработке могут применяться разнообразные трафареты. Это позволяет создавать очень изящные стекпянные ажурные решетки, пробиваемые песком.

Пескоструйная гравировка позволяет выполнять детализацию высокой степени и наносить рисунки любой сложности, вплоть до воспроизведения фотографий. Подготовленное на компьютере изображение, от одноцветной графики до фотографии, печатается на прозрачной пленке. Затем рисунок прикладывается к специальной пленке, наклеенной на поверхность стекла, и выдерживается в ультрафиолетовом свете, который вызывает отвердение освещенных экспонированных участков. Неэкспонированные области рисунка вымывают водой, получая трафарет для пескоструйного гравирования с точной передачей всех деталей изображения. Нанесение рисунка осуществляется с помощью абразивной пыли, которая под давлением сжатого воздуха подается на поверхность обрабатываемого материала. Повсюду, где абразив контактирует с глянцевой поверхностью, он загрубляет и разрушает ее. Пескоструйной обработкой с фотомаской можно производить одностадийную и сложную многоступенчатую резьбу. Для получения красивого трехмерного эффекта достаточно последовательно, один за другим, удалять соответствующие части шаблонов. Технология пескоструйной обработки может применяться также для создания непрозрачной «вуали» на поверхности стекла.

Очень интересна технология создания детализированного трехмерного изображения внутри самого стекла с помощью лазерного луча. Так, например, был создан прелестный клоун, показанный на рис. 1.

Стекло пропускает свет в видимом диапазоне, но когда лазерный пучок сфокусирован внутри, оно начинает абсорбировать энергию лазерного импульса. С помощью лазера художник заставляет небольшие точки, похожие на маленькие бриллианты, возникать внутри стекла, причем без повреждения поверхности. В точке фокуса молекулярная структура вещества меняется, формируя точку, отражающую свет во всех направлениях. Материал бомбардируется лазерными импульсами в соответствии с рисунком художника, и десятки тысяч точек совместно образуют волшебное изображение. Весь процесс контролируется компьютером.

Рис. 1. Стеклянный клоун

Гравирование лазером позволяет добиться высокой степени детализации рисунка.

Существует еще один вариант — стекло, окрашенное в массе. Здесь могут варьироваться прозрачность и цвет, а с применением нескольких сплавов можно создать уникальные композиции, сочетающие ряд цветов и оттенков, или многослойные, трехмерные композиции, когда рисунки помещаются между слоями прозрачного стекла.

Травление —это химический способ обработки стеклянной поверхности газообразным фтористым водородом или растворами плавиковой кислоты и ее солей. С помощью этой технологии получают матовые поверхности, разнообразные рисунки — контурные или рельефные, а также красочную комбинацию цветных стекол (глубоким протравливанием слоев стекла). В последнем случае промежутки на поверхности стекла, которые не должны подвергаться травлению, покрываются тонким слоем воска или асфальтового лака либо все стекло покрывается защитным слоем, а рисунок процарапывается иглой. Существует способ цветного протравливания — в этом случае на стекло специального состава наносится рисунок кистью с пастой, содержащей различные окислы металлов. Затем стекло обжигают, закрепляя рисунок и выявляя цвет. Так получают силуэтные изображения, различные вариации и переходы цветов.

Кислотное травление, ручная резка стекла гравировальными резцами и алмазная резка относятся к альтернативным методам художественной обработки стекла.

Они имеют ограничения по глубине и требуют больших навыков гравировальщика, но позволяют создавать настоящие произведения стекольного искусства.

Фотографическая обработка стекла позволяет изготавливать на стекле, покрытом фотоэмульсией, диапозитивы. Кроме того, на поверхности стекла можно выполнять фотопечать, нанося изображения с помощью силикатных красок и закрепляя их обжигом. Существует и такой способ: на стекло,, покрытое защитной светочувствительной пленкой, противостоящей плавиковой кислоте, фотопроцессом переносятся рисунки и изображения.

Люстрирование, или иризация, представляет собой нанесение на поверхность стекла, бесцветного или окрашенного, прозрачного несмываемого слоя. Процесс заключается в том, что сильно нагретое стекло окуривается в специальной камере парами соединений металлов и затем медленно охлаждается. С помощью такого способа можно получить различные декоративные эффекты.

Специальные силикатные карандаши, которыми рисуют по стеклу, содержат легкоплавкие краски. Ими рисуют по стеклу, предварительно подвергнутому матированию абразивным порошком. После того как рисунок выполнен, стекло с нанесенным изображением подвергается обжигу, а затем охлаждается. В результате краска сплавляется со стеклом, сохраняя всю выразительность и яркость цветов.

Очень интересным материалом для воплощения дизайнерских идей является так называемое флоат-стек-ло, или стекло, состоящее из нескольких слоев. Для работы с ним существуют разнообразные технологии и возможности, но работать с таким стеклом непросто: этот материал не прощает малейших ошибок и неточностей. Например, ошибка в подборе толщины для стеклянного листа способна погубить самую удачную идею. И наоборот, усердие и профессионализм талантливого художника позволяют получить уникальное изделие, как выражаются дизайнеры, «со своим лицом, характером и именем». Технологию изготовления стекла фло-ат-методом разработали английские производители. В общих чертах она заключается в том, что стекольную массу вливают в ванну с расплавленным оловом, после чего остывшая масса получает идеально ровную поверхность, не требующую ни шлифовки, ни полировки. Эта технология позволила сделать настоящий переворот в производстве стекла и сегодня очень популярна во всем мире. Стекло, изготовленное по флоат-технологии, сегодня активно применяется для производства элементов интерьера в сочетании и с другими материалами — деревом, металлом, пластмассой: например, стол может иметь стеклянную столешницу и основание, художественно выполненное из литого металла.

Модным становится и использование в дизайне интерьера так называемого наплавляемого, или изразцового, стекла. Его технология известна человечеству несколько десятков веков, но сегодня она открывает перед дизайнерами новые возможности. С помощью изразцового стекла создается стеклянная «живопись» и даже целые архитектурные объекты.

В последнее время художники, работающие со стеклом, часто используют технологию «фьюзинга» — спекания (соединения нескольких стеклянных элементов в печи) и свободного формования стекла. Суть этого метода заключается в том, что на цельном, бесцветном пласте стекла собирается рисунок из кусочков цветного стекла, стеклянных гранул, шихты, дротов. Затем стекло разогревается в специальной печи до температуры 850 °С и спекается в цельный пласт. Эту процедуру можно осуществлять несколькими способами. Наиболее распространенным считается «формование», когда расплавленное стекло помещают в определенную форму. Существуют и другие: «прочесывание» (изменение формы стекла, пока оно еще горячее) и «огневая полировка» (в печи для нагревания стекла ему придают блеск и гладкость). Процесс фьюзинга и технология спекания состоят из нескольких рабочих этапов. Сначала стекло нагревают до нужной температуры, затем выдерживают (так называемая «томильная» фаза) на одном уровне в течение некоторого времени и резко снижают (фаза «быстрого охлаждения») до уровня, чуть превышающего температуру отжига. Затем требуется, как говорят мастера, «снять напряжение» в стекле и постепенно охладить его до комнатной температуры. Разумеется, грамотное выполнение всех этих стадий требует большого опыта и практических знаний.

Выполненные по этой технологии элементы очень эффектно выглядят в интерьере в стиле постмодернизма или хай-тек.

Существует еще одна интересная технология обработки стекла — кастинг, известная также как муран-ское стекло. Для отливки стеклянных деталей из него используются металлические формы, в нижней части которых есть рельефные углубления. В эти углубления заливается расплавленное цветное стекло, которое затем покрывается слоем прозрачного стекла. В отличие от стекла в технике «спекания», рисунок на муран-ском стекле ограничен той металлической формой, с помощью которой оно было изготовлено.



Стекольные работы - Каким бывает стекло

Разделы

Содержание блога

Содержание сайта.


Другое

Статьи по теме "Стекольные работы"