2-Термич_способы (Каменихин А.Т. - Нанесение декоративных рисунков на стеклоизделия)

2. Термические способы создания изображений

Манипулирование расплавленным стеклом для изготовления художественных изделий – один из древнейших видов искусства. Исторически наибольшее распространение получили термические методы формирования объёмных стеклоизделий таких, как художественные сосуды, декоративные фигурки и т.п. К настоящему времени известно около десятка технологий, использующих процесс нагрева для придания стеклу привлекательной формы или для декорирования объёмных изделий из стекла. Так, по технологии гутного декорирования (выдувание стеклянных изделий без использования специальных форм) на изделиях создаются рельефные украшения, в том числе и из цветного стекла. Способ, носящий название цветной наклад, с помощью полива или окунания в расплавленное стекло формирует на поверхности выдуваемого изделия цветные стеклянные слои нужной формы. Метод позволяет формировать слои разной цветовой интенсивности. Рассмотрение других способов термического декорирования объемных стеклоизделий (кракле, декорирование стеклянными нитями, филигрань и других) оставим студентам для самостоятельной проработки.

Более подробно остановимся на термических способах формирования изображений на листовых стеклах (зеркалах) и на способах получения плоских декоративных элементов.

По своему физическому воздействию все термические способы создания изображений на стекле можно разделить на три вида спекание, оплавление и формообразование. Различие между ними состоит в температуре обработки.

Однако в производстве часто все эти воздействия соединяются в один процесс, например, такое происходит при изготовлении моллированных (гнутых) изделий с вплавленными в стекло декоративными элементами.

Рис.2.1. Гнутое стекло с вплавленной стеклянной крошкой

2.1. Спекание стекла (фьюзинг). Сущность процесса состоит в соединении нескольких стеклянных элементов в печи (fusing – спекание, сварка). При нагреве происходит размягчение стекла, оно оплавляется и принимает форму подложки. Повышение температуры нагрева ещё больше размягчает стекло, и постепенно стеклянные элементы как бы растворяются друг в друге – стекла сплавляются. Правильный выбор вида стекла, температуры нагрева и охлаждения – вот тогда сплавленный стеклянный фрагмент будет идеальным и очень прочным.

Процессы фьюзинга и технологии спекания состоят из пяти стадий:

1. Фаза нагревания – стекло нагревают до температуры, при которой протекают процессы фьюзинга и спекания.

2. Фаза выдержки – температура поддерживается на определенном уровне в течение некоторого времени.

3. Фаза быстрого охлаждения – температуру резко снижают до уровня, чуть превышающего температуру отжига.

4. Фаза отжига – этап снятия напряжения в стекле.

5. Фаза охлаждения до комнатной температуры – стекло постепенно остывает.

Каждая фаза обработки – сложная последовательность термических воздействий. Не вдаваясь в физику процесса (этому будет посвящено отдельное учебное пособие) рассмотрим стадии, которые проходит стекло при изготовлении фьюзинга (в дальнейшем будем использовать этот термин, прочно закрепившийся за изделиями, полученными по технологии спекания). Для иллюстрации процесса спекания обратимся к рисунку 2.2.

Рис. 2.2. График температурного воздействия на стекло при изготовлении фьюзинга

Фаза нагревания – представляет собой повышение температуры от комнатной до

650-920°С (в зависимости от технологических задач), состоит из трех стадий. На этом этапе стекло переходит из твердого состояния в мягкое.

1. Стадия – нагрев от комнатной температуры до 538°С. Во время нагревания стекло сменяет три различных состояния. Сначала стекло остается твердым и ломким. Оно медленно расширяется, но все еще есть вероятность, что оно лопнет, если температура будет расти слишком быстро. К тому времени, как температура достигнет 520°С, любые загрязнения должны отделиться от поверхности, стекло начнет медленно размягчаться и постепенно станет гладким и блестящим. Происходит оплавление стеклянных элементов. При такой температуре оно уже не лопнет.

2. Стадия – выдержка перед быстрым нагревом (621-677°С). Производится для выравнивания температуры внутри стекла, удаления воздушных раковин. На этой стадии – по существу, начале процесса моллирования – стекло под собственным весом прогибается и принимает форму основания.

3. Стадия – быстрого нагрева. Когда температура достигнет 700 - 750°С, стекло становится мягким настолько, что сможет принять нужную форму. Цвет становится ярким желтовато-красным, края размягчаются, и два соприкасающихся стекла начинают «прилипать» друг к другу. При этой температуре, идёт процесс «свисания» стекла, помещённого на некоторое возвышение. Если нагревание продолжать до 800°С, цвет становится насыщеннее, стекло провисает и начинает вытягиваться. При температуре около 800°С наступает абсолютное слияние двух или более фрагментов стекла в одно – это так называемый «полный фьюзинг». При более высокой температуре стекло очень сильно размягчается. Процессы печной отливки и отливки из стекольной пасты протекают именно при таких температурах.

Фаза выдержки - начинается при самой высокой температуре цикла, а именно при 800°С. Длительность выдержки может быть различной, в зависимости от процесса. Для фьюзинга – это залог максимально плоского и гладкого фрагмента.

Длительность выдержки также зависит и от многих других факторов, таких как тип стекла, его толщина, форма будущего изделия, а также от времени, которое ушло на то, чтобы печь раскалилась. Стадия может длиться от одной минуты до нескольких часов.

Фаза быстрого охлаждения – наступает после выдержки, когда стекло приобрело нужную форму. Для этого необходимо охладить стекло как можно быстрее, пока красный цвет не сменился на натуральный, а тот, в свою очередь, постепенно не начал чернеть.

Фактически, процесс быстрого охлаждения осуществляется путем открытия крышки печи на некоторое время, для того, чтобы выпустить горячий воздух. Если стекло долго будет находится в температурной зоне 750 – 580°С, появляется тенденция к девитрификации – образованию непривлекательной пенистой поверхности, которую потом практически невозможно убрать.

Фаза отжига – состоит из двух стадий. Отжиг – это процесс, позволяющий снять напряжение в стекле, благодаря чему оно остывает и затвердевает, принимая нужную форму. Удачный отжиг – это создание такого изделия из стекла, которое при остывании до комнатной температуры сохранит свою прочность.

1. Стадия – выдержка при 516°С, позволяет выровнять температуру стекла и уменьшить напряжение.

2. Стадия – охлаждение от 516°С до 371°С

Фаза охлаждения до комнатной температуры – следует за стадией отжига. Зачастую этот процесс не представляет сложности, так как печь остывает естественным путем. Однако в тех случаях, когда используются очень крупные листы стекла или печь остывает слишком быстро, необходимо снизить скорость остывания, чтобы уберечь стекло от раскола.

2.2. Миллефиори (от итальянского «milli» – тысяча и «fiori» – цветы) – старинная техника итальянских мастеров, при которой рисунок формируется по всей длине стеклянного цилиндра. Из разноцветных стеклянных стержней создаётся узор, затем получившийся широкий цилиндр нагревают до спекания и затем в горячем состоянии вытягивают в тонкий стеклянный прутик или палочку нужной толщины так, чтобы в сечении сохранился одинаковый рисунок. Изделия миллефиори представляют собой поперечные срезы разноцветных стержней (рис. 2.3). От стержня отсекают пластинки, которые используются самостоятельно для декорирования стекол и зеркал или для изготовления фьюзинга (рис.2.4).

Рис.2.3. Узоры стержней миллефиори. Рис.2.4. Фьюзинг с миллефиори

16