2.3.2. Стекло и керамика.

1. Технология изготовления художественных изделий из стекла.

Процесс изготовления художественных изделий из стекла включает в себя:

-приготовление стекольной шихты

-процесс варки стекла

-охлаждение

-выработка или формование

-обжиг

-декорирование.

Приготовление шихты. Шихта — смесь различных материалов, подобранных в соответствии с видом вырабатываемого стекла, которую подвергают тщательной обработке.

Стекольная шихта является многокомпонентной смесью сыпучих и жидких материалов, к которой одновременно предъявляются повышенные требования к точности дозирования при высокой производительности процесса и однородности смеси по химическому и гранулометрическому составу сырья.  Важнейшими стадиями технологического процесса приготовления стекольной шихты являются процессы дозирования и смешивания. В состав стекольной шихты может входить 7-10 сыпучих и комкующихся компонентов (песок, полевой шпат, глинозем, доломит, сода, сульфат, мел, селитра, уголь, стеклобой и др.), 1-2 жидких компонента(вода, мазут, или печное топливо) и микродобавки(селен, оксид кобальта, денол и др.). Величина дозируемой порции, подаваемой в смеситель, колеблется для разных материалов от нескольких грамм до 2-3-х тонн. При этом для соблюдения точности дозирования используются двухскоростные режимы загрузки и разгрузки тензометрических весовых дозаторов и различные способы весового дозирования.  Оптимальное время перемешивания сырьевых компонентов стекольной шихты зависит от циклограммы подачи материалов в смеситель, величины замеса, и для разных типов смесителей составляет от 1,5 до 3,5 минут.  Микродобавки вводятся в смеситель в составе премиксов (предварительная смесь с наполнителем), приготавливаемых на автоматизированных дозировочно-смесительных комплексах малых добавок.  Повышение качества стекольной шихты также достигается за счет предварительной обработки некондиционных сырьевых материалов (дробление, сушка, помол, просев, оптическая и магнитная сепарация и др.). 

 Варка стекломассы (стекловарение) —главнейшая и самая сложная операция всего стекольного производства, производится чаще всего в ванных печах непрерывного действия, представляющих собой бассейны, сложенные из огнеупорных материалов. При варке специальных стекол (оптических, цветных и т. п.) используют горшковые печи. При нагревании шихты до 1100... 1150 °С происходит образование силикатов (силикатообразование) сначала в твердом виде, а затем в расплаве. При дальнейшем повышении температуры в этом расплаве полностью растворяются наиболее тугоплавкие компоненты SiO2 и А12О3 — образуется стекломасса. Эта стекломасса насыщена газовыми пузырьками и неоднородна по составу. Для осветления и гомогенизации стекломассы ее температуру повышают до 1500...1600 °С. При этом вязкость расплава снижается и соответственно облегчается удаление газовых включений и получение однородного расплава.

Стекловарение завершается охлаждением (студкой) стекломассы до температуры, при которой она приобретает вязкость, требуемую для выработки стеклоизделий принятым методом (вытягиванием, прокатом, прессованием, литьем, выдуванием и др.).

Закрепление формы изделия осуществляют быстрым охлаждением. При этом вследствие низкой теплопроводности стекла возникают большие перепады температур, вызывающие внутренние напряжения в стеклоизделии. Поэтому обязательная операция после формования — отжиг, т. е. охлаждение изделий по специальному ступенчатому режиму: быстрое — до начала затвердевания стекломассы, очень медленное — в момент перехода стекла от пластического состояния к хрупкому (собственно отжиг) и вновь быстрое — до нормальной температуры. Отжиг может производиться сразу при формировании изделий или после повторного нагрева до температуры начала размягчения.

Формование. Существует несколько способов формования художественных стеклянных изделий: выдувание, прессование, вытягивание, прокат, прессовыдувание и центробежное литье.

Выдувание может быть механизированным, вакуум-выдувным, ручным в формах и свободным. Первые два способа применяют чаще всего при выработке недорогих сувениров. Ручное выдувание в формы с помощью стеклодувной трубки позволяет создавать изделия, характеризующие мастерство каждого исполнителя. Свободное выдувание, или гутная (иногда называют гутенская) техника, заключается в свободном формовании изделия без формы. Мастер, набрав на кончик трубки искрящийся шарик стекла, быстро раздувает этот набор в шар, вращает «баночку», периодически подправляет шар деревянными брусками, перекидывает трубку то в одну, то в другую руку, одновременно беспрестанно вращая ее.

Набранная в трубку стекломасса носит еще название «набор» или «баночка» принимает те формы, которые мастер задумал. Полученный предмет снимают с трубки и помещают на «понтий» (железный стержень), чтобы обработать изделие: раскрыть верх или раскатать нижнюю часть для получения соответствующего изделия. Отличительными признаками выдувных изделий являются небольшая толщина стенок изделия, высокая прозрачность, более сложные разнообразные формы.

Прессование. Жидкая стекломасса подается в пресс-форму, где под давлением растекается и после охлаждения выталкивается из формы. По термическим и эстетическим свойствам изделия уступают выдувным. Поверхность изделия шероховатая, без блеска. Грани и углы рисунка от пресс-формы сглажены.

Метод вытягивания применяют для получения стекла толщиной 2...6 мм, для чего используют машины вертикального или горизонтального вытягивания. Лента стекла вытягивается из стекломассы вращающимися валками машины через лодочку (огнеупорный брус с прорезью) или со свободной поверхности стекломассы (безлодочный способ), охлаждается и отжигается в камере этой же машины. При производстве стекла методом непрерывного проката стекломасса сливается на гладкую поверхность и ее прокатывают валками с гладкой или узорчатой поверхностью. Из нитей изготавливают стеклоткань, из волокон – изоляционный материал.

Прокат. Размягченную стекломассу пропускают через вальцы, получаются листы разной толщины и линейных размеров, гладкие и с рисунчатой рельефной поверхностью.

Прессовыдувание характеризуется тем, что формование изделий проходит две стадии: сначала их формуют в пресс-форме, а затем в горячем виде — воздухом. Изделия получаются более толстостенными, менее прозрачными, имеют рельефные украшения.

Центробежное литье осуществляется под действием центробежных сил, порция жидкого стекла в металлической форме благодаря вращательному движению и центробежным силам равномерно распределяется по стенкам формы. Изделия полученные таким способом по качеству не уступают выдувным, но на 25–30 % дешевле.

Обжиг. После формования изделия обжигают (выдерживают в печах при 530—580 °С) и медленно охлаждают для повышения их термической и механической устойчивости, затем обрабатывают (обрезают верхушки изделий, примыкающие к выдувной трубке, выравнивают шлифовкой края, донья, горловину) и украшают. Украшения наносят на горячее изделие или на готовое изделие.

Декорирование. К украшениям, наносимым на горячее изделие, относят: нацвет, сульфидное стекло, атласное стекло, ирризацию, кракле, цветную насыпь, украшение стеклонитью.