Дипломная работа: Серия работ "Цветы" в технике художественной обработки стекла

Существуют, кроме того, полностью отражающие поверхности прозрачные стекла, обладающие хорошей теплоизолирующей способностью, некоторые виды стекол с покрытиями, а также окрашенные во всей массе стекла, которые также могут использоваться в качестве защиты от палящих лучей солнца и в декоративных целях. Путем введения красителей непосредственно в стекломассу во время производства можно получить цветное, прозрачное стекло, имитирующее природный камень — мрамор, оникс, опал. Для получения желаемого цвета окрашенного в массе стекла — серого, зеленого, бронзового, коричневого — используются различные вещества. Такое стекло поглощает больше солнечной тепловой энергии и света, чем обычное прозрачное стекло. Однако следует отметить, что европейская мода на тонированное стекло в оконном проеме постепенно уходит: во-первых, из-за чрезмерного нагревания тонированных стекол солнечными лучами, а во-вторых, из-за того, что сильно отличающийся от природного спектральный состав освещения пагубно влияет на самочувствие людей: теряется чувство времени, ухудшается зрение.

Армированное стекло — это листовое стекло с металлической сеткой, безопасное и пожаростойкое. Армированное стекло создано по специальной технологии (способом литья, причем с обеих сторон сварной арматуры отливается расправленное стекло в непрерывном процессе прокатки). Благодаря этому стекло получает уникальные свойства: оно не только образует эффективную преграду против дыма и горячих газов при пожаре, но также, в отличие от других видов обычного огнестойкого стекла, предотвращает распространение огня даже будучи разбитым, поскольку при образовании нескольких разломов осколки стекла удерживаются на месте арматурой.

Узорчатое стекло. Поверхность стекла, как правило, проходит специальную, декоративную обработку, с помощью которой на ней создаются различные рисунки. Узорчатые стекла могут быть разноцветными, иметь разную светопропускную способность и толщину (4-6 мм). Узорчатое стекло можно закалять и ламинировать.

Узорчатое стекло может быть вальцованным (так называют узор, получаемый при прокатке листа через вальцы), а также иметь рельефный узор в виде мелких граненых призм или линз. Последнее обладает наилучшими светорассеивающими качествами, хорошо защищает помещение от действия прямых солнечных лучей и, рассеивая их, создает в нем равномерное мягкое освещение. [9]

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. 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.[10]

1.3 Художественная обработка стекла и техники его декорирования

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.[11]

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 стеклянные, ажурные решетки, пробиваемые песком.

Пескоструйная гравировка позволяет выполнять детализацию высокой степени и наносить рисунки любой сложности, вплоть до воспроизведения фотографий. 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. 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.

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.[12]

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). 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.

Варианты составов на основе плавиковой кислоты:

Плавиковая кислота 50%. Обработку ведут по следующей технологии. Стекло помещают в рамку из деревянных реек, снизу которой натянуты два слоя полиэтиленовой пленки. По краю стекла делают небольшой буртик из пластилина. Сверху тонким слоем наливают раствор плавиковой кислоты и выдерживают в течение 5—10 с. при температуре раствора 30—40 °С. После этого стекло промывают 5%-ным раствором питьевой (кальцинированной) соды, затем водой. 2. Плавиковая кислота—12 м. ч., сернокислый барий — 10 м. ч., фтористый аммоний — 10 м. ч. Заливают поверхность стекла тонким слоем раствора. Как только раствор высохнет, поверхность промывают 5%-ным раствором соды, а затем водой. В 25 м. ч. дистиллированной воды распускают 1 м. ч. желатина и добавляют 2 м. ч. фтористого натрия (калия). Покрывают этим раствором чистое стекло, сушат. Затем поверхность заливают 6% соляной кислотой. Время обработки 40—50 с, температура около 18 °С. После этого стекло тщательно промывают водой. Насыпают на стекло тонким слоем 12 м. ч. фтористого натрия. Отдельно смешивают 30 м. ч. воды, 30 м. ч. этилового спирта и 4 м. ч. Ледяной уксусной кислоты. Этим раствором заливают поверхность, посыпанную фтористым натрием. Время обработки 30—40 с, температура около 18°С. После обработки стекло тщательно промывают водой. Необходимо отметить, что в двух последних рецептах в результате реакции образуется плавиковая кислота. Она-то и травит стекло, делая его матовым. Есть также проверенный рецепт, где отсутствуют плавиковая кислота и жидкое стекло. Он включает два раствора. Раствор А: в 35 м. ч. дистиллированной воды растворяют 8 м. ч. хлористого натрия (поваренной соли) и 0,7 м. ч. сернокислого калия. Раствор Б: в 50 м. ч. дистиллированной воды растворяют 1,5 м. ч. хлористого цинка и 6,5 м. ч. соляной кислоты. Раствор Б вливают в раствор А малыми порциями и непрерывно перемешивают. Состав наносят на подготовленное стекло и выдерживают 30 мин. Затем стекло тщательно промывают. Используя матовое стекло, можно делать и различные «занавески». Стекло тщательно моют с мылом и сушат. По верхнему краю приклеивают широкую изоляционную ленту (хлорвиниловую). Ниже, отступив 3—4 см, наклеивают узкую полоску изоляционной ленты. Готовят предохранительный состав: в 20—30 м. ч. расплавленного парафина вводят 70 м. ч. керосина (осторожно — огнеопасно!). Резиновым штампом (можно использовать часть резинового валика для накатки рисунков при малярных работах) в промежутке между изолированными лентами наносят предохранительным составом рисунок. Затем по краю стекла и верху широкой изоляционной ленты делают валик из пластилина. Стекло кладут в ванночку. На поверхность, ограниченную валиком, наливают тонкий слой раствора и проводят травление раскрашенной стороны стекла. «Занавеска» на один переплет готова. «Тюль» на всей плоскости стекла делают с помощью уже упоминавшегося резинового валика для накатки рисунка при малярных работах. Выбирают валик с самым мелким рисунком. Можно некоторые крупные детали на валике разделить острым ножом на мелкие. Готовят стекло и предохранительный состав. В последний добавляют небольшое количество любой темной жирорастворимой краски (чтобы рисунок было легко видеть). Резиновым валиком за несколько проходов покрывают стекло рисунком из предохранительного состава. Иногда имеет смысл один или два прохода сделать под углом 90° к первоначальному (для большей оригинальности рисунка). Стекло по краю окантовывают валиком из пластилина и кладут в ванночку для травления. После обработки предохранительный состав смывают ацетоном. Затем стекло моют с мылом. «Тюль» готов.

Травление стекла по Гопкинсу

Хороший рецепт для приготовления небольшого количества травильной жидкости дает А. Гопкинс в "Scientific American": 24 плавиковой кислоты, 60 кристаллической соды (в порошке), 10 см3 воды. Употреблять эту травильную жидкость лучше всего следующим образом: сначала тщательно очищают стекло от всякой грязи. Затем место, которое надлежит сделать матовым, обводят бордюром из восковой массы, составленной из воска, сала, канифоли и асфальта (в порошке), смешанных вместе. Бордюр не дает разлиться травильной жидкости на те части поверхности стекла, которые не желают травить. Стекло подвергается сначала действию (в течение нескольких минут) обыкновенного травильного раствора (раствор плавиковой кислоты 1 : 10), который затем сливается. После этого поверхность стекла обмывается водой и высушивается как можно тщательнее с помощью губки или ватки. Затем стекло подвергается действию вышеуказанной травильной жидкости, которая наливается на стекло до тех пор, пока не образует толстого слоя. Жидкость оставляют на стекле в течение часа, после чего ее сливают и поверхность обмывается водой. Воду оставляют на стекле, пока образуется тонкая пленка силиката. Пленку эту счищают, а поверхность стекла еще раз промывают водой и бордюр из воска снимают.

Травление стекла по Калльетэ

Некоторые вещества прилипают к стеклу так крепко, что если их постараться отделить, то вместе с ними отдираются чешуйки стекла. Этот факт обратил на себя внимание французского профессора Калльетэ в то время, как он изучал способ припаивания стекла к металлам.

Изобретенный им тогда способ спайки применяется при приделывании кранов и прочих металлических приспособлений к стеклянным трубкам, предназначенным для проводки газов под высоким давлением. Для того чтобы припаять кусок металла к стеклянной трубке, достаточно посеребрить последнюю, чтобы сделать ее проводником электричества, и затем наложить на посеребренную часть кольцо из гальванической меди, к которой можно припаять любой металл оловом. Гальваническая медь, наложенная таким образом, так крепко прилипает к стеклу, что, если не захотят снять, то вместе с нею сдираются кусочки стекла.

Травление стекла по Кампманну

Еще более простой способ был предложен Кампманном в Вене. При приготовлении травильной жидкости последний употребляет деревянную посуду, железные части которой (обручи и т. п.) защищены от разъедающего действия кислотных паров слоем асфальтового лака.

Этот сосуд наполняется на 1/5 своего объема крепкой плавиковой кислотой, которая частично нейтрализуется осторожным и постепенным прибавлением нескольких кристаллов соды. Затем прибавляют еще немного соды небольшой деревянной лопаточкой. Сода прибавляется до тех пор, пока смесь не начнет пениться и не загустеет настолько, что будет прилипать к деревянной лопатке. Ввиду того, что кислотные пары очень вредны для здоровья, эту операцию следует производить на открытом воздухе, чтобы пары быстро уносились. Содержимое котла состоит теперь из хлористого натрия и нейтрализованной плавиковой кислоты. Смесь переливают в деревянную чашку и разбавляют водой, в 5-10-кратном количестве ее объема, смотря по тому, какой крепости желают получить травильную жидкость. Не рекомендуется употреблять смесь в слишком концентрированном виде, потому что в таком случае поверхность стекла при травлении получается неровной, грубозернистой и обсыпанной мелкими кристаллами. Если, с другой стороны, травильная жидкость слишком разбавлена водою, то поверхность стекла получится прозрачной, а не матовой. Оба эти недостатка можно легко исправить: если раствор слишком крепкий, то нужно прибавить небольшое количество плавиковой кислоты, частично нейтрализованной содой.

Травление стекла по Лайнеру

До настоящего времени предполагали, что для матовой протравы стекла необходимо употребление дорогостоящих хлористых солей. Недавно А. Лайнер открыл, что можно приготовить сравнительно дешевую травильную жидкость без хлористых солей. В "Polytechnisches Journal" помещены следующие два его рецепта:

а) Сначала приготовляют два раствора: Раствор I, состоящий из 1 части соды в 2 частях теплой воды и Раствор II, состоящий из 1 ч.поташа в 2 ч. теплой воды. Оба раствора I и II смешивают и к смеси прибавляют 2 ч. концентрированной плавиковой кислоты, а затем Раствор III, состоящий из 1 ч. сернокислого калия в 1 ч. воды.

б) Второй рецепт состоит из следующих составных частей: 8 воды, 4 поташа, 1 растворенной плавиковой кислоты и 1 сернокислого калия. Эту смесь обрабатывают хлористоводородной кислотой и поташом, пока она не вызовет матовой поверхности желаемой степени на пробном куске стекла.

Матирование

В настоящее время разработано несколько современных способов матирования изделий из стекла, которые не вошли в ГОСТ 24315-80. В связи с этим рассмотрим как традиционные, так и нетрадиционные способы матирования. Нами предлагается все способы матирования классифицировать по методу обработки. Такая классификация выгодно отличается от существующей и включает пять групп:

- матирование механической обработкой;

- матирование химической обработкой;

- нанесение матовых обжиговых покрытий;

- нанесение матовых безобжиговых покрытий;

- матирование с использованием альтернативных источников энергии.

Матирование химической обработкой в зависимости от способа нанесения соединений фтора на поверхность стекла нами предложено подразделить на шесть групп:

- матирование пастами;

- матирование в растворе;

- матирование парами фтористо-водородной кислоты;

- матирование печатным письмом;

- матирование пантографской и гильоширной техникой;

- матирование сухими составами.

Матирование пастами применяется для декорирования стеклянных бытовых изделий как вспомогательный способ, например в дополнение к полировке. В состав паст обычно входят как главный компонент кислый фторид аммония или калия и как вспомогательные — сернокислый барий и декстрин.

Матирование химической обработкой обладает рядом ценных преимуществ, позволяет получить уникальные и высокохудожественные изделия, но в то же время является экологически вредным производством. В связи с этим интенсивно ведутся исследования по разработке менее безопасных методов матирования.

Матовую поверхность получают путем нанесения на стеклоизделия обжиговых покрытий, имитирующих эффект травления. К преимуществам данного способа относят устранение энергоемкого оборудования и вредных химических соединений. Недостаток заключается в том, что при использовании этого способа стеклоизделия имеют поверхность не такую гладкую, как в случае "настоящего" травления. Однако в последнее время в США получены покрытия, качество которых не уступает покрытиям химического матирования.

Все большую популярность как у нас в стране, так и за рубежом получают безобжиговые покрытия. Безобжиговые покрытия, имитирующие эффект матирования, получают путем нанесения на поверхность стеклоизделий органических белых и полупрозрачных лаков и красок, а также таких полимеров, как полиуре-тановые композиции. По сравнению с другими способами матирования данный метод менее энергоемок и безвреден.

Лазер относится к альтернативным источникам энергии. Его успешно применяют для матирования стеклоизделий. В Великобритании разработан способ декорирования стеклоизделий (чашек, ваз, флаконов и др.) с использованием лазерной технологии. Сфокусированный лазер позволяет получить на изделии линии и отдельные пятна диаметром 30 - 100 нм. Для матирования стеклоизделий помимо лазера применяют ультразвуковую обработку и гравирование электрическим током.

В настоящее время в БелГТАСМе ведутся работы по матированию стеклоизделий детонационным способом и методом плазменной обработки (а. с. СССР 1088265). Так, разработана технология матирования стеклоизделий методом плазменного напыления металлов (см. схему). Для этого был использован электродуговой плазмотрон УПУ-8М с плазменной горелкой ГН-5Р. Параметры работы плазмотрона были следующие: рабочее напряжение — 32 В, сила тока — 300 А. Плазмообразующим газом служил аргон, расход которого составлял 2,5 м3/ч при давлении 0,25 МПа. Расход воды на охлаждение — 10 л/мин. В качестве матирующего металла применялись отходы медной проволоки диаметром 1,0 - 2,5 мм.

Сущность матирования заключается в следующем. Расплавленная капля металла приносит в точку контакта с поверхностью стеклянной подложки количество теплоты, достаточное для размягчения поверхностного слоя. В результате значительного термоудара на глубину до 200 - 250 нм в поверхностном слое появляются микротрещины, развивающиеся до микросколов. Напыленный слой металла в результате термоудара вместе с поверхностными частицами стекла самоотслаивается. Непрерывное поле микросколов образует высококачественную матовую поверхность типа "мороз".

Для декорирования была использована продукция (рюмки, фужеры, бокалы) ОАО «Стекольный завод "Красный Май"». Перед декорированием поверхности стеклоизделий обезжиривали ватным тампоном, смоченным в ацетоне или метаноле. Затем на изделие накладывали трафарет, изготовленный из гибкой алюминиевой или медной фольги. Изделие с трафаретом устанавливали на вращающийся турнет и проводили плазменное напыление меди. Продолжительность декорирования одного стеклоизделия составляла 10-30 с в зависимости от конфигурации и площади поверхности наносимого рисунка. После плазменной обработки снимали трафарет и очищали поверхность стеклоизделия от остатков металла.

Данный способ матирования энергетически более выгоден по сравнению с такими традиционными способами, как пескоструйная обработка и шлифовка абразивными материалами. К недостаткам указанных способов относятся значительная запыленность рабочей зоны и высокие энергозатраты. Так, мощность электроустановки может достигать 20 кВт и более, а мощность электродувного плазмотрона — 9-12 кВт. Матовая поверхность типа "мороз", полученная на стеклоизделиях традиционным способом, отличается раковистым изломом и средней глубиной микровыко-лок до 300 - 400 нм. Аналогичную поверхность в виде раковистого излома имеют стеклоизделия при плазменном матировании. Глубина микровыколок после самоотслоения напыленного слоя металла составляет 300 - 350 нм.

Основные преимущества технологии матирования стеклоизделий методом плазменного напыления — высокая производительность, экологическая безопасность и возможность использования отходов металлической проволоки. Все это позволит снизить себестоимость продукции и повысить ее конкурентоспособность.

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-стекло, 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. 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.

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.

Страницы: 1, 2, 3