Правда что для того чтобы произвести стекло нужно использовать глину
Работа с полимерной глиной: 24 совета
Полимерная глина – один из лучших материалов для создания украшений. Мягкий и пластичный, он удобен в работе, не липнет к рукам, а после термообработки становится твердым и прочным. Его можно пилить, резать, сверлить, шлифовать, раскрашивать.
Из полимерной глины вы можете сделать браслеты, кольца, ожерелья, серьги, заколки, шпильки, бусины, пуговицы, блюдца, кувшины, вазы, скульптуры, куклы, игрушки, шкатулки, миниатюру и многое другое.
Если вы только начинаете работать с этим материалом, вам будут полезны следующие советы:
Перед работой:
1. Глину разных марок можно смешивать между собой, но запекать изделие при самой низкой из температур, указанных производителями на упаковках.
2. Чем теплее ваши руки, тем проще разминать твердую глину. Если руки холодные, согрейте их под струей теплой воды.
3. Не пытайтесь нагреть твердую глину феном или в духовке, чтобы она стала мягче. Так вы сделаете еще хуже — глина еще больше затвердеет.
4. Если глина слишком мягкая, раскатайте ее в тонкие пласты и положите между листами белой бумаги на пару часов. Часть пластификатора впитается в бумагу, и глина станет жестче.
Во время работы:
1. Полимерная глина после обжига становится прочной, поэтому вы можете делать свои изделия очень тонкими.
2. Раскатывать при помощи паста-машины можно только размягченную глину. Если ее предварительно не размять, можно испортить инструмент.
3. Чтобы предотвратить появление воздушных пузырей, прокатывайте сложенный пополам пласт глины, начиная со сгиба.
4. При смене цветов глины очищайте руки, инструмент и рабочую поверхность влажными салфетками.
5. Чтобы сделать пласт определенной толщины при помощи скалки, удобно использовать колоду карт. Одинаковое количество карт положите стопками с двух сторон от кусочка глины так, чтобы на них лежали края скалки.
6. Лепить и запекать изделия удобно на бумаге, стекле или керамической плитке. Подойдет и коврик для выпечки кулинарных изделий, но его легко порезать, работая с лезвием.
7. В полимерный гель можно добавлять масляную краску, алкогольные чернила, различные пигменты. Хранить такие смеси нужно в небольших баночках, плотно закрыв крышку.
8. Полимерный гель можно налить в специальную форму и запекать в ней. Так, например, можно сделать миниатюрную прозрачную лампочку.
9. Тонировать глину различными порошкообразными пигментами можно при помощи кисти или пальца. На выпуклые части рисунка, например, после оттиска текстурным листом, пигмент нужно наносить пальцем, а на всю поверхность глины и трещины на ней— кисточкой.
10. На глину можно наносить акриловую краску до и после обжига. Перед обжигом краска обязательно должна высохнуть.
11. Для создания трости (трубочки с рисунком на срезе) из полимерной глины лучше взять жесткую глину. Чтобы сделать трость тоньше, ее нужно вытянуть, а во время вытягивания рисунок из мягкой глины может исказиться.
12. Перед тем, как нарезать на пластины, ее нужно убрать в холодильник или морозильную камеру на несколько минут, так она станет жестче, а срез будет аккуратнее.
14. Полимерной глиной можно декорировать поверхности, которые не деформируются при температуре обжига, например, дерево или стекло. Обращайте внимание на это, когда украшаете изделие стразами: стеклянные использовать можно, а акриловые нельзя.
15. Чтобы текстурный лист не прилипал к поверхности глины, сбрызните его водой или нанесите тонкий слой детской присыпки или кукурузного крахмала.
16. Не обязательно ограничиваться только теми штампами, которые есть в продаже. Используйте для придания фактуры различные предметы, на которых есть выпуклый рисунок: подложки из коробки конфет, пластиковые салфетки и т.п.
Обжиг:
1. Если превысить температуру обжига, изделие может подгореть, а если запекать меньше положенного времени — оно будет хрупким.
2. Если изделие обжечь не до конца, пластификатор, который не успел испариться, со временем пропитает всю глину и изделие станет хрупким.
3. Перед обжигом духовку нужно прогреть, а после обжига изделие не вытаскивать сразу, иначе могут появиться трещины. Подождите, пока духовка остынет.
После работы:
1. После работы обязательно протирайте паста-машину и другие инструменты влажными салфетками. Тщательно убирайте налипшие на них остатки глины.
Украшаем стекло полимерной глиной: декор, с которым справится даже ребенок
Полимерная глина — универсальный материал, с которым можно сделать множество удивительных поделок. При желании, им можно украсить любые стеклянные фужеры или обычное стекло на окне. Ниже приведены примеры украшения различных предметов полимерной глиной.
Украшение стекла
Из полимерной глины можно сделать любые вещи. Все, что нужно, это немного фантазии и умелые ручки. Но особенно такой глиной можно украсить любые стеклянные кухонные приборы. Если надоело смотреть на однотонные стеклянные тарелки, стаканы и кружки, то полимерная глина сможет вмиг их разнообразить. Если не выходить придумать свой вариант того, как задекорировать изделия, следует обратиться к фотографиям из интернета, пошаговым мастер классам, журнальным статьям и книгам по рукоделию.
Как украсить обычное стекло полимерной глиной?
К примеру, есть круглый кусочек стекла и есть желание превратить его в интересную подставку для кружки или чайника. Все, что нужно, это вначале продумать дизайн его украшения. Это могут быть как обычные абстрактные линии, так и целый сюжет для сказки. Популярным украшением в классическом случае является цветочнаяабстрация. Массивные цветы со слегка закругленными концами. Сделать все достаточно просто. Вначале нужно разметить рисунок маркером. Далее прикрепить слепленные фигурки. Затем по инструкции от производителя глины отправить изделие в печь. Потом дать ему остыть и использовать.
Украшение стеклянных бокалов
Далее взять глину, раскатать ее валиком и перенести на форму рисунка. Далее плотно прижать к посуде и половина работы сделана. Останется только нанести дополнительные элементы рисунка и запечь глину. На упаковке с каждым изделием указана требуемая температура, которая нужна, чтобы глина затвердела и прикрепилась к рисунку. Обязательно следует соблюдать указанные условия. После приготовления, нужно убрать декор с бокалов, протереть поверхность ацетоном и приклеить фигуры на то же место. Посуду следует оставить на один день для прикрепления рисунка. Затем ее можно использовать по назначению.
Что касается декора, то проще всего сделать розочку, абстрактные узоры и геометрические линии. Потом уже переходить к более объемным и сложным рисункам. Подкрашивать глину и добавлять оригинальности.
В результате, украсить стекло, стеклянные предметы несложно. Главное — руководствоваться представленной инструкцией и подключить немного воображения для реализации той или иной идеи.
Мастер-класс по созданию сувенира из стекла и керамики
Совместить несовместимое и объять необъятное — кому этого не хотелось? Думаю, что любой мастер — это экспериментатор, человек ищущий, нащупывающий, идущий своим путем. Часто бесценные находки совершаются неосознанно.
В этом мастер-классе я хочу рассказать о технике совмещения на первый взгляд несовместимых вещей. Не совместимых в понимании обычного человека. Речь пойдет об изделиях, где соединены в одно целое стекло и глина. Стекло — твердое, хрупкое, холодное и красивое!
А глина мягкая, теплая, податливая в руках, живая и грязная 🙂
Одним словом — оксюморон!
Когда я начала работать с керамикой, то возникла идея запечь вместе стекло и глину. Со стеклом к тому моменту я занималась уже давно — в мастерской скопилась кучка красивых осколков. Для витража они мелковаты. Те, что покрупнее, я оформляла в мозаичные таблички (посмотреть можно здесь>> ). А вот мелочь. Куда ее? Рука не поднималась выбрасывать.
Заметила, что в сети изредка мелькают работы, чаще зарубежных мастеров, где в керамику вплавлено стекло. Идея совмещения этих двух материалов поселилась во мне, как маленький червячок в яблочке.
Чем дальше я углублялась в керамику, тем больше вырастал в моем яблочке червячишка 🙂 Материалы такие разные. Пришлось углубиться в техпроцессы, составы, изучение температурных режимов запекания стекла и глины.
Как их соединить в изделии? Оказалось, что все реально! Я предполагаю, что появление этой техники обязано случаю. Ну да, как обычно — его величество случай — прошу любить и жаловать! Мастер плавил стекло в керамической форме. Сейчас это называется фьюзингом (от англ. Fuse — «плавление»: разновидность технологии художественной обработки стекла, когда спекание происходит в печах под воздействием высоких температур). Итак, плавил мастер стекло, а разделитель (материал, который не дает стеклу соединиться с формой) подвел, и стекло накрепко прилипло к керамической форме — вот вам и волшебная тарелочка получилась — внутри чудесные стеклянные разводы! Таким образом стекло и глина сошлись: «волна и камень, стихи и проза, лед и пламень…». Как говорил классик, и как оказалось при запекании этих разных материалов — не столь различны меж собой 🙂
Итак, начнем! Сегодня мы сделаем веселого керамического песика, в пузико которого будет вплавлено разноцветное стекло.
Сначала нужно вылепить из глины необходимую форму. Я тщательно проминаю комочки (чтобы в них не осталось пузырьков воздуха, воздух может порвать изделие при запекании), выкладываю их на доску, накрытую тканью, и раскатываю пласт. Зачем на ткань? Чтобы к доске не прилипало! Волшебная скалочка-выручалочка есть на кухне у каждой хозяюшки, она же скалочка для теста, такая для раскатки глины нам отлично подойдет! Слежу за тем, чтобы слой был равномерен по толщине. На фото видно, что скалка катился, как по роликам, по двум рейкам, между которыми лежит пласт глины. Рейки прибиты к доске, они такой высоты, какой толщины нам необходим пласт глины.
Затем намечаю контуры будущей работы и вырезаю, убираю все лишнее:
Сглаживаю все неровности и превращаю заготовку в собачку, добавляя необходимые элементы: рисую улыбку на мордочке, делаю глазки, носик и провожу прочие контуры-черточки, по которым мы как раз понимаем, что перед нами пес, а не коза и не кошка.
После этого нужно подготовить место для стеклянной крошки. Я выбираю часть глины из пузика моего Барбоса.
Технологическая пауза. Ждем, пока глина высохнет. На это может уйти 2-4 дня. Все зависит от температуры помещения, где сушим песика. Берегите изделия от сквозняков и неравномерного нагрева. Комнатная батарея для сушки не подойдет. Идеальное место для равномерного высыхания — это сушильный шкаф 🙂
После полного высыхания изделие нужно проверить на наличие острых кромок, неровностей. Я начинаю шкурить песика — удаляю все неровности/колкости наждачной бумагой и заглаживаю поверхность влажной поролоновой губкой.
Теперь готовим стеклянную крошку. Её можно наколоть, нарезать кусачкаим для стекла.
При резке и колке стекла я всегда надеваю защитные очки. Ибо не так страшны порезы на пальцах (хотя это тоже очень неприятно — наденьте на руки перчатки!), как осколок, залетевший в глаз. Ттт. Соблюдайте технику безопасности, берегите себя!
Дальше у нас два пути.
1. Короткий — можно затереть все прожилки изделия темной глазурью. Глазурь — специальный термостойкий состав для окраски обжигаемой глины. Затем заполнить пузико собакена стеклянной крошкой и отправить в муфельную печку на программу утильного обжига керамики. После обжига можно декорировать песика водостойкими красками — акрилом или темперой.
2. Более долгий путь — сразу после высыхания и обработки сувенира шкуркой обжечь его в печи. То есть в этом случае перед обжигом мы не покрывем изделие глазурью и не заполняем пузико стеклом. Обжигов будет два.
Это первый, утильный обжиг. После него можно декорировать изделие керамической глазурью и стеклянной крошкой.
После этого можно отправить собачку второй раз в печку на программу глазурного обжига керамики.
В чем разница? Сейчас объясню.
Первый способ предполагает всего один обжиг. Так мы экономим электроэнергию и лишний раз не пользуем печку. В чем минус этого метода? Глазурь на необожженную глину ложится плохо. Если речь идет о заполнении прожилок, то такое запекание допустимо, а во всех остальных случаях глазурь может свернуться и не дать блеска. Второй способ обработки проходит в два обжига. Его минус в том, что он более долгий по времени и более затратный из-за двухразового запуска печи. Я пробовала оба способа. Второй, однозначно, дает более интересный визуальный результат: глазурь блестит (акрил и темпера такого глянцевого блеска не дают). Чтобы глазурь блестела, ее нужно наносить и запекать на предварительно уже обожженном изделии. Сразу оговорюсь, что я использую бессвинцовые глазури. Они безопасны для здоровья в процессе пользования изделием. Из керамики, декорированной такой «пищевой» глазурью, можно пить, есть, на ней и в ней можно хранить продукты, эту керамику можно лизать и даже кусать, если появится вдруг такое желание и зубы не жалко 🙂
А теперь покажу результат — достаем нашего песика из печки.
Дорисовываем ему глазки (так получилось, что не покрыла их глазурью перед вторым обжигом — бывает:) ):
И отправляем на фотосессию! Сувенир готов к продаже!
Обратите внимание, матовый носик как раз у того Барбоса, который был обожжен один раз.
Разноцветные кусочки стекла запеклись неповторимыми узорами. Некоторое стекло меняет цвет при запекании. Повторить рисунок такого стеклянного сплава невозможно! Теперь, надеюсь, это все понимают: дубли изделий исключены из-за единичного ручного способа производства и технологических особенностей процесса запекания.
Желаю всем мастерам успехов в освоении новых техник и совершенствования уже используемых!
За фото процесса особая благодарность ивановскому фотографу Дмитрию Рыжакову!
Обзор инструментов для полимерной глины
Полимерная глина — материал поистине уникальный, в умелых руках его функционал совсем не имеет границ. Из этого волшебного состава можно сделать многое:
Естественно, блестящий результат достигается не только за счет опыта и фантазии мастера, но и при помощи специальных инструментов.
Виды инструментов
Гнущиеся лезвия
С их помощью можно сделать ровный прямой или округлый срез. В рависимости от длины, лезвия используют по-разному. Длинными гибкими делают изогнутые срезы, а более жесткими и короткими отрезают маленькие детали (например, колбаски).
Стек — небольшая палочка из дерева, металла или пластика, необходимая для лепки мелких деталей из пластилина и подобных по консистенции материалов.
В работе с полимерной глиной активно используется стек с 2-мя закругленными краями для формирования крупных цветов (мак, роза, орхидея) на молдах. Как правило, он металлический.
Для подробной проработки более мелких деталей не обойтись без стека с заостренным концом (стек острый). На отлично с этой задачей могут справиться иглы и зубочистки.
Коврик для раскатывания
Деревянные доски лучше не использовать, они быстро повреждаются, могут впитывать частички глины (есть риск окрашивания ими чистого материала).
Молды
Не обойтись без формочек и при создании объемных изделий: кукол, ангелочков и прочих сувениров. Среди рукодельниц наибольшей популярностью пользуются молды из силикона.
Каттеры
Синонимом молдов являются каттеры (металлические или пластмассовые рамки). Если необходимо быстро сделать множество одинаковых деталей, то без каттеров точно не обойтись, рамочки работают по принципу формочек для выпечки (можно активно использовать их не по прямому назначению, а для нужд творчества) в кулинарии — выдавливаются на поверхности пласта полимерной глины.
Текстурные листы
В качестве штамповки для полимерной глины также используют соцветия и листья живых растений.
Как это работает?
К заготовке прикладывается цветок или веточка, прикатывается скалкой и аккуратно снимается до запекания. Вариант бюджетный, при этом неповторимый, всякий раз можно создать новую коллекцию узоров.
Акриловый ролик
Большой плюс акрилового ролика заключается в том, что к нему не липнет глина, что существенно сокращает время работы и расход материала.
Экструдер
Экструдеры — шприцы, как в кулинарии, вещь незаменимая при работе с полимерной глиной, особенно если мастер занимается изготовлением бижутерии.
Масса пропускается через шприц с фигурным отверстием (форма сердца, звезда и т.д.), на выходе получается колбаска нужной формы и размера. Вручную подобного эффекта достичь невозможно.
Можно сделать бюджетный вариант инструмента из медицинского шприца.
Паста-машина
Если раскатать пласт, вы сможете без паста-машины, то самостоятельно сделать нужный оттенок, вряд ли получится.
Печь для запекания заготовок. В этом случае рукодельники разделились на 2 лагеря: одни используют специальную духовку, другие — бытовую. Главное условие — температура нагревания: 110-130 градусов по Цельсию — ниже поделка может не затвердеть, выше — оплавиться. Микроволновая печь или кипящий чайник не заменят духовой шкаф.
Для контроля температуры советуем пользоваться термометрами.
Вы с легкостью превратите пространство жилой комнаты в ремесленную мастерскую по производству крафтовых изделей из полимерной глины. Для этого понадобится базовый набор инструментов, ловкость опытных рук и неутолимая жажда творчества.
Пробуйте, рискуйте, творите! У вас все получится!
Правда что для того чтобы произвести стекло нужно использовать глину
Войти
Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal
Химия стекла, ч.1
Из книги «Химия вокруг нас» Юрий Кукушкин
История стекла уходит в глубокую древность. Известно, что в Египте и Месопотамии его умели делать уже 6000 лет назад. Вероятно, стекло начали изготавливать все же позже, чем первые керамические изделия, так как для его производства требовались более высокие температуры, чем для обжига глины. Если для простейших керамических изделий было достаточно только глины, то в состав стекла необходимо минимум три компонента.
Изделия из стекла так же, как и из керамики, практически не подвергаются атмосферным воздействиям и хорошо сохраняются даже под слоем земли. Эти изделия оказались важнейшими документами далекого прошлого. Они донесли до нас бесценную информацию об уровне культуры и техники древних народов. Благодаря стеклу до нашего времени дошли величайшие художественные произведения различных эпох культуры человечества.
Первый стекольный завод в России был построен в 1636 г. близ г. Воскресенска под Москвой. На нем выдували оконное стекло и стеклянную посуду. Через 30 лет в селе Измайлово, также под Москвой, был построен завод, на котором изготовляли высококачественные стаканы, графины, фляги, рюмки, кувшины и др. Особенно быстро стеклоделие развилось при Петре I. В XVIII в. около Москвы действовало шесть стекольных заводов.
Главный потребитель стекла в настоящее время – строительная индустрия. Больше половины всего вырабатываемого стекла приходится на оконное для остекления зданий и транспортных средств: автомашин, железнодорожных вагонов, трамваев, троллейбусов. Кроме того, стекло используют в качестве стенового и отделочного материала в виде пустотелых кирпичей, блоков из пеностекла, а также облицовочных плиток. Примерно треть производимого стекла идет на изготовление сосудов различного типа и назначения. Это прежде всего стеклянная тара – бутылки и банки. В большом количестве стекло расходуется на изготовление столовой посуды. Стекло пока незаменимо для производства химической посуды. В довольно большом количестве из стекла изготавливают вату, волокно и ткани для тепловой и электрической изоляции.
Относительная дешевизна стеклянных строительных материалов обусловливается широким распространением, а следовательно, доступностью и дешевизной сырья. Расплавленное стекло является удобным материалом для формования в изделия механизированным способом. Стекло хорошо поддается механической обработке. Это также снижает стоимость стеклянных изделий. Стекло пилят так же, как дерево, но для этого в кромку дисковой пилы зачеканивают алмазный или иной твердый порошок. Его можно сверлить обыкновенными стальными сверлами, применяя специальную смачивающую жидкость. Стекло колют на куски при помощи простого инструмента, напоминающего колун для дров, но действующим не ударом, а постепенно нарастающим усилием. Стекло можно обрабатывать на токарном станке резцами из особо твердой стали, вытачивая фигурные колонки так же, как из дерева или металла. Стекло шлифуют и полируют, применяя обычные абразивные порошки, инструменты и методы, давно известные и широко используемые в металлообрабатывающем производстве. Стекло можно сварить из одного кварцевого песка, химическая формула которого SiO2. Однако для этого нужна очень высокая температура (выше 1700°C). Получение таких температур в печах промышленного типа связано с большими трудностями. Обычные печи, в которых используются твердое, жидкое или газообразное топливо, для этого не годятся. Для плавления кварцевого песка применяют электрические печи специального устройства или горелки, в которых сжигается водород в токе кислорода. Расплавленный кварцевый песок представляет собой столь густую и вязкую массу, что из нее трудно удалить воздушные пузырьки и придать изделиям нужную форму.
В стекловарении используют только самые чистые разновидности кварцевого песка, в которых общее количество загрязнений не превышает 2. 3%. Особенно нежелательно присутствие железа, которое даже в ничтожных количествах (десятые доли%) окрашивает стекло в зеленоватый цвет. Если к песку добавить соду Na2CO3, то удается сварить стекло при более низкой температуре (на 200. 300°). Такой расплав будет иметь менее вязкий (пузырьки легче удаляются при варке, а изделия легче формуются). Но! Такое стекло растворимо в воде, а изделия из него подвергаются разрушению под влиянием атмосферных воздействий. Для придания стеклу нерастворимости в воде в него вводят третий компонент – известь, известняк, мел. Все они характеризуются одной и той же химической формулой – CaCO3.
Стекло, исходными компонентами шихты которого является кварцевый песок, сода и известь, называют натрий-кальциевым. Оно составляет около 90% получаемого в мире стекла. При варке карбонат натрия и карбонат кальция разлагаются в соответствии с уравнениями:
Na2CO3 → Na2O + CO2
CaCO3 → CaО + CO2
В результате в состав стекла входят оксиды SiO2, Na2O и CaО. Они образуют сложные соединения – силикаты, которые являются натриевыми и кальциевыми солями кремниевой кислоты.
В стекло вместо Na2O с успехом можно вводить K2О, а CaО может быть заменен MgO, PbO, ZnO, BaO. Часть кремнезема можно заменить на оксид бора или оксид фосфора (введением соединений борной или фосфорной кислот). В каждом стекле содержится немного глинозема Al2O3, попадающего из стенок стекловаренного сосуда. Иногда его добавляют специально. Каждый из перечисленных оксидов обеспечивает стеклу специфические свойства. Поэтому, варьируя этими оксидами и их количеством, получают стекла с заданными свойствами. Например, оксид борной кислоты B2O3 приводит к понижению коэффициента теплового расширения стекла, а значит, делает его более устойчивым к резким температурным изменениям. Свинец сильно увеличивает показатель преломления стекла. Оксиды щелочных металлов увеличивают растворимость стекла в воде, поэтому для химической посуды используют стекло с малым их содержанием. В табл. 1 приведен состав (в%) некоторых типичных промышленных стекол.
Таблица 1
Стекло Si02 B2O3 Al2O3 Na2O K2О CaО MgO Pb3O4 ВаО ZnO
Оконное 72 – 2 14 – 9 3 – – –
Бутылочное 70 – 3 17 – 8 2 – – –
Хрустальное 56 – – – 11 – – 33 – –
Лабораторное 85 9 2 4 – – – – – –
Оптическое 34 13 3 – – – – – 46 4
Сода – сырье относительно дорогое и имеющее огромный спрос со стороны различных отраслей народного хозяйства. Поэтому в качестве источника Na2O при варке стекла используют также природный минерал Na2SO4. В СССР его огромные залежи имеются на месте бывшего залива Кара-Богаз-Гол (рядом с Каспийским морем). Однако в этом случае варка стекла требует более высоких температур. Кроме того, в шихту необходимо вводить уголь для восстановления серы в соответствии с уравнением
2Na2SO4 + С → 2Na2O + 2SO2↑ + CO2↑
При варке стекла первым плавится оксид щелочного металла, после чего в этом расплаве начинают растворяться зерна кварца и известняка, вступая в химическое взаимодействие. Поэтому чем больше в стекле оксидов щелочных металлов, тем при меньших температурах оно плавится. В Древнем Египте, когда техника получения высоких температур была несовершенна, в стеклоделии преобладали рецепты с повышенным содержанием оксидов щелочных металлов (до 30%) и малым содержанием извести (около 3. 5%). В эллинистическую эпоху, с усовершенствованием техники получения высоких температур, содержание оксидов щелочных металлов снижается до 16. 17%, а извести повышается до 10%. Естественно, что такие стекла стали более стойкими к воде. В настоящее время варка стекла проводится при температуре 1400. 1500°C в течение нескольких часов. Процесс варки стеклоделы делят на три стадии: провар шихты, осветление (удаление «мошки» и «свилей»), студка – осторожное охлаждение.
Мошкой стеклоделы называют мелкие пузырьки газа, распределенные по всей массе стекла. Ее удаление из жидкой массы производят «бурлением» при помощи деревянной чурки или обыкновенного сырого картофеля. Помещенные в жидкое стекло, они дают обильное выделение газов, которые и очищают от мошки всю массу. Ее наличие в изделиях считается браком. Мошка особенно недопустима в оптических стеклах.
Стекольным свилем называют нитеобразные потоки, подобные тем, которые можно наблюдать в процессе растворения сахара в воде при медленном перемешивании. Свиль – это видимая граница двух соседних участков стекольной массы. Наличие свилей свидетельствует о плохой перемешанности стекольной массы при варке, т.е. о его низком качестве.
Охлаждение стекла, а точнее изделия из него проводят медленно, чтобы избежать в нем напряжений. При быстром охлаждении стекла поверхностные слои тела затвердевают и могут иметь температуру, близкую к комнатной, а внутренние части, вследствие низкой теплопроводности, могут иметь температуру до 1000°C. Поскольку внутренние части при охлаждении сжимаются, а наружные уже не уменьшаются в размере, в них возникают высокие поверхностные сжимающие напряжения. Внутренние слои, наоборот, испытывают высокие растягивающие напряжения. Такое стеклянное тело называют «закаленным». Закаленное стекло обладает высокой механической прочностью. Однако у него есть и недостатки. При нарушении поверхностного слоя (например, нанесение царапины), т.е. при нарушении сжимающих и растягивающих сил, закаленное стекло разлетается вдребезги.
При медленном охлаждении стеклянного тела растягивающие и сжимающие напряжения не возникают. Такое стекло называют «отожженным». Мелкие изделия, например столовая посуда, отжигаются (охлаждаются) в течение нескольких часов. Крупные и прецизионные изделия, например линзы астрономических объективов диаметра 1 м и более, отжигаются в течение нескольких месяцев.
Окраску стекла осуществляют введением в него оксидов некоторых металлов или образованием коллоидных частиц определенных элементов. Так, золото и медь при коллоидном распределении окрашивают стекло в красный цвет. Такие стекла называют золотым и медным рубином соответственно. Серебро в коллоидном состоянии окрашивает стекло в желтый цвет. Хорошим красителем является селен. В коллоидном состоянии он окрашивает стекло в розовый цвет, а в виде соединения CdS·3CdSe – в красный. Такое стекло называют селеновым рубином. При окраске оксидами металлов цвет стекла зависит от его состава и от количества оксида-красителя. Например, оксид кобальта (II) в малых количествах дает голубое стекло, а в больших – фиолетово-синее с красноватым оттенком. Оксид меди (II) в натрий-кальциевом стекле дает голубой цвет, а в калиево-цинковом – зеленый. Оксид марганца (П) в натрий-кальциевом стекле дает красно-фиолетовую окраску, а в калиево-цинковом – сине-фиолетовую. Оксид свинца (II) усиливает цвет стекла и придает цвету яркие оттенки.
Бутылочное стекло низкого сорта, как правило, имеет окраску, которая зависит от присутствия в нем ионов Fe2+и Fe3+. Стекольное сырье трудно очищается от железа и поэтому в дешевых сортах оно всегда присутствует. Ионы Fe2+ хорошо поглощают лучи света с длиной волны примерно 600 ммк (желтые и красные) и, следовательно, окрашивают стекло в дополнительный голубой цвет. Ионы Fe3+ поглощают лучи с длиной волны 500 ммк (синие и фиолетовые), окрашивая стекло в желтоватый цвет. Важно отметить, что ионы Fe2+ в области видимого света имеют удельное поглощение, примерно в 10 раз большее, чем ионы Fe3+. Поскольку в стекле одновременно содержатся как ионы Fe2+, так и ионы Fe3+, они и придают стеклу зеленоватую окраску (бутылочный цвет).
Существуют химические и физические способы обесцвечивания стекла. В химическом способе стремятся все содержащееся железо перевести в Fe3+. Для этого в шихту вводят окислители – нитраты щелочных металлов, диоксид церия СеO2, а также оксид мышьяка (III) As2O3 и оксид сурьмы (III) Sb2O3. Химически обесцвеченное стекло лишь слегка окрашено (за счет ионов Fe3+) в желтовато-зеленоватый цвет, но обладает хорошим светопропусканием. При физическом обесцвечивании в состав стекла вводят «красители», т.е. ионы, которые окрашивают его в дополнительные тона к окраске, создаваемой ионами железа, – это оксиды никеля, кобальта, редкоземельных элементов, а также селен. Диоксид марганца MnO2 обладает свойствами как химического, так и физического обесцвечивания. В результате двойного поглощения света стекло становится бесцветным, но его светопропускание понижается. Таким образом, следует различать светопрозрачные и обесцвеченные стекла, поскольку эти понятия различны.
Следует также отметить, что окрашенное стекло иногда предохраняет содержимое бутылок от нежелательного фотохимического воздействия. Поэтому окраску бутылочного стекла иногда специально усиливают.
Одним из важнейших свойств стекла является прозрачность. Однако в ряде случаев стеклу специально придают непрозрачность путем его «глушения». Это процесс, в результате которого стекло становится непрозрачным. Вещества, способствующие помутнению стекла, называют глушителями. Глушение происходит вследствие распределения по всей массе стекла мельчайших кристаллических частиц. Они представляют нерастворившиеся частицы глушителя или частицы, выделившиеся из жидкой массы при охлаждении стекла. Эти частицы обычно прозрачны, но их показатель преломления отличается от показателя преломления стекла. Поэтому падающий на них луч отклоняется от прямолинейного направления и стекло перестает быть прозрачным. В далеком прошлом в качестве глушителей стекла использовали костяную муку, содержащую фосфат кальция Ca3(PO4)2, а также оксиды олова SnO, мышьяка As2O3 и сурьмы Sb2O3. В настоящее время для этой цели применяют криолит Na3[AlF6], плавиковый шпат CaF2 и другие фторидные соединения.
Сильно заглушенное стекло (белого цвета) называют молочным. Для его изготовления чаще всего используют криолит. Молочное стекло используют главным образом для изготовления осветительной арматуры.
Несмотря на то что возраст стеклоделия оценивается в 6 тыс. лет, прозрачное и бесцветное стекло люди научились варить лишь на пороге новой эры. До этого производилось непрозрачное окрашенное в различные тона стекло и из него изготавливались главным образом мелкие изделия: бусы, браслеты, пуговицы, кольца, печатки, шахматные фигуры и др. Стеклодувы античной эпохи начали широко применять холодную обработку стекла: рельефную резьбу, гравировку, шлифовку. Как только было получено прозрачное стекло, стеклоделы стали стремиться изготовить из него оконные пластины. Ученые предполагают, что оконное стекло вначале было цветным. Это объясняется тем, что бесцветное стекло получить было весьма непросто, так как сырье обычно содержит различные примеси, которые придают стеклу окраску. Особенно часто в сырье присутствуют соединения железа. Получение пластин для остекления окон оказалось весьма непростым делом. Изготовление полых изделий довольно сложной формы путем выдувания для человека было более простой задачей, чем получение листового стекла. Эта задача была решена лишь к концу средневековья. При раскопках Помпеи, погребенной под пеплом вулкана Везувия в 79 г. н.э., было установлено, что в очень редких случаях в окна были вставлены пластины стекла, которые были довольно толстыми. По-видимому, тонкое листовое стекло итальянские стеклоделы еще не научились делать.
Считают, что метод выдувания, так же как и способ варки прозрачного стекла, был открыт в период смены летоисчисления. Поводов для его открытия было предостаточно. Для получения высоких температур в металлургии был уже известен способ дутья. При варке стекла, требующей также высоких температур, дутье, в частности, проводилось при помощи легких человека. Для этого использовались длинные и полые тростниковые трубки, конец которых обмазывался глиной. Последнее было необходимо для того, чтобы трубка не загоралась. Таким образом, для открытия метода выдувания стеклянных изделий были созданы все предпосылки. Нужен был только случай, когда конец трубки прикоснется к жидкой стекольной массе. Если это произошло, то, продолжая дуть в трубку, человек должен получить что-то похожее на пузырь. Следующим шагом было помещение выдуваемого «пузыря» в деревянную форму, и полое стеклянное изделие почти готово. Как здесь не вспомнить хорошо известное изречение, что «все гениальное просто».
Вероятно, метод выдувания изделий из стекла был изобретен в различных местах, где культивировалось стеклоделие, примерно в одно и то же время. Однако принято считать, что способ выдувания был изобретен в Александрии в I в. до н.э. На первый взгляд, удивительно, что люди научились делать стеклянные изделия сложной полой конфигурации, но не умели делать листовое стекло. Однако для этого были свои весьма основательные технические затруднения.
Оконное стекло
Впервые оконное стекло, хотя и весьма несовершенное, появилось на рубеже старой и новой эры летоисчисления у римлян. Однако после падения Римской империи секреты его производства были утеряны и в начальный период средневековья в Европе оконного стекла не знали. Естественно возникает вопрос, а что же было в окнах? Часто окна закрывались сплошными деревянными ставнями. В теплые дни они открывались, впуская дневной свет внутрь помещения. В иное время окна закрывались и помещение освещали свечами. В России свечи, которые были дороги, часто заменялись горящей лучиной.
В некоторых дворцах, парадных зданиях и культовых сооружениях в Европе в мелкие ячейки в оконных проемах вставляли пластинки слюды, которые ценились очень дорого. В домах простых людей для этой цели использовались бычий пузырь и промасленная бумага или ткань. В середине XVI в. даже во дворцах французских королей окна закрывались промасленным полотном или бумагой. Лишь в середине XVII в. при Людовике XIV в окнах его дворца появилось стекло в виде маленьких квадратиков, вставленных в свинцовый переплет. Листовое стекло большой площади долго не умели получать. Поэтому даже в XVIII в. застекленные окна имели мелкий переплет. Обратите внимание на реставрированные здания петровской эпохи, например на Меньшиковский дворец в Санкт-Петербурге. Однако вернемся к истокам производства оконного стекла.
Как уже было сказано, римляне научились изготовлять оконное стекло в конце старой эры. Они делали это путем отливки и раскатывания жидкого стекла в форму в виде противня, который изготавливался из глины. Отливки извлекались из формы еще в горячем виде, пока стекло сохраняло пластичность. Таким способом получали оконное стекло толщиной около 10 мм и площадью до 0,5 м2. Поскольку прилегающая к форме сторона листа оказывалась шероховатой, то стекло не было прозрачным.
Такое стекло находили при раскопках в западноевропейских колониях Рима, а также на Востоке вплоть до Черноморского побережья. Как уже было отмечено, после распада Римской империи это ремесло пришло в упадок и способ производства был забыт и никогда не возобновлялся. Новый способ производства оконного стекла был разработан несколько столетий спустя, т.е. в средние века. Этот способ принципиально отличался от древнеримского, так как получался не отливкой, а выдуванием. Вначале выдували шар, который раскатыванием на плитке и размахиванием в воздухе превращался в подобие большой ампулы. После отрезания верхней и нижней части получался цилиндр. Последний разрезался вдоль твердым минералом и на раскаленной глиняной плите разглаживался в лист деревянной гладилкой. Стекло получалось довольно тонким, хотя и небольшого размера. Сторона, прилегавшая к плите при разглаживании, также получалась шероховатой, а значит, стекло опять же было непрозрачным.
На территории древнеславянского государства археологи многократно находили фрагменты стеклянных кругов диаметром 200. 250 мм с хорошо заделанными кромками. Ученые сходятся во мнении, что эти стеклянные круги служили для остекления окон крупных общественных зданий, например храма Киевской Софии и других церквей домонгольской Руси. Считают, что способ их производства сводился к следующему. В форме выдувался сосуд, похожий на конусообразный графин. Дно этого «графина» обрезалось и кромка завертывалась.
В конце средневекового периода в Европе начали широко применять «лунный» способ изготовления листового стекла. В его основу также был положен метод выдувания. При этом способе вначале выдувался шар, затем он сплющивался, к его дну припаивалась ось, а около выдувательной трубки заготовка обрезалась. В результате получалось подобие вазы с припаянной ножкой-осью. Раскаленная «ваза» вращалась с большой скоростью вокруг оси и под действием центробежной силы превращалась в плоский диск. Толщина такого диска была 2. 3 мм, а диаметр доходил до 1,5 м. Далее диск отделялся от оси и отжигался. Такое стекло было гладким и прозрачным. Характерная его особенность – наличие в центре диска утолщения, которое специалисты называют «пупком». Лунный способ производства сделал листовое стекло доступным для населения. Однако на смену ему уже в начале XVIII в. пришел другой более совершенный «халявный» способ, который использовался во всем мире почти в течение двух столетий. По существу, это было усовершенствование средневекового способа выдувания, в результате которого получался цилиндр. «Халявой» называли формируемую массу стекла на конце выдувной трубки. Она доходила до 15. 20 кг и из нее в итоге получались листы стекла площадью до 2. 2,5 м2.
Этот способ позволил получать оконное стекло хорошего качества и относительно недорогое для широких слоев населения. Таким образом, проблема светлого и теплого жилища была разрешена лишь в XVIII в. Это было достигнуто трудом многих поколений стеклоделов в течение двух тысячелетий.
Однако «халявный» способ трудно поддавался механизации, а потребности в оконном стекле росли быстрыми темпами. Поэтому поиски новых способов продолжались и в результате в начале XX в. был внедрен в промышленность механизированный процесс. В основе его лежало наблюдение американца Кларка, сделанное в первой половине XIX в. Оно состояло в том, что если на поверхность жидкого стекла положить железный стержень («приманку»), а затем поднимать его, то стеклянная масса приварится (приклеится) к стержню и потянется за ним в виде полотна. При остывании на воздухе получается стеклянный лист. Однако он получался не с параллельными кромками, а в виде клиновидного полотнища. Следующим шагом на пути разработки механизированного способа было изобретение бельгийца Фурко. Он предложил положить на поверхность расплавленной массы керамический брус («лодочку») с продольной щелью. Керамика легче расплавленной стеклянной массы и потому лодочка плавает на поверхности. Если нажать на лодочку, то расплавленная масса выдавливается из щели. На нее опускают «приманку» и тянут вверх. Если скорость подъема приманки будет равна скорости выдавливания стекломассы, то получится правильное полотнище с параллельными кромками. Дальнейшее завершение решения проблемы носит чисто технический и конструкторский характер – устанавливаются подъемные валики, холодильник и другие приспособления. Толщина листа зависит от скорости подъема и скорости охлаждения листа.
В настоящее время оконное стекло производят по данному способу. Имеется и несколько другой вариант технологического оформления процесса производства листового стекла, который используют в США. В нем вместо лодочки с каждого борта полотна располагается пара роликов, между которыми и проходит полотно. Ролики препятствуют сужению полотна и потому отпадает необходимость в лодочке.
В современном строительстве для остекления общественных зданий, гостиниц и витрин магазинов, а также для авто- и вагоностроения, широко используют стекло толщиной 6. 8 мм и даже до нескольких сантиметров. Такое стекло называют зеркальным. Оно изготавливается методом проката с последующей шлифовкой и полировкой. Когда говорят о здании, построенном из стекла и бетона, то имеют в виду именно такое зеркальное стекло.
Из сказанного видно, какими усилиями далось человеку прозрачное стекло. Однако в некоторых деталях промышленного и бытового интерьера необходимо, чтобы стекло, наоборот, было непрозрачным, но пропускало свет. Стекло для таких целей подвергают пескоструйной обработке или грубой шлифовке. В настоящее время с этой же целью изготавливают узорчатое листовое стекло, т.е. имеющее какой-либо рисунок. Его получают прокатом на столах или между вальцами, на которые нанесен рисунок.
Мелкие стеклянные изделия делают матовыми обработкой фтороводородной (плавиковой) кислотой. Последняя взаимодействует с диоксидом кремния, находящимся на поверхности, с образованием летучего тетрафторида кремния SiF4 в соответствии с уравнением
SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2О
Вряд ли современный человек может оценить тот комфорт и удобство, которое дает ему прозрачное листовое стекло. Человек рождается в светлом и теплом помещении и принимает это как должное.
Фотохромные стекла
Фотохромные стекла изменяют окраску под действием излучения. В настоящее время получили распространение очки со стеклами, которые при освещении темнеют, а в отсутствие интенсивного освещения вновь становятся бесцветными. Такие стекла применяют для защиты от солнца сильно остекленных зданий и для поддержания постоянной освещенности помещений, а также на транспорте. Фотохромные стекла содержат оксид бора B2O3, а светочувствительным компонентом является хлорид серебра AgCl в присутствии оксида меди (I) Cu2O. При освещении происходит процесс
AgCl – [hν (свет)] → Ag0 + Cl0
Выделение атомарного серебра приводит к потемнению стекла. В темноте реакция протекает в обратном направлении. Оксид меди (I) играет роль своеобразного катализатора.
При интенсивном облучении стекла (в том числе и лабораторного) γ-лучами нейтронами и в меньшей мере α-, и β-лучами также происходит окрашивание стекла (чаще в темные и черные цвета). Это связано с изменением структуры стекла и образования ионов, которые играют роль «цветовых центров». При нагревании стекла до температур, близких к температуре размягчения, окраска исчезает. Иногда подобные стекла используют в качестве дозиметров больших доз излучений.
Витраж
Витраж – это декоративная орнаментальная или тематическая композиция, изготовленная из кусков разноцветного стекла, заполняющая оконный проем. Витраж широко использовался для архитектурного оформления готических храмов. Позже в виде витражей начали выполняться гербы городов в городских ратушах и других зданиях общественного назначения. В подражание этому дворянские дома в виде витражей стали оформлять семейные гербы.
Искусство витража получило развитие в эпоху средневековья и достигло наибольшего расцвета в эпоху Возрождения. Слово витраж происходит от франц. vitre – оконное стекло. Кроме разноцветного стекла использовались стекла, расписанные красками. В качестве последних широко применяли тонкорастертые смеси оксидов металлов (меди, железа и др.) с легкоплавким стеклом. Смеси замешивались на воде, вине или растительном масле и в виде кашицы наносились на стекло. После высыхания расписанное стекло подвергалось обжигу при умеренной температуре. По описанию монаха Теофила в XII в. витражи изготавливались следующим образом. Заранее нарезанные и хорошо подогнанные друг к другу куски цветного стекла обертывались по краям полосками свинца. Обернутые куски раскладывались на столе и плотно подгонялись один к другому, а затем свинцовые перемычки спаивались припоем из сплава олова и свинца. Спаивание проводилось с обеих сторон.
В настоящее время искусство витража начинает возрождаться. Особенно ярко проявляется это в Прибалтике.