3. Технологія виробництва скляних виробів

Побутові вироби виготовляють ручним та вільним видуванням, видуванням за допомогою механізмів, пресуванням, пресовидуванням, методом у декілька стадій, гнуттям (моліруванням), відцентровим формуванням.

Ручне видування проходить за допомогою склодувної трубки з використанням дерев’яних або металевих форм, у яких при обертанні сировини (пульки) завершується формування. Цим методом отримують вироби будь-яких конфігурацій та різної товщини стінки з гладкою, сяючою поверхнею. Виробляють безкольорові, забарвлені у масі та накладні вироби (двошарові та більше). У процесі видування можливо прикрашати посуд різними способами.

Вільне видування (гутенське формування) здійснюють також за допомогою склодувної трубки, але вироби формують та остаточно доробляють на відкритому повітрі. Ці вироби мають складні форми, плавну зміну форми, відрізняються товстішою стінкою. Декорують їх кольоровими смугами, стрічками, міхуром, наліпками та ін.

Основним і наважливішим інструментом майстра-видувальника є склодувна трубка (рис. 2.5). Розмір трубки залежить від вигляду виробів, що виробляються: чим дрібніший виріб, тим тонша трубка. Верхня частина трубки обточується на конус і утворює загубник, поблизу якого насаджується дерев’яна втулка завдовжки до 300 мм для утримання руками. На нижній кінець трубки наварюють набірний наконечник з жаротривкої сталі. Форма наконечника залежить від способу вироблення і розмірів виробів. В такому варіанті склодувна трубка досить часто використовується і тепер, особливо при виготовленні різних видів декоративних високохудожніх виробів. Для виготовлення склодувних трубок використовуються безшовні трубки з високоякісної сталі діаметром від 10 до 25 мм і завдовжки до 1600 мм.

П ри масовому випуску видувних виробів використовуються трубки-самодувки (рис. 2.5), у яких повітря для видування подається гумовим балоном. У зібраному вигляді трубка складається з набірного наконечника (головки) – 1, металевої трубки – 2, нижнього клапана – 5, гумового балона – 7, верхнього клапана – 9.

Подача повітря і видування виробів відбуваються при натисненні на гумовий балон. Повітря, що знаходиться в балоні, проходить через отвір – 6 в основний канал трубки.

Пройшовши через ніпель – 4, повітря виходить з сопла під тиском 1,7 – 1,8 кПа. При пружному відновленні форми балона він заповнюється повітрям, яке надходить через ніпель – 8 верхнього клапана.

Верхній і нижній клапани пропускають повітря лише в одному напрямі, тому забезпечується подача повітря для видування виробів при натисненні на балон і швидке пружне відновлення його форми. Кількість повітря, що подається, регулюється натисненням на балон.

Для запобігання передчасній подачі повітря на видування при випадковому натисненні на балон в трубці передбачений запобіжний отвір – 3 діаметром 0,5 мм. Цей отвір відкритий під час різних маніпуляцій з набором без подачі повітря і закривається ковзаючою втулкою перед початком видування.

Набрану на трубку скломасу (набір) закочують на металевій плитці, яка закріплена на підставці. Для охолоджування і додавання набору скла потрібної форми його закочують в каральниках, або долоках, які є дерев’яними брусами з поглибленням відповідної форми. Катальники й долоки постійно знаходяться у воді. При загортанні набору в змоченому катальнику (долоку) скло охолоджується, а парогазовий прошарок, що утворюється між склом і деревом, сприяє утворенню гладкої поверхні і перешкоджає забрудненню набору. Для повторних нагрівань набору або видутого виробу застосовують невеликі нагрівальні печі «зозулі», встановлені поблизу робочого місця видувальників. У таких печах скло можна нагрівати до 1000 – 1300 °С.

Механізованим видуванням за допомогою автоматів ВС 24, Р 24, ВМ 16, Р 28, ВР 24 та ін.) виготовляють прості вироби без кольору, здебільшого склянки.

Пресують вироби за допомогою автоматичних пресів у металевих формах під тиском серцевика. Вироби без кольору або кольорові мають пласку, циліндричну, конічну форми, знизу вужчі, а у верхній частині – широкі. Стінка виробу має ширину понад 3 мм. На поверхні можна побачити місце з’єднання частин після форми. Ту одноманітність, яка притаманна даним виробам, дещо виправляють за допомогою легкого узору на поверхні (фактурне пресування), пресуванням за відсутністю верхнього кільця або ж за допомогою поєднання пресування та згинання (прес-молірування).

Виготовляють пресовані вироби використовуючи преси. За допомогою пуансона оформляється внутрішня порожнина виробу, а за допомогою форми (рис. 2.6) – зовнішня поверхня.

Рис. 2.6. Рознімна дерев’яна форма для виготовлення скляних виробів

Пуансон має бути гладким і мати високу чистоту поверхні. Форма зазвичай має на поверхні певний малюнок. Підбором форми і пуансона забезпечується точність потрібного формоутворення. В теперішній час, при дрібносерійному виробництві, застосовується напівмеханізований прес. У цьому випадку пресування здійснюється пневматичною системою. Дозування скломаси і виїмка виробів з форми робляться уручну.

В складі бригади при напівмеханізованому пресуванні працюють дві людини: складач і пресувальник. Складач повинен набрати з печі кількість скломаси, необхідну для певного виробу, і подати в прес-форму. Пресувальник повинен точно дозувати кількість скломаси, акуратно відрізуючи її ножицями, правильно пресувати, далі охолоджувати і фіксувати виріб, виймати його з форми. Вирішальними чинниками здобуття високоякісних виробів є висока точність і чистота обробки формокомплекту, майстерність членів бригади і зусилля пресування. За інших рівних умов чим вище зусилля пресування, тим тонкостінніші пресовані вироби можна отримати.

Прес (рис 2.7) складається зі станини – 2, на якій встановлено дві вертикальні колони– 8.

Рис. 2.7. Пневматичний прес ПСП-2 1 – катки для пересування преса;

2 – станина; 3 – рукоятки; 4 – важелі; 5 – 11 – частини преса

Колони сполучені у верхній частині траверсою – 7 із закріпленим на ній пневматичним циліндром – 6. До штоку циліндра кріпиться пуансон – 9, а також формове кільце – 11 з пружинами. Хід пуансона регулюється за допомогою гайок. Пружини в процесі формування діють на формове кільце і цим створюють регульований протитиск на скломасу. Для кращого центрування формове кільце має дві спрямовувані штанги, які проходять через нижню траверсу – 10. Керування роботою преса здійснюється за допомогою рукоятки – 3, системи важелів – 4 і золотникового пристрою – 5. Для переміщення преса служать катки – 1.

Пресовидуванням за допомогою автоматів Г28, ПМВ, ЛАМ2 виготовляють склянки та посуд складних форм – графини, флакони та інше. На автоматичних лініях «Інтерпрес» пресовидуванням виготовляють чаркові вироби. При цьому верх видувають, а денце та ніжку пресують та зварюють з верхом. Інші методи формування не є настільки поширеними.

При застосуванні формування можливі дефекти формування – кривуватість виробів, несиметричність зварювання деталей, різна товщина стінок, складки, зморшки, подряпини, дрібні тріщини поверхні та ін.

При формуванні, через низьку теплопровідність скла, різке та нерівномірне охолодження, у виробах виникає залишкова напруга, яка може призвести до руйнування виробу. Саме тому так важливо дотримуватись технології – термічної обробки, яка складається з нагрівання виробу до 530 – 550 °С, витримування при цій температурі та поступове повільне охолодження. Дотримання усіх цих умов дозволяє уникнути дефектів, залишкова напруга слабшає до безпечної, рівномірно розподіляється на перетині виробу.

Первинна обробка включає в себе: видалення ковпачка після ручного видування, обробку краю та денця виробу, прилаштування пробки до карафи, флакона та інше. У пресованих виробах проводять вогневе полірування поверхні.

Окрім традиційного ручного видування скла, на машинах для виробництва пляшок і електролампових колб застосовується автоматичне видування. Скловироби простих форм, наприклад ізолятори, скляні блоки, заготовки для лінз і так далі, виробляють переважно методом пресування, а не видування. На окремих виробництвах використовують комбінований метод механічного видування і пресування. Армоване і візерунчасте скло отримують методом прокату. Листове скло виготовляють методом вертикального витягування, при якому поверхню скла полірують вогнем. Поєднання сил витягування і гравітації обумовлює незначну деформацію стрічки скла.

Листове скло проходить через валяння з водяним охолодженням і надходить в тунельну піч для відпалу. Скло не повинне мати деформацій. Дефекти, що виникають на поверхні, видаляють за допомогою шліфування і полірування. На зміну цьому процесу приходять нові методи – наприклад, процес гарячого формування за принципом «плаваючої стрічки», який почав застосовуватися останніми роками (рис. 2.8). Метод формування за принципом «плаваючої стрічки» дозволяє поєднувати переваги листового і полірованого скла. Поверхня виробів зі скла, отриманих цим способом, не містить дефектів.

Рис. 2.8. Безперервний процес флотації

Відповідно до цього методу скломаса виходить з печі і розтікається на поверхні розплаву олова у вигляді безперервної стрічки. В цьому випадку за рахунок ковзання по поверхні розплаву досягається висока якість поверхні скла. У міру переміщення скла на поверхні олова його температура поступово зменшується, поки воно не стане достатньо твердим для того, щоб скло можна було подавати на ролики відпалювальної печі, не залишаючи слідів на його поверхні. Атмосфера інертного газу у ванні перешкоджає окисленню олова. Додаткова обробка не потрібна, і скло після відпалу, автоматичного різання і упаковки готове до відвантаження (рис. 2.9).

Для модифікації поверхні скла застосовують метод осаджування з газової фази, коли на гарячу підкладку, що складається з суміші компонентів, за рахунок піролитичної взаємодії осідає відповідне покриття. Звичайне устаткування для нанесення покриття є системою, що працює залежно від зміни температури і розташована над всією поверхнею скляної стрічки. Це устаткування можна встановити над олов’яною ванною на каретці або безпосередньо в печі відпалу. Покриття рівномірно наносять по ширині скляної стрічки, точно дотримуючись заданого температурного режиму, а відпрацьовані гази видаляють із зони осаджування. Для отримання декількох шарів покриття пристрої для його нанесення розташовують послідовно один за іншим. Відпрацьовані гази із зони осаджування направляють в скрубери, оснащені звичайними фільтрами, де вони взаємодіють з водяним середовищем. Якщо взаємодія газів, що відходять, з водяними розчинами або вологим середовищем утруднена, встановлюють пекти для спалювання відходів. В окремих випадках оптичне скло піддають хімічному гартуванню, занурюючи на декілька годин у високотемпературну ванну з розплавом солей, зазвичай нітрату літію і калію.

Рис. 2.9. Стрічка скла виходить з відпалювальної печі

Декорування скла та скляних виробів. Використовуються близько 20 технік декорування виробів зі скла. (рис. 2.10).

Скляна нитка. Техніка «скляної пряжі»: на заздалегідь підготовлену скляну форму намотується нитка зі скла іншого кольору або іншої прозорості. Узори з такої нитки можуть бути різними і утворювати сітку (ретичельське скло), нитки (ефект пір’я), які прочесали, або опалові спіралі (філігрань). На острові Мурано у Венеції була винайдена ще одна модифікація цієї техніки – мілефіори («тисяча кольорів»). У скляну поверхню заплавляются маленькі скляні пластинки або трубочки, які утворюють квіти (звідси і назва). При цьому прозорі бульбашки вдуваються в матеріал за допомогою тонких порожнистих голок (за принципом шприца), а прозорі виблискуючі нитки утворює особливим чином закачане в скломасу повітря.

Морозне скло, або кракле. Його отримують способом занурення заготовки в прохолодну воду, від цього на поверхні утворюється сітка хаотичних тріщин (кракелюр). Після чого скло знову нагрівають і видувають.

д)

є)

з)

к)

л)

м)

Рис. 2.10. Способи декорування скла: а) скляна нитка; б) морозне скло, або кракле;

в) багатошарове скло; г) мозаїка; д) розпис; е) глазур; є) іризація; ж) позолота;

з) травлення; к) матування; л) гравіювання і ограновування; м) шліфування.

Багатошарове скло. При створенні багатошарового скла дута заготовка або занурюється по черзі в декілька різноколірних скломас, або покривається кольоровими шарами з внутрішньої сторони. Потім шари шліфуються, протравлюються або робляться ажурними, схожими на камею.

Мозаїка. Форму для лиття наповнюють маленькими шматками різноколірного скла. Далі форму ставлять в піч, і шматки сплавляються.

Розпис. Один з найпоширеніших видів зовнішньої обробки скляного посуду – розпис. Виконують або холодним методом (непрозорі фарби наносяться на поверхню без подальшого випалення), або емаллю з випаленням (емаль з кольорового скла при цьому формує на поверхні виробу прозорий шар, що контрастує з основним фоном).

Глазур. Виконується за допомогою двох металів – срібло (воно дає жовтувату глазур) і мідь (виходить чорна або червона глазур).

Іризація. При вакуумному способі іризації скло поміщають у вакуумну камеру, в якій є нагрівач, виготовлений із тугоплавкого металу (вольфраму). Іризуюча речовина, найчастіше хлорид олова, при нагріванні переганяється, сублімується на склі і утворює веселкову оксидну плівку. Об’ємні скляні вироби для більш рівномірної іризації встановлюють на турнікетках, що обертаються.

Можливий також спосіб іризації готових виробів тетрахлоридом титану при зниженій температурі. Це економічніший процес, оскільки можна декорувати повністю оброблене скло, не побоюючись браку. Після миття і сушіння предмети ставлять в електричну піч і піднімають температуру до 210 – 230º С, не вище. Потім вони надходять у іризуючу камеру з температурою 30 – 40º С, що необхідне лише для уповільнення процесу охолодження заздалегідь підігрітого скла. Пари тетрахлориду титану, що охолоджуються, обкурюють нагріте скло. Оброблене таким чином скло переливається головним чином червоними відблисками.

Техніка іризації надає склу перламутрового відтінку. Колір коливається від білого прозорого до червоно-золотого. За допомогою цієї техніки виготовлено багато знаменитих художніх скляних виробів TIFFANY.

Позолота. Це один з найбільш популярних способів декорування посуду. Тонка фольга може вплавлятися між шарами скла (міжскляне золочення, популярне в Богемії) або ж покривати його зовні. Можливий також розпис поверхні оксидом золота (це дешевше, ніж фольга, тому користується особливою популярністю).

Травлення. Цю технологію почали застосовувати в 1771 році, з винаходом плавикової кислоти. Ця кислота робить скло блискучим, а її гази – матовим. Протравлювати можна всю поверхню повністю (при цьому вона залишається гладкою і шовковистою) або вибірково (лише малюнок).

Матування. Поверхня повністю або лише малюнок можуть оброблятися струменем гострозернистого піску – це техніка матування. Виходить такий же результат, як і у випадку коли травлять кислотою, але площина робиться шорсткою, грубозернистою.

Гравіювання й ограновування. Кришталь піддається гравіюванню і ограновуванню. Гравіювання наноситься на поверхню за допомогою алмаза. Узори виходять неначе подряпаними і неглибокими. Звичайне ограновування робиться за допомогою гострих діамантових різців і особливих шліфувальних кругів. Це створює візерунок глибоко втоплений. Діамантове ограновування (алмазна грань): на площині виділяються ромбики та пірамідки.

Шліфування. Використовується для створення круглих або оливкоподібних заглиблень. Декоративне шліфування: залежно від характеру граней і ступеня їхньої складності поділяють на просту, номерну, алмазну і широку – шайбову. Суть її полягає в тім, що для одержання узору на виробі його притискають до шліфувальних кругів різного профілю, які швидко обертаються. При цьому вироби безперервно змочують водою. Ці круги зрізають верхні шари скла, внаслідок чого утворюються грані різної форми і розмірів. Щоб надати прозорості виробам, малюнки полірують.

Просте шліфування має узор в вигляді роздрібнених овальних або круглих заглиблень. Для прикрашування посуду його використовують рідко: частіше застосовують номерне шліфування, тобто таке, в якому різні за формою і розмірами поглиблення зведені в який-небудь простий узор, наприклад квітку.

Алмазна грань характеризується наявністю різнобічних, частіш за все зіркоподібних або променистих узорів, які виконують за допомогою корундових або карборундових кругів, заточених під визначеним кутом. Останнім часом абразивні круги почали заміняти синтетичними алмазами. Малюнки ретельно полірують, що й надає їм прозорості, блиску, гри світла. Це один з найпоширеніших способів декорування посуду, виготовленого з кришталевого скла, а також з звичайного скла з накольором.

Широкою прямою (шайбовою) гранню називають прикраси у вигляді широких граней, розміщених повздовж виробів. Їх полірують до повної прозорості.

Розрізняють пряму і зустрічну шайбові грані. Вироби з декором прямою шайбовою гранню містять 4, 8, 12 або 16 прямих площин; а із – зустрічною витягнуті назустріч одна другій грані. Їх використовують для прикрашання ваз для квітів, сувенірних виробів, флаконів для духів та ін.