Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Различные типы стекла и методы его обработки

Содержание:

Тема 1. Истрия стекла от Древнего Египта до наших дней

По мнению ученых, стекло изобрели в Древнем Египте. Оно было не таким, каким мы привыкли его видеть, а всё по тому что раньше не умели сохранять большое количество стекла в жидком состоянии. Стекло было в виде мелких камней и бусинок разного цвета и несвободно от примесей.

Получив когда-то первое стекло случайно, человек начал варить его в самых обыкновенных горшках в печи или на костре. Стекло имело консистенцию порошка, состоящего из золы или соды, песка, а также доломита, мела и глинозема. Этот порошок имеет название «шихта». Свойства приготовленного стекла (прозрачность, хрупкость, цвет, химическая стойкость) в большей степени зависят от того, как приготовят эту шихту. Если смешать только два компонента: соду и песок - получится не очень прозрачное стекло, которое легко растворяется в воде. А, например, состав из 3 компонентов – соды, песка, и глинозема - дает стеклу термическую и химическую стойкость, увеличивая твердость и прочность. Однако, если в такую трехкомпонентную смесь добавить, кроме соды, песка и глинозема, красители (например, соединения кобальта или хрома, или соединения оксида никеля) - получится цветное стекло: синее, зеленое, или красно-фиолетовое.

С тех пор как впервые изобрели стекло прошло много веков, и уже в I веке нашей эры римские стеклодувы начали использовать специальную стеклодувную трубу - стекло стали выдувать, подобно детям, выдувающим пузыри из мыльной жидкости. В дальнейшем выдутому «пузырю» можно придать необходимую форму. Так же стеклодувы выдували и халяву - выдутую мастером цилиндрической формы заготовку. Эта халява похожа на огромную сардельку. Такую сардельку-халяву разрезали и раскладывали на столе - получался большой лист стекла. Это халявный метод создания листового стекла. Он был единственным, вплоть до начала ХХ века. В России первыми стеклодувами были исключительно иностранцы. Первый завод, где производили стекло был открытый в начале XVII века в селе Духанине. В изготовлении листового стекла таким методом был существенный минус – стекло получалось не ровным.

Сегодня стекло стало привычным и надежным строительным и отделочным материалом, имеющим множество разновидностей. Кроме изменившейся со временем технологией изготовления стекла, также изменился состав шихты. К основным компонентам шихты может быть добавлено еще более 20 других. В зависимости от этих компонентов стекло может приобретать новые разнообразные свойства. Вместе с тем, на обычное стекло делают напыления самых различных типов. Благодаря им стекло приобретает полезные свойства, например, защищает нас от ожогов и солнечной радиации, а имущество - от выцветания и выгорания. Например, ультрафиолет не пропускают стекла, созданные методом напыления, либо если при варке шихта имела специальный состав.

Поскольку листовое (халявное) стекло, изготовленное по старым технологиям, было далеко от совершенства, пролетарии всех стран работали над тем, как сделать его ровным и гладким. В начале ХХ века изобрели метод вытяжки стекла, а мастеров-стеклодувов заменили автоматы. Однако это стекло тоже оказалось не очень ровным и допускало искажение изображения. В то же время на Западе уже создали технологию, чтобы с этим бороться. Английская компания "Пилкингтон" (Pilkington) внедрила в 50-е годы совершенно новую технологию изготовления ровного стекла флоат-методом. Она стала настоящей революцией в сфере стекольного производства. Суть этого метода в следующем: вся масса стекла вливается в ванну, где уже находится расплавленное олово. Затем, когда масса остывает, образуется идеально гладкая поверхность, не требующая ни полировки, ни шлифовки, как предыдущая технология. Сейчас все страны уже перешел на изготовление стекла флоат-методом. В России на сегодняшний день работают всего пять флоат-линий.

В современном мире человечеству известно огромное множество видов стекла. Некоторые, наиболее популярные в современном дизайне способы его обработки, рассматриваются ниже.

Тема 2. Виды стекла

Кварцевое стекло – вид стекла на основе оксида кремния. Двуокись кремния находится в аморфном состоянии. Это не приводит к разрушению стекла при температурных перепадах, чем не может похвастаться кристаллический кварц. Силикатное стекло производится путем плавки кремнезема (двуокись кремния), который может быть представлен в виде кварцевого песка, синтетического сырья, горного хрусталя или жилистого кварца.

Силикатное стекло относится к группе неорганических стекол. Кварц может образовываться в природных условиях. Например, удар молнии в кварцевый песок приводит к созданию кварцевого стекла. В производстве силикатное стекло часто называется сокращенно – кварц. Данный вид оптического материала имеет наибольший показатель светопропускания. Так, стекло из оксида кремния толщиной в 100м пропускает столько же света, как и обычное оконное стекло.

Материалу свойственен целый ряд уникальных характеристик:

Высокая однородность, что используется в оптике;

Низкое поглощение света;

Устойчивость к высоким и низким температурам, а также амплитудам;

Хорошее сопротивление лазерным излучениям высокой силы;

Стойкость к ионизирующему излучению;

Стекло из двуокиси кремния химически инертно к огромному количеству кислот (исключение – фтористоводородная и ортофосфатная при температуре 300 градусов Цельсия).

Свинцовое стекло - особый вид стекла, содержащий не менее 24 % окиси свинца. Такое стекло также называют – хрусталь. Добавка оксида свинца увеличивает показатель преломления стекла и дисперсию света в нём (с ювелирной точки зрения — «игру цвета», «огонь»). Также увеличивает пластические свойства стекла и, соответственно, возможности по его обработке — огранке, резьбе и т. п. Огранка хрусталя, подобно огранке драгоценных камней, позволяет хрусталю в полной мере проявить свойства, обусловленные большим показателем преломления и дисперсией. Название было дано по аналогии с горным хрусталем.

Свинцово-калиево-силикатные стекла стоят дороже обычных известковых стекол, но они проще в изготовлении и легче плавятся. Это позволяет использовать большие концентрации свинца и низкие — щелочного металла — без ущерба для легкоплавкости. Высокое содержание свинца дает достаточно высокие значения коэффицента преломления и дисперсии —параметров, очень важных в большинстве оптических приложениях. Эти же характеристики придают стеклам с добавлением свинца сверкание и блеск, украшающие утонченные произведения искусства и изделия столовой посуды. Хрусталь широко используется в быту. Это может быть красивая посуда, люстры и другие предметы интерьера. Этот материал аналогичен горному хрусталю, но создан руками человека.

Натриево-силикатное стекло получают сплавлением кремнезема и соды. Минус его использования – такое стекло растворяется даже в воде, и, хотя они достаточно важны для промышленного применения, изделия из натриево-силикатных стекол устойчивы к химическим реагентам.

Известковое стекло. Древние стеклоделы выявили, что растворимость в воде натриево-силикатных стекол можно устранить путем добавления извести. Анализы найденных археологами древних стекол показывают исключительное сходство их химического состава с составом стекол, используемых в современности. Эти стекла достаточно легко обрабатываются и перерабатываются в изделия, а сырьевые материалы, из которых они сделаны гораздо дешевле аналогов. Предположительно 90% создаваемого сегодня стекла является как раз известковым.

В 1915 фирма "Korning Glass Works" впервые начала создавать боросиликатные стекла под торговой маркой "Pyrex". В зависимости от состава термическая стойкость таких стекол в 2-5 раз выше, относительно свинцовых или известковых. Подобное стекло использовано при создании зеркала, установленного в одном из крупнейших телескопе в мире на г. Паломар в Калифорнии.

Светочувствительное стекло. В 1947 было совершено открытие: стекла некоторых составов при интенсивном воздействии ультрафиолета образуют скрытое изображение, которое можно проявить путем нагрева этих стекол выше температуры отжига. Допустим, к стеклу можно приложить фотографический негатив и облучить его ультрафиолетовым излучением, а затем нагреть стекло; в результате в структуре стекла появится проявленное в цвете изображение.

Алюмосиликатное стекло. предназначено для смотровых окон промышленных установок, работающих в условиях высоких давлений, температур, со щелочными или углеводородными средами. Техническая задача такого стекла - повышение прочности и термостойкости стекла при сохранении высокой щелочеустойчивости. Изобретение относится к составу стекла для смотровых окон промышленных установок, работающих в условиях высоких давлений, температур и со щелочными или углеводородными средами.

Также можно выделить различные виды стекол по их назначению.

- Энергосберегающее (теплозащитное) стекло. Сейчас оно расходится на ура по всему Миру. Они позволяют сохранять тепло зимой, а летом – прохладу;

Использование энергосберегающих стекол в России еще не столь развито, как в европейских странах. Странно, ведь где, как не в нашем холодном климате, бороться с энергопотерями? Специалисты провели исследование, согласно которому стало ясно, что около 10% тепла уходит в пол, его 20% уходят из помещения через стены, еще 30% – через крышу, а оставшиеся 40% приходится на окна. Чтобы сохранить как можно больше тепловой энергии, используйте стеклопакеты с энергосберегающими стеклами. Энергосберегающее стекло по толщине сравнимо с металлическим покрытием и занимает всего несколько десятков нанометров. Оно не отличается от привычного нам прозрачного стекла, вставляется в стеклопакеты и требует абсолютной герметичности. Все отличия микроскопичны и заключаются в том, что на поверхность стекла с одной стороны наносится незаметное покрытие, которое выполняет функции фильтра, препятствуя выходу теплового излучения от отопительных приборов, эффективно отражая его внутрь комнаты. Энергосберегающие стекла превосходят обычные кварцевые на 30-40% по энергосберегающим свойствам, сохраняя при этом отличную проводимость света.

Тонированное стекло - это стекло, обладающее определённым оттенком. Оттенок может быть различной интенсивности. Для такой тонировки используются специальные цветные, прозрачные или непрозрачные плёнки, в зависимости от желаемого результата, предназначенные для нанесения на стекло. Все эти плёнки обладают эффектом фильтрации света. Существуют плёнки с зеркальным эффектом. Такие плёнки позволяют создать эффект односторонней прозрачности, при условии нанесения зеркального слоя со стороны наибольшего освещения. Такие плёнки обычно используют для тонировки стёкол окон, фасадов, витрин торговых и развлекательных комплексов. Тонированные стекла позволяют создать имидж надежности, преуспевания и благополучия. Также тонированные и цветные стекла, из которых создают стеклянные перегородки внутри помещений и двери, могут придавать интерьеру легкую неординарность, оставляя простор для фантазии дизайнеров.

Цветное стекло может быть как в листовом варианте, так и в фигурном. Нужный оттенок стекло получает на этапе варки стекломассы с добавлением красителей. От конкретных добавок и их концентрации зависит прозрачность или непрозрачность стекла. Цветное стекло чаще всего применяется для имитации классических витражей, изготовления витражей тиффани, облицовки зданий, при производстве офисных перегородок, светильников, элементов интерьера.

Бронирование и безопасные стекла. В соответствии с современными стандартами, в общественных местах необходимо устанавливать безопасные стекла. Давний предок устойчивого к разрушениям типа стекла - это армированное стекло.

Такой метод изготовления стекла достаточно прост. В стеклянную массу интегрируется скелет-сетка, которая прокатывается валиками. Важно, чтобы осколки не разлетаются в разные стороны и никого не поранят. В последнее время армированные стекла утрачивают свою популярность, уступая новинкам. Вместе с тем одновременно остаются востребованы в некоторых областях, так как они прочные и доступные. Обычно их устанавливают в поликлиниках, парадных многоэтажных домов и школах.

Более стойкий вид стекла – закаленное стекло. Оно в несколько раз прочнее армированного. Существует два типа закалки. Стекло сначала подвергают высоким температурам, а затем лист обрабатывают сжатой струей ледяного воздуха.

Сегодня одна из самых надежных технологий приготовления безопасного стекла – триплекс. Суть технологии в полимерной пленке, которую кладут между листами стекла. После этого стекло вместе с пленкой отправляют в автоклав. При высокой температуре в автоклаве пленка превращается в клей, крепко скрепляющий две части стекла. Такая технология делает стекло в десять раз крепче стандартного оконного аналога. При разбитии стекла триплекс осколки не рассыпаются, так как они остаются зафиксированными пленкой. Это делает стекло безопасным для остекления в местах, где необходимы повышенные меры безопасности. На вид такое стекло похоже на монолит.

Существует много других типов стекол специального назначения. Среди них - фосфатные и боратные стекла. Производятся также стекла для изготовления линз, светофильтров, осветительного оборудования, косметической тары и домашней утвари.

Каждый день мы сталкиваемся с изделиями из стекла. И уже невозможно представить себе мир без него. Причем, даже не замечая этого, мы видим ежедневно великое множество различных методов обработке стекла. Углубляясь подробнее, хотелось бы выделить некоторые из них, особо актуальные в сфере дизайна.

Тема 3. Обработка стекла

Декоративная обработка стекла в холодном состоянии в основном развивалась по двум направлениям.

Одно из направлений связано с творчеством французского художника-прикладника Галле (XIX в). Он считал природу единственной отправной точкой для художника. Путем глубокого травления плавиковой кислотой он изображал на вазах пейзажи в живописной манере. Такой подход к созданию произведений прикладного искусства был характерен для многих художников вплоть до середины XX в.

Другое направление — создание абстрактных узоров алмазной резьбы на изделиях. Сложившиеся на протяжении многовековой истории стеклоделия приемы обработки хрусталя геометрическими узорами из пересекающихся граней стали к началу XX в. своеобразными каирнами. Изделия, обработанные таким способом, выявляли достоинства хрусталя — его блеск, радужные переливы света в гранях, подчеркивали высокую прозрачность материала.

В дальнейшем художники отходят от чисто изобразительных и чисто абстрактных геометрических сюжетов, стремясь придать изобразительным сюжетам условный, декоративный характер. Например, в наборе Н. Мату- шевской «Морской» (рис.1.), выполненном из хрусталя с синим цветом, изобразительный сюжет трактуется условно и не противоречит материалу, форме сосуда. Графин имеет устойчивую форму с круто расширяющимся к дну корпусом.

$C:\Users\салават\Downloads\media\image1.jpeg$

Рис. 1. Набор «Морской» (автор Н. Матушевская)

Тема 4. Механическая обработка

Самый популярный метод – это фацетирование, процедура снятия кромки с лицевой стороны стекла. Ширина такой срезки может доходить до 60 мм. Фацетом называется эта самая кромка. Поэтому любое стекло либо зеркало, обработанное данным способом, называется стекло с фацетом. (рис 2.)

Рис. 2. Пример стекла с фацетом

Процесс фацетирования предусматривает огранку фацетом стеклянных и зеркальных изделий по всему их периметру. Посредством данной процедуры обрабатываемое стекло обретает желаемую декоративность. В результате огранки фацетом зеркала и стеклянные плоскости получают изысканный вид. Это позволяет им идеально подходить к любому интерьеру и делать помещение визуально большим.

Обработанные таким образом зеркала можно устанавливать в спальнях и ванных комнатах. При помощи зеркальной плитки могут оформляться полы и стены. Также она может выступать в качестве настольного полотна. Благодаря процессу фацетирования зеркала способны наряду с выполнением своей главной функции выгодно подчеркивать изысканность дизайна интерьера.

Фацет может быть прямолинейным, криволинейным, двойным и двусторонним. Прямолинейная версия отличается наличием прямого скоса на полотне. Его размеры достигают не меньше 250x250 миллиметров. Такое изделие имеет толщину в пределах 4-15 миллиметров. Ширина фацета может достигать до сорока миллиметров. При обработке фацетом стекл толщиной более шести миллиметров оставшаяся кромка потребует полировки. Угол расположения фацета находится в пределах 3-45 градусов.

Алмазная гравировка по стеклу и зеркалу, или фрезеровка стекла, это создание узоров, орнаментов и рисунков путём создания углублений на поверхности стекла при помощи алмазного резца. (рис 3). Алмазная грань - классический элемент декора, который активно используется для украшения любых предметов интерьера из стекла в современном и псевдоклассическом стиле. Она используется при декорировании зеркал, стеклянных межкомнатных дверей и дверей для саун, кухонных фасадов, дверей шкафов-купе, и др.

Рис. 3. На зеркале прорезаны пересекающееся V-образные борозды

Алмазная гравировка позволяет имитировать стыки фацета, сохранив целостность стеклянного полотна, что может стать прекрасной альтернативой изготовлению трудоемких наборных панно.

Гравировка — технология, позволяющая декорировать поверхность стекла (зеркала) толщиной от 4 до 19 мм, с помощью алмазной фрезы. В зависимости от использованной формы фрезы борозды будут иметь V- или U-образное сечение, а также разную ширину:

- ширина V-образной грани: 4, 6, 7, 10 мм;

- ширина U-образной грани: 4, 5, 6, 10, 30 мм

Алмазную гравировку можно наносить на любые виды стекол - прозрачные, матовые, тонированные, рефлективные. Для придания стеклу большей прочности и безопасности, после декорирования его можно закалить.

Гравировка наносится на станках с ЧПУ, с предварительно подготовленного в графической векторной программе файла. Получаемые изображения выглядят объемно и выразительно, создавая играющие на свету блики.

Пескоструйная обработка – это самый востребованный тип декора стекла на сегодняшний день, поэтому большинство стекольных мастерских предлагают именно его. Такой способ позволяет создавать как простые, так и сложнейшие рисунки с фотографическим качеством. (рис 4, 5)

Пескоструйная обработка позволяет не только сделать поверхность стекла матовой, но и нанести рисунок или узор любой сложности на стекло или зеркало. Чтобы рисунок приобрел выразительность и глубину, но в то же время сохранил непрозрачность, часто одну поверхность стекла делают с матовым рисунком на прозрачном фоне, а другую поверхность стекла - наоборот.

Рис. 4. Оттеночный пескоструйный рисунок на стекле

Также для создания пескоструйных рисунков на поверхности стекла применяется пескоструйная обработка стекла с использованием трафарета, который разрабатывается в графической программе и вырезается на режущем плоттере из специальной пленки. Если применить несколько трафаретов последовательно, можно добиться различной степени матовости и глубины на любых участках поверхности стекла.

Рис. 5. Стеклянная дверь в офисе с художественной пескоструйной гравировкой

Нанесение пескоструйного рисунка используется также и в работе с зеркалами - как со стороны стекла, так и со стороны амальгамы (амальгама удаляется, и стекло становится матовым). При нанесении рисунка со стороны стекла, он отражается в зеркале, что усиливает художественный эффект.

Лазерная гравировка – это выжигание фокусированным лазерным лучом тончайших углублений на поверхности стекла, которые формируют рисунок. Данный метод декора позволяет взять любую фотографию в цифровом качестве и с ювелирной точностью перенести ее на стекло. (рис 6) Станок для выполнения работ по лазерной гравировке на стекле называется лазерным гравером – современные граверы позволяют работать не только со стеклом, но и с зеркалами, металлами, пластиком, оргстеклом и другими материалами. Лазерный гравер оснащен излучателем, который проецирует лазерный луч с заданными характеристиками на рабочую поверхность – стеклянную заготовку. В программный модуль станка загружается изображение, которое необходимо нанести на заготовку, и параметры работы – толщина стекла, вид гравировки (простая поверхностная или внутренняя объемная) и другие характеристики.

Рис. 6. Фотография льва выгравирована на тонированной стеклянной двери лазерным способом

Благодаря автоматическому управлению луч лазера совершает точное движение по заданной траектории с отклонением не более 0,1 мм, воздействуя на вещество стекла. Фокусировка луча задается автоматически, он выжигает в веществе стекла плоское или объемное изображение.

Для создания плоского изображения на стекле лазерный луч скользит по поверхности заготовки и испаряет верхний слой стекла, оставляя за собой характерную матовую царапину.

Объемная гравировка – более сложный с точки зрения исполнения процесс. Для ее реализации на стеклянную заготовку воздействуют два лазерных луча, они свободно проходят сквозь стекло и встречаются внутри него. В точке их встречи происходит микроразрушение стекла. Из таких зон складывается объемный рисунок.

Тема 5. Химическая обработка

Химическое травление – технология обработки стекла, основанная на свойствах паров плавиковой кислоты взаимодействовать со стеклом, образуя нерастворимые соли. Травление позволяет получить как равномерно матовый, так и прозрачный, с различной глубиной обработки, рисунок.

Плёночные технологии. В отличие от травления или традиционной пескоструйки, технология использования плёнки проста и экономична. При этом имитация с помощью современных материалов (самоклеящихся пленок) выглядит настолько естественно, что, порой, трудно догадаться, какая техника обработки стекла тут использовалась на самом деле. (рис 7)

Трехмерное изображение с глубокой рельефной структурой

Рис. 7. Нанесение плёнки Аракал на стеклянную дверь шкафа.

Обработка стекла может применяться как в интерьере, так и в экстерьере зданий. Может нести информационные функции в виде нанесения надписей и изображений, например, матированием (пескоструйная обработка, или химическое травление). Например, надписи на стеклах вагонов метро, такие как «Не прислоняться» или «Места для инвалидов, лиц пожилого возраста, беременных женщин и пассажиров с детьми». Этот способ более долговечен, по сравнению с пленочными технологиями.

Заключение.

Фацетирование и алмазная гравировка могут применяться в оформлении зеркал и для декорирования плоскостей стен и потолков

Пленочные технологии можно применять при оформлении входных групп архитектурных комплексов, в офисах и магазинах.

Стекло многофункционально и эстетично, из него делают предметы интерьера, такие как зеркала, люстры, плафоны, стеклянную посуду. Стекло используют для защиты от внешней среды – остекление автомобиля, защитное стекло мобильного телефона, иллюминатор космического корабля. Новейшие технологии добавляют древнему материалу безграничные возможности в разнообразных сферах среды обитания.

Список чуть литературы:

Художественная обработка стекла. [Электронный ресурс]. – URL: http://homehandmade.ru/sovety-po-remontu/xudozhestvennaya-obrabotka-stekla.html (дата обращения 10.12.2017).
Обработка стекла: виды и оборудование [Электронный ресурс]. – URL: http://fb.ru/article/252092/obrabotka-stekla-vidyi-i-oborudovanie (дата обращения 10.12.2017).
Стекло. [Электронный ресурс]. – URL: https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_colier/6380 10.12.2017
СПОСОБЫ ДЕКОРАТИВНОЙ ОБРАБОТКИ СТЁКОЛ И ЗЕРКАЛ. ЧАСТЬ 1 - МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА [Электронный ресурс]. – URL: http://foto-interiors.com/mat_po_imeni/mehobrabotka-stekol-i-zerkal (дата обращения 10.12.2017).