Теоретическая часть

1.   Теоретическая часть

1.1.     Факторы, формирующие потребительские

свойства стеклянных изделий

 

Стеклянные изделия в соответствии с назначением подраз­деляют на три класса: бытовые, архитектурно-строительные и технические.

К бытовым стеклянным изделиям относят посуду, художест­венно-декоративные изделия для украшения интерьера, ламповые изделия, зеркала.

Стекло — это аморфное тело, получаемое переохлаждением расплава независимо от состава и температурной области за­твердевания. При постепенном увеличении вязкости оно приоб­ретает механические свойства твердого тела.

Классифицируют стекло по происхождению, химическому со­ставу, основным свойствам и назначению.

Для изготовления бытовой посуды и декоративных изделий используют оксидные стекла, в которых основными стеклообразователями являются оксиды кремния, бора, алюминия и др.

Стекла, в которых основным стеклообразователем является оксид кремния — SiO₂, называют силикатными, стекла, где основными стеклообразователями служат оксиды бора и кремния, — боросиликатными, а стекла с основными стеклообразователями в виде оксидов алюминия, бора и крем­ния — алюмоборосиликатными. Эти оксиды образуют основу структуры стекла и определяют его важнейшие свойства.

Помимо названных кислотных оксидов в состав стекла входят оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов. Из щелочных оксидов используют оксиды натрия — Nа₂О, оксиды калия — К₂О, оксиды лития — Li₂О; из щелочно-земельных — оксиды кальция — СаО, оксиды магния — МgО, оксиды цинка — ZnО, оксиды бария — ВаО, оксиды свинца — РbО.

Каждый оксид привносит присущие ему свойства. Поэтому многие свойства стекла зависят от его химического состава. [2]

Состав стекла выражают через составляющие его оксиды.

Согласно ГОСТ 24315—80 стекло для бытовой посуды и декоративных изделий подразделяют на следующие виды: натрий – кальций - силикатное, специальное бытовое, хрустальное (содер­жит не менее 10 % оксидов свинца, бария, цинка), малосвинцо­вый хрусталь (18—24% РbО), свинцовый хрусталь (24— 30% РbО), высокосвинцовый хрусталь (30% и более РbО), бариевый хрусталь (не менее 18 % ВаО). К специальному быто­вому стеклу относят жаростойкое боросиликатное и алюмоборосиликатное стекло.

Для изготовления кухонной посуды применяют также ситаллы. Это непрозрачные белого цвета стеклокристаллические мате­риалы высокой термостойкости. Их изготовляют путем направ­ленной кристаллизации литий-алюмосиликатного стекла в процессе специальной термической обработки.

 

Факторы формирования потребительских свойств и ассортимента стеклянных товаров. Потребительские свойства и основные признаки ассортимента стеклянных изделий формируются на стадии проектирования и конструирования при создании опытных образцов и в процессе серийного изготовления. При разработке новых из­делий художник учитывает условия их эксплуатации, метод фор­мования, необходимость обеспечения удобства пользования и долговечности изделий, требования художественного стиля и моды. Исходя из этого, определяют состав и окраску стекла, конфигурацию изделий в целом и в деталях, толщину стенки, способ декорирования и др.

Опытный образец должен быть точно воспроизведен в серий­ном (массовом) производстве. Качество его воспроизведения, т. е. качество изготовления изделий, зависит от соблюдения тех­нологии производства. [2]

Сырьевые материалы стекольного производства подразделяют на основные, или стеклообразующие, и вспомогательные.

С основными материалами в состав стекла вводят кислотные, щелочные и щелочно-земельные оксиды.

Главный кислотный оксид — SiO₂ — вводят в стекло через кварцевый песок. Песок должен быть свободен от приме­сей, особенно окрашивающих (оксиды железа, титана, хрома), которые вызывают голубоватые, желтоватые, зеленоватые от­тенки стекла, снижают его прозрачность. С повышением содер­жания диоксида кремния в стекле улучшаются механическая и термическая прочность, химическая устойчивость, но повыша­ется температура варки.

Оксид бора В₂О₃ вводят с борной кислотой или бурой. Он облегчает варку, улучшает физико-химические свойства стекла.

Оксид алюминия А1₂О₃ вводят обычно через глино­зем. Его добавка способствует повышению прочностных показа­телей и химической устойчивости стекла.

Щелочные оксиды Nа₂О, К₂О вводят через углекис­лые (сода, поташ) или серно-кислые соли. Они понижают темпе­ратуру варки стекла, облегчают формование изделий, однако уменьшают прочность, термостойкость и химическую устойчи­вость.

Щелочно-земельные оксиды вводят обычно по­средством углекислых солей. Так, оксид кальция вводят через мел или известняк, оксид магния — через магнезит или доломит,оксид свинца — посредством свинцового сурика или свинцового глета.

Оксиды кальция, магния, цинка увеличивают химическую устойчивость и термостойкость изделий. Оксиды бария, свинца и цинка повышают плотность, оптические свойства и поэтому применяются в производстве хрусталя. В производстве стекла широко используют горные щелочесодержащие породы, отходы горно-обогатительных комбинатов, цветной металлургии, домен­ные шлаки, в больших количествах — стекольный бой.

Вспомогательные материалы облегчают и ускоряют варку стекла, окрашивают и заглушают его. По назначению их под­разделяют на осветлители, обесцвечиватели, глушители, красите­ли, восстановители и окислители. [2]

Осветлители способствуют удалению из стекломассы газов, образующихся при разложении сырьевых материалов.

Обесцвечиватели  погашают или ослабляют нежела­тельные цветные оттенки.

Глушители (фториды и фосфаты) уменьшают прозрач­ность и обусловливают белую окраску стекла.

Красители придают стеклу нужный цвет. В качестве красителей используют оксиды или сульфиды тяжелых металлов. Окрашивание может происходить также за счет выделения в стекле коллоидных частиц свободных металлов (меди, золота, сурьмы).

В синий цвет стекло окрашивают закисью кобальта, в голу­бой — окисью меди, в зеленый — окисью хрома или ванадия, в фиолетовый — перекисью марганца, а розовый — селеном, в сире­невый — окисью неодима, в желтый — окисью церия, сернистым кадмием и др. Особо выделяют красные стекла — рубины: селе­новый, медный, золотой.

Производство стеклянных изделий состоит из обработки сырья, составления шихты, варки стекломассы, формования и отжига изделий, первичной и декоративной их обработки.

Обработка сырья сводится к очистке песка и других компо­нентов от нежелательных примесей, тонкому измельчению и про­сеиванию материалов.

Приготовление шихты, т. е. сухой смеси материалов, состоит в отвешивании компонентов согласно рецептуре и тщательном их перемешивании до полной однородности. Более прогрессивным методом является изготовление из шихты брикетов и гранул; при этом сохраняется однородность шихты, ускоряется варка.

Варку стекломассы из шихты осуществляют в ваннах и горш-ковых печах при максимальной температуре 1450—1550°С. В процессе варки происходят сложные физико-химические пре­вращения и взаимодействия сырьевых материалов с образовани­ем и плавлением силикатов и свободного кремнезема. С помощью осветлителей стекломассу освобождают от газовых включений,' тщательно перемешивают до достижения однородности по составу и вязкости.

При нарушениях режимов обработки сырья, приготовления шихты и варки образуются дефекты стекломассы в виде нежела­тельных цветных оттенков и посторонних включений — стекло­видных (свиль, шлир), газовых (пузырь, мошка), кристалличе­ских (камни). [1]

Формование изделий из вязкой стекломассы осуществляют разнообразными методами. Эта возможность связана с постепен­ным нарастанием вязкости стекла с понижением температуры и высоким поверхностным натяжением стекла, которое обеспечива­ет получение гладкой, блестящей поверхности изделий. Метод формования во многом определяет конфигурацию изделий, тол­щину стенки, приемы декорирования, окраску и поэтому является важным ассортиментным признаком и ценообразующим факто­ром.

Бытовые изделия изготовляют ручным и свободным выдувани­ем, механизированным выдуванием, прессованием, прессовыдуванием, многостадийным методом, моллированием (гнутьем), цент­робежной формовкой.

Ручное выдувание — с помощью стеклодувной трубки с использованием деревянных или металлических форм, в кото­рых при вращении заготовки (пульки) завершается формование. Этим методом получают изделия любых конфигураций и толщи­ны стенки с гладкой и блестящей поверхностью. Вырабатывают бесцветные, окрашенные в массе и накладные изделия (двух- и многослойные). В процессе выдувания можно украшать посуду различными приемами.

Свободное выдувание (в торговле — гутенская формовка) осуществляют также посредством стеклодувной труб­ки, но изделия формуют и окончательно отделывают в основном на воздухе. Изделия характеризуются сложностью форм, плавны­ми переходами частей, утолщенной стенкой. Декорируют их цвет­ными полосами, лентами, пузырями, налепами и т. п.

Механизированным выдуванием на автоматах (ВС-24, Р-24, ВМ-16, Р-28, ВР-24 и др.) изготовляют бесцветные изделия простых очертаний, в основном стаканы. [1]

Прессование изделий осуществляют на автоматиче­ских прессах в металлических формах под давлением сердечника. Изделия бесцветные или цветные имеют плоскую, цилиндриче­скую, коническую форму, расширяющуюся в верхней части. Тол­щина стенки более 3 мм. На поверхности можно заметить швы — место соединения частей разъемных форм. Некоторое однообра­зие прессованных изделий стремятся преодолеть за счет создания легкого рельефного узора на поверхности (фактурный пресс), прессования без верхнего кольца, позволяющего получить раз­ный у каждого изделия свободно сформированный край, сочета­ния прессования и гнутья (пресс-моллирование).

Прессовыдуванием на автоматах Г-28, ПМВ, ЛАМ-2 изготовляют стаканы и посуду сложных форм — графины, флако­ны и др. На автоматических линиях «Интергласс» прессовыдувани-ем вырабатывают рюмочные изделия. При этом чашу выдувают, а донышко и ножку прессуют и сваривают с чашей.

Другие методы формования менее распространены.

Возможные дефекты формования — кривизна изделий, несим­метричная приставка деталей, разнотолщинность стенки, склад­ки, морщины, царапины, мелкие трещины (посечки) поверхности и др.

При формовании ввиду низкой теплопроводности стекла, рез­кого и неравномерного охлаждения в изделиях возникают оста­точные напряжения, способные вызвать их самопроизвольное раз­рушение. Поэтому обязателен отжиг — термическая обработка, состоящая в нагревании изделий до 530—550 °С, выдерживании при этой температуре и последующем медленном охлаждении. При отжиге остаточные напряжения ослабляются до безопасной величины и равномерно распределяются по сечению изделий.

Первичные обработки заключаются в удалении колпачка из­делий после ручного выдувания, обработке края и дна изделий, притирке пробок к горлу графинов и флаконов. В прессованных изделиях проводят огневую полировку поверхности.

Декоративная обработка — это нанесение на изделия украше­ний (разделок) разного характера. Декор в большой мере опре­деляет эстетические достоинства посуды; он должен подчеркнуть прозрачность, блеск и игру света стекла, особенности формы из­делий и иметь самостоятельную художественную ценность. Де­кор — существенный признак ассортимента, один из главных ценообразующих факторов.

Разделки классифицируют по стадии нанесения (в горячем и холодном состоянии), видам, сложности.

Украшение выдувных изделий в горячем состоянии осуществляют путем нанесения стеклянных налепов, цветной крошки, лент, витых и путаных нитей, цветных пя­тен. Применяют разделку «кракле» — сеть мелких поверхностных трещин, образующихся при быстром охлаждении набора в воде или во влажных опилках. Особыми приемами создают в толще стекла рисунок из воздушных пузырьков, лент, нитей. Использу­ют разделку «под валик», создающую оптический эффект за счет волнообразной внутренней поверхности, образующейся при выду­вании заготовки в ребристой форме. Радужные пленки (ирризация) на поверхности изделий могут получаться при осаждении на горячем изделии солей хлористого олова, бария и др.; эти соли, разлагаясь, образуют прозрачные, блестящие ирризирующие пленки оксидов металлов. Своеобразные рисунки разной окраски и прозрачности получают при применении цинкосуль-фидного стекла. [2]

Декорирование выдувных изделий в горячем состоянии трудо­емко, но прекрасно выявляет свойства стекла, придает изделиям неповторимость и оригинальность.

Прессованные изделия украшают в основном за счет рисунка от пресс-формы.

Украшение изделий в холодном состоянии осуществляют посредством механической обработки (фигурное сошлифовывание), химической обработки (травление) и поверх­ностным декорированием с использованием силикатных красок, препаратов золота, люстров.

К разделкам, наносимым механическим способом, относят матовую ленту, номерную шлифовку, алмазную грань, плоскую грань, гравировку, пескоструйную обработку.

Матовая лента — это полоска шириной 4—5 мм. Номерная шлифовка — матовый поверхностный ри­сунок из круглых, овальных шлифов или насечек.

Алмазная грань — это рисунок из глубоких двухгран­ных бороздок, которые, сочетаясь между собой, образуют кусты, сетки, многоугольные камни, простые и многолучевые звезды и другие элементы. Рисунок наносят на ручных или автоматических станках с помощью абразивного круга с различным профилем края. После нарезания рисунка его полируют до полной прозрач­ности. Алмазная грань особенно эффектна на хрустальных изде­лиях, где хорошо выявляются блеск и игра света в гранях.

Плоская грань — это полированные плоскости различ­ной ширины вдоль контура изделий.

Гравировка — поверхностный матовый или реже свет­лый рисунок преимущественно растительного характера с тща­тельной проработкой деталей.

Пескоструйная обработка — матовый рисунок различной фактуры, образующийся при обработке стекла песком, который под давлением подают в вырезы трафарета.

Разделки, наносимые травлением, подразделяют на травление простое (гелиоширное), сложное (пантографное), глубокое (ху­дожественное). Для получения рисунка изделия покрывают сло­ем защитной мастики, на которой иглами машин или вручную наносят узор, обнажая стекло. Затем посуду погружают в ванну со смесью плавиковой и серной кислот, которые растворяют стек­ло по обнаженному узору на различную глубину.

Простое, или гелиоширное, травление — это углубленный прозрачный геометрический рисунок в виде прямых, кривых, ломаных линий.

Сложное, или пантографное, травление пред­ставляет собой линейный углубленный рисунок, но более сложно­го, часто растительного характера.

Глубокое, или художественное, травление — это рельефный рисунок в основном растительного сюжета на двухслойном стекле. За счет разной глубины травления цветного стекла образуется выпуклый узор разной интенсивности окраски. Разделка весьма трудоемка. [1]

Поверхностное декорирование силикатными красками, препа­ратами золота, люстрами — это живопись, нанесение лент (ши­риной 4—10 мм), отводок (1—3 мм), усиков (до 1 мм), перевод­ных картинок (декалькомания), фотоизображений и др. Рисунки закрепляют обжигом при температуре 550—600 °С.

Разрабатывают новые методы украшений — плазменное на­пыление металлов, стеклопорошков, фотохимическое гравирова­ние и др.

Производственный процесс завершается приемочным контро­лем и маркировкой изделий. Выдувные, прессовыдувные изделия маркируют наклеиванием бумажной этикетки с указанием товар­ного знака завода, номера стандарта, сорта (хрустальных выдув­ных), группы разделки, цены. Прессованные изделия маркируют оттиском необходимых данных на дне изделий при формовке.