Стеклянные товары. Краткая технология производства стеклоизделий

Стеклянные товары. Краткая технология производства стеклоизделий 

Технологический процесс  производства стеклянных изделий подразделяется на следующие основные этапы: приготовление  стекломассы, варка стекломассы, выработка  изделий, отжиг, обработка и разделка стеклянных изделий. 

Приготовление стекломассы  состоит из подготовки сырьевых материалов, составления шихты и варки  стекла. 

Сырьевые материалы, применяемые для производства различных  видов стекол, с некоторой условностью  подразделяют на две группы: основные, или стеклообразующие, и вспомогательные. 

К стеклообразующим материалам относятся кремнезем, борный ангидрит, оксид алюминия, сульфат  натрия, сода, поташ, известняк, доломит, свинцовый сурик и глет, витерит  и оксид цинка. 

К вспомогательным  материалам относятся осветлители, обесцвечиватели, красители, глушители, окислители и восстановители, ускорители варки. 

Осветлители способствуют освобождению стекломассы от крупных  и мелких пузырей, придают ей однородность. Осветлителями являются сульфат  натрия, трехокись мышьяка и селитры. 

Обесцвечиватели служат для понижения или удаления цветных  оттенков стекла. В качестве обесцвечивателей применяют трехокись мышьяка, селитру, сульфат, хлористый натрий, оксид  сурьмы и др. 

Красители добавляют  в процессе варки стекла для окрашивания  его в определенный цвет. Различают  окрашивание стекла молекулярными  красителями (оксиды тяжелых и легких металлов) и коллоидно-дисперсионными красителями (соединения золота, серебра, меди, селена, сурьмы). 

Глушители применяют  для придания стеклу непрозрачности. Это фтористые, фосфорнокислые соединения, соединения олова и сурьмы. Глушители  окрашивают стекло в белый цвет. 

Окислители и восстановители добавляют при варке цветных  стекол для создания окислительной  и восстановительной среды. К  ним относятся натриевая и  калиевая селитры, трехокисный мышьяк, углерод, винный камень, двуххлористое  олово. 

Ускорители варки  способствуют ускорению варки стекла (фтористые соединения, борный ангидрид, алюминийные соли). 

Все сырьевые материалы, необходимые для производства стекла, подвергают обработке. Кварцевый песок  обогащают, т. е. понижают в нем содержание железа, других примесей. Затем песок, соду, селитру сушат, доломит, мел, известняк  измельчают и просеивают через сита — вибраторы. После подготовки сырьевых материалов приступают к составлению  шихты. 

Шихтой называют смесь сырьевых материалов в заданной пропорции. Для ускорения процесса варки в состав шихты добавляют 25-30% стеклобоя (того же состава). Исходные материалы тщательно перемешиваются и направляются в стекловаренные печи для варки стекла. 

К основным способам выработки посуды бытового назначения относятся: выдувание, прессование, прессовыдувание  и центробежное литье. 

Выдувной способ выработки может быть ручным (для  изделий сложных форм) и механизированным. При ручном способе используют металлические  трубки-самодувки, в которые воздух подается специальным резиновым  баллоном. Разогретый конец трубки опускают в стекломассу, которая  прилипает к нагретому металлу. На трубку навивают определенное количество стекла, выравнивают его на металлическом  столе, после чего раздувают в  небольшой пузырек "баночку", из которой окончательно выдувают изделия  в металлической разъемной форме. 

Механизированный  способ выдувания с помощью вакуумного автомата применяют для стаканов. 

Прессование — более  простой способ выработки изделий, чем выдувание. Процесс прессования  состоит в следующем: определенная весовая капля стекломассы подается в форму (матрицу), в которую опускают пуансон, оказывающий при своем  движении давление на стекломассу, последняя  заполняет пространство между формой и пуансоном. Изделия прессуют на ручных, полуавтоматических и автоматических прессах. 

Прессовыдувной способ изготовления изделий осуществляется в два приема: вначале выпрессовывают заготовку и отделывают края изделия, а затем заготовку выдувают сжатым воздухом до заданных размеров. Выработка  этих изделий производится на автоматических машинах. 

После того как изделие  изготовлено, его направляют на отжиг. Процесс отжига для стеклоизделий  бытового назначения заключается в  их нагревании и выдерживании при  температуре 530-580°С. Затем изделия  охлаждаются до комнатной температуры. 

К обработке изделий  относится отделение колпаков у  выдувных изделий, обработка края и  дна изделия. 

На основную массу  стеклянной выдувной посуды наносят  украшения, т. е. производится их разделка. Изделия украшают или в процессе их выработки (в горячем состоянии), или когда они готовы (в холодном состоянии).

Украшения, наносимые  на стеклоизделия в процессе их выработки (в горячем состоянии) 

Цветное стекло получают при добавлении красителей в стекломассу. 

Изделия с нацветом изготавливают из одного слоя стекла и покрывают одним или двумя  слоями интенсивно окрашенного стекла. 

Украшение под мрамор получают в процессе варки молочного  стекла, к которому добавляют молотое  неразмешанное цветное стекло, за счет чего создается впечатление  прожилок в мраморе. Аналогичным  способом украшают стеклянные изделия  под малахит. 

Украшение стеклотканями  считается перспективным видом  декора изделий. Стеклоткань определенного  размера накладывают на почти  готовое изделие, ткань сплавляют  с поверхностью стекла, а изделие  довыдувают. 

Украшение цветной  насыпью заключается в следующем: разогретую заготовку прокатывают  на столе по насыпанному измельченному  цветному стеклу, которое обволакивает заготовку и приплавляется к  ее поверхности, после этого заготовку  еще раз разогревают. 

Гутенская работа характерна для изделий, изготавливаемых выдуванием без формы. По замыслу художника  поверхность изделия может иметь  углубления, выпуклости и прилепы. 

Украшение "кракле" получают в том случае, когда заготовку  опускают в холодную воду, затем  разогревают ее в печи и довыдувают. Поверхность изделия при этом покрывается маленькими и крупными трещинами, создающими своеобразный узор. 

Украшение филигранью или витьем придают изделию ажурность, имеет вид двух или трех цветных  спиралевидных нитей. 

Люстры получают путем нанесения на поверхность  изделий растворов органических соединений металлов в органических растворителях и последующего обжига. При обжиге растворители выгорают, а пленка металлов или их оксидов  закрепляется на поверхности. 

Поверхность изделий  с разделкой "ирризация" имеет  радужные переливы. Изделия нагревают  в муфельной печи в атмосфере  паров смеси хлористого олова, азотнокислого  стронция и хлорного бария, которые, оседая на поверхности изделия, прочно соединяются с ней и придают  различные оттенки с переливами (напоминают перламутр).

Украшения, наносимые  на готовые изделия (в холодном состоянии) 

Все украшения, наносимые  на готовые изделия (в холодном состоянии), выполняются механическим, химическим способами и живописью. 

Механическим способом на изделия наносят матовую ленту, номерную шлифовку, алмазную грань, гравировку, прямую широкую грань. 

Матовая лента —  это самый несложный вид украшения. К поверхности изделия прижимают  металлическую полоску, под которую  подают песок с водой; песчинки царапают стекло, и получается матовая полоска. 

Номерная шлифовка представляет собой рисунок в  виде ямок, желобков, соединенных наклонными прорезями. Наносится рисунок с  помощью песчаных, корундовых и наждачных  кругов. 

Алмазная грань  — это резьба на стекле. Рисунки  состоят из глубоких прорезей и канавок  трехгранной формы, образующих сложный  геометрический узор. Алмазная грань  наносится с помощью корундовых и электрокорундовых одно- и многожальных кругов, заточенных под определенным углом. Затем изделие полируют. 

Гравировка —  рисунок плоский, без больших  углублений, матовый, чаще растительной тематики; наносят рисунок с помощью  медных или алундовых дисков разных диаметров. 

Прямая широкая  грань является одной из разновидностей гранения. Наносят ее на изделия  чугунными или песчаными шайбами. 

Химическим способом на изделия наносят травления: простое, сложное (пантограф) и глубокое. 

Простое и сложное  травление выполняется следующим  образом: изделие покрывают мастикой, состоящей из воска, парафина, канифоли и скипидара, затем с помощью  тонкой иглы вычерчивают в ней  рисунок, после этого обнаженную поверхность стекла подвергают травлению  в ванне плавиковой кислотой. Для  простого травления характерен несложный  рисунок, более сложный рисунок  наносят на пантографических машинах (сложное травление). 

Глубокое травление  — выполняется на двух-, трехслойном  стекле вручную кисточкой. Путем  многократной обработки плавиковой кислотой на поверхности изделия  получается рельефный рисунок. 

Живописные рисунки  наносятся ручным и полуавтоматическим способом красками, 12%-ным раствором  золота, эмалями, люстрами с последующим  обжигом при температуре 580-600°С.

Химический состав и свойства стекла 

Для посуды применяется  известково-натриево-калиевое, свинцово-калиевое и боросиликатное стекло. 

Ориентировочный состав стекла выражается "нормальной формулой стекла" R2O · RO · 6SiO2, представляющей собой трисиликат, причем под R2О  подразумеваются одновалентные  оксиды Nа2О, Ка2О; RО — двухвалентные  СаО, МgО, РbО и др., наряду с оксидами кремния в состав стекла входят Аl2О3, Fе2О3 и др. В наиболее распространенных составах стекол одновалентных оксидов  содержится 14-16%; двухвалентных — 11-12% и кремнезема — 71-75%. 

Различают химические и физические свойства стекла. 

К химическим свойствам  относится химическая устойчивость стекла, т. е. его способность противостоять  разрушающему действию различных сред и реагентов. Стекло относится к  химически устойчивым материалам. 

Физические свойства стекла: вязкость, плотность, прочность, хрупкость, твердость, термостойкость и др. Вязкость для каждого типа стекла при определенной температуре  является константой. Плотность различных  стекол колеблется от 2,2 до 6,0 (Мг/м³). Известково-натриевое  стекло имеет плотность 2,5, а хрусталь около 3,0 и выше. 

Прочность стекла при  растяжении небольшая — от 35 до 90 Мн/м², а при сжатии — от 500 до 2000 Мн/м². Хрупкость — свойства стекла разрушаться под действием ударной  нагрузки без пластической деформации. Стекло обладает повышенной хрупкостью, оксиды МgО и Аl2О3 понижают ее. Твердость  — способность стекла сопротивляться проникновению в него другого  тела. По минералогической шкале твердость  стекла 4,5-7,5. 

Теплопроводность  стекла очень мала и колеблется от 0,7 до 1,34 вт/м·град. Термическое расширение стекла характеризуется коэффициентом  линейного расширения, который для  различных стекол колеблется от 5,8·10-7 до 151·10-7, у многих стекол массового  применения он равен 100·10-7. Термическая  устойчивость — способность стекла выдерживать без разрушения резкие перемены температур. 

Из оптических свойств  стекла основными являются прозрачность и показатель преломления стекла. Прозрачность стекла зависит от химического  состава стекла и от присутствия  в нем оксидов железа. Показатель преломления стекол различного состава  колеблется от 1,475 до 1,96; для обыкновенного  стекла он составляет 1,5, для хрусталя — 1,55 и выше.

Классификация и  ассортимент стеклянных товаров 

Бытовые стеклянные изделия классифицируют по основным признакам: назначению, способу выработки, виду стекла, цвету, размерам, способу  нанесения разделки, комплектности  и др. 

По назначению бытовые  стеклянные изделия делят на пять групп: бытовая посуда; художественные изделия; хозяйственная посуда, кухонная посуда; ламповые изделия. 

По способу выработки  бытовые стеклянные изделия делят  на выдувные, прессованные, прессовыдувные и изготовленные центробежным литьем. 

По виду стекла изделия  бывают натриево-калиево-известковые (обыкновенные), калиево-свинцовые (хрусталь) и боросиликатные (жаростойкие).