Облагораживание стекла - Бахтин С., Поспихал В.

$9. Получение стекла \$

3. Получение слоев, повышающих светопроницаемость

4. Декорирование стекла цветными протравами

$2. Декоративные \$

Author: Бахтин С. Поспихал В.

Tags: стекольная промышленность керамическая промышленность промышленность вяжущих искусство материаловедение производство стекла

Year: 1970

Similar

Обработка оптического стекла

Шлифование и полирование стекла и стеклоизделий

Справочник молодого рабочего по производству и обработке стекла и стеклоизделий

Технология художественной керамики

Text

INZ STANISLAV BACHTIK
VLASTIMIL POSPICHAL
zuslechTovani
SKLA

STATNI NAKLADATELSTVf TECHNICKE LITERATURY
PRAHA 1964
СТАНИСЛАВ БАХТИК “
ВЛАСТИМИЛ ПОС ПИХАЛ
СВЕРЕНО
С ИНВЕНТАРЕМ
20/? Г.
ОБЛАГОРАЖИВАНИЕ
СТЕКЛА
Перевод с чешского
канд техн, наук ГМ. Матвеева
Отдел научной
литературы
библиотека
Пермско а полите^.1
ничегкого иненст
научная библиотека ПГТУ
1ИНШ11
2000417730
ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ
МОСКВА 1970
УДК 666.28
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
Красота и богатство чешского стекла — плод ис-
кусного мастерства, фантазии и эстетического чутья
стеклоделов — давно признаны далеко за пределами Че-
хословакии. Секрет такого признания наряду с высоким
качеством стекла объясняется прежде всего исключи-
тельно высоким мастерством обработки и отделки стекла.
В этом смысле чехословацкое стеклоделие находится на
уровне мировых стандартов и зачастую опережает их.
Вот почему книги чехословацких специалистов по стек-
лу всегда привлекают внимание их коллег в других стра-
нах мира.
Появление оригинальной книги Станислава Бахтина и
Властимила Поспихала, целиком посвященной методам
обработки и отделки стекла, тем ботее вызывает несом-
ненный интерес, так как до сих пор в мировой литературе
не было ни одной книги, специально посвященной вопро-
сам обработки стекла.
Авторам удалось собрать, систематизировать, обос-
новать и подробно описать разнообразные методы обра-
ботки всех видов декорированного, хозяйственного, сор-
тового стекла, а также бижутерии. В книгу включены не
только распространенные, но и мало известные способы
обработки и отделки стекла, которые могут быть с успе-
хом применены в производственной практике.
Достоинством книги является систематичность, яс-
ность и логичность изложения, а также наличие много-
численных рецептов и составов. Книга хорошо иллюстри-
рована. Переводчик стремился придерживаться оригина-
ла и дать наиболее точный перевод технических терминов
и выражений. В текст перевода существенных изменений
не вносилось, были исключены лишь некоторые рисунки.
3-14—11
T. пл. 69 г. Хе 204
ПРЕДИСЛОВИЕ
Производство сортового стекла и его отделка
были развиты в Чехии с незапамятных времен настолько
широко, что сделали известным чешское стекло во всем
мире. Многочисленные разновидности техники производ-
ства и отделки стекла до сих пор весьма распростране-
ны. Существуют, однако, способы, которыми пользуются
лишь отдельные мастера или которые уже не применя-
ются постоянно, хотя они во многих случаях могли бы
быть пригодными для декорирования чешского стекла
в его современном понимании.
История нас учит, что многие способы отделки и ук-
рашения стекла, которые были распространены в опреде-
ленный период, на время полностью исчезали и появля-
лась необходимость по истечении более или менее корот-
кого срока их снова «открывать». Поэтому весьма целе-
сообразно описание некоторых методов издать отдель-
ной книгой с тем, чтобы сохранить их на будущее. Это
тем более важно, что существование такого совершенного
производства, каким бесспорно является чешское худо-
жественное стекло, тесно связано с умением, сноровкой
и знанием работников, которые создают эти изделия. На-
ше молодое поколение, которое сейчас учится и приоб-
ретает опыт, может исходить только из того, что про-
изводится в настоящее время и что временно является
«мировой модой». Поэтому тем более необходимо, чтобы
наши стекольщики, декораторы и техники имели в своем
распоряжении книжное пособие, в котором они смогли
бы ознакомиться с практическим опытом и научно-техни-
ческими данными. Последние могли бы явиться основой
для дальнейшей творческой работы в области производ-
ства и отделки стекла, особенно сортового и художест-
венного.
Все это и было главными причинами того, почему мы
стремились получить от специалистов, имеющих бога-
тую практику, опыт и широкий кругозор, книгу на эту
тему. И хотя практически невозможно в книге подобного
рода собрать все методы отделки стекла, которые ис-
пользовались ранее или применяются в настоящее время,
по нашему мнению, предлагаемая книга хорошо выпол-
нит основное свое назначение: дать нашим технологам
и остальным работникам, занимающимся стеклом, сти-
мулы для использования в их дальнейшей творческой
работе, с тем чтобы производились новые эстетически и
со вкусом оформленные изделия. Пусть эти изделия своей
красотой приносят радость широким слоям нашего наро-
да, а также каждому за границей, кто купит чешское
стекло.
Проф. Л1. Фандерлик,
ВВЕДЕНИЕ
Наше стеклоделие, славящееся в течение несколь-
ких веков во всем мире красотой и техническим совер-
шенством своих изделий, и в настоящее время характе-
ризуется широким диапазоном изделий, особенно для де-
корированного стекла.
Большое разнообразие и богатство техники отделки
выросло из работ целых поколении тысяч неизвестных и
позабытых людей, сроднившихся со стеклом и познавших
его красоту. Эти люди во многих случаях были пионера-
ми новых способов, хотя они и не имели начального об-
разования, но достигали таких результатов, которые
и сегодня вызывают удивление и восхищение.
Заслуживают признания также и те, кто познакомил-
ся с новыми методами в других производственных отрас-
лях и приспособил их к стеклу (например, применение
пескоструйной техники). Наши стеклоделы перенимали
также методы обработки от нашей развитой камнсобра-
батывающеи промышленности (например, гравирование
стекла).
Однако еще более удивительным является несомненно
наибольшее опережение мирового уровня развития, кото-
рого достигло наше стеклоделие в оформлении поверх-
ности стекла и нанесении тонких слоев с различными фи-
зическими и химическими свойствами. Естественно по-
этому именно этим уникальным процессам было уделено
особое внимание хотя бы потому, что в них скрываются
новые еще неоцененные возможности развития.
Почти всем разновидностям техники облагоражива-
ния стекла постепенно было дано теоретическое объясне-
ние лишь за последние 50 лет в связи с развитием химии
и физики, многие из них не получили такого исчерпыва-
7
ющего объяснения и до сих пор. Только благодаря по-
знанию химических, физических и физико-химических ос-
нов развивались, совершенствовались и распространя-
лись на новые виды стекла методы обработки и отделки
стекла. В свою очередь эти методы имеют чрезвычайно
большое значение для производства новых видов техни-
ческих стекол. Только систематическая исследователь-
ская и экспериментальная работа на основе научных
знаний, развитие высшего и специального образования
дали возможность стекольной промышленности достиг-
нуть современного уровня обработки и декорирования
стекла. Под понятием облагораживание стекла подразу-
мевают так называемую первичную рафинацию в гутте,
т. е. необходимую обработку «сырого» изделия после
процесса отжига, и декорирование (отделку) или какую-
либо другую обработку различных видов стекла: поло-
го, тарного, листового, технического и бижутерии. Так,
например, серебряная цветная протрава, известная уже
в XI в. при росписи окон храмов, была открыта вновь
в начале прошлого века для декорированного стекла.
В настоящее время, после того как была выявлена чрез-
вычайно высокая устойчивость такой протравы, се ис-
пользуют для химически устойчивых технических стекол.
Декоративные медальоны, изготовленные в половине
прошлого века в Златне (Словакия), в настоящее время
имеют аналогию в стеклянных фильтрах для лаборатор-
ного стекла. Первоначальное травление декоративного
стекла во времена Рудольфа II имеет сегодня аналогию
в травлении шкал полярографов или измерительных при-
боров, а также мерного стекла и шкал термометров. Та-
ким образом, разработанные в Чехословакии методы
облагораживания стекла только значительно позднее
приобрели всемирную известность в результате их приме-
нения при производстве технических стекол.
В книге, посвященной облагораживанию стекла, мы
стремились описать методы обработки и отделки стекла,
которые применяются для всех видов стекол: декора-
тивного, сортового и тарного, листового, технического
и бижутерии. Ни в Чехословакии, ни за границей до сих
пор подобной книги не было издано. Существующая ли-
тература ограничивалась лишь описанием нескольких
наиболее употребительных методов отделки без объясне-
ния теоретических основ протекающих процессов. В этой
книге описаны известные в настоящее время способы об-
8
работки и отделки стекла, включая и менее распростра-
ненные, которые, однако, при соответствующем решении
могут быть с успехом использованы в промышленности
(например, электрическое гравирование). Кроме того,
описаны также и методы, мало известные среди специа-
листов-стекольщиков. К таким методам следует отнести
некоторые виды травления и печати.
Для массового серийного производства большое зна-
чение имеет техника воспроизводства, позволяющая ме-
ханизировать и автоматизировать производство. Вопрос
этот заслуживает особого внимания и, учитывая ограни-
ченный объем нашей книги, будет рассмотрен отдельно.
Вопросы техники безопасности в книге рассматрива-
ются при описании процессов, где чаще всего встречают-
ся несчастные случаи и профессиональные болезни.
Большинство из описанных методов облагораживания
стекла опирается на долголетнюю практику и собствен-
ные работы авторов в этой области. Большой опыт был
приобретен при проведении лабораторных занятий, реа-
лизации собственных экспериментов авторов, использо-
вании материалов специальных работ учащихся индуст-
риального техникума в Новом Боре, а также в резуль-
тате сотрудничества со многими стекольными заводами.
Свой вклад внесли и богатые коллекции вышеуказанного
техникума, собранные после 1945 г.
Большое разнообразие тематики, с одной стороны,
и ограниченный объем книги, с другой, обусловили ряд
недостатков, в которых мы полностью отдаем себе отчет.
Несмотря па это, мы верим, что книга будет хорошим
руководством для дальнейшей творческой работы, ин-
спиратором не одного рационализаторского предложе-
ния, поведет к более широкому использованию техники
облагораживания стекла и тем самым окажет содействие
развитию производства стекла в Чехословакии.
В заключение мы благодарим всех работников сте-
кольных заводов и всех тех, кто в любой форме внес свой
вклад в написание этой книги, и особенно проф. М. Фан-
дерлика из Государственного научно-исследовательского
института стекла в Градец-Кралове, инж. Э. Пршигоду,
руководителя исследовательского Общества химической
и металлургической промышленности на заводе Роудницэ
и инж. И. Дракслера от Объединения предприятий яб-
лонецкой бижутерии в Яблонце над Нисой, за ценные за-
мечания и указания.
9
Глава первая
МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТЕКЛА
Под механической обработкой стекла подразуме-
вают самые разнообразные способы отделки поверхности
стекла либо всего изделия в целом. Наиболее старинным
и наиболее распространенным способом обработки явля-
ется шлифование свободным абразивом, наиболее совре-
менным способом — при помощи шлифовальных кругов
(огранка, сошлифовка, гравирование). В пескоструйных
аппаратах или установках, работающих при помощи уль-
тразвука, свободные зерна абразивного материала дей-
ствуют перпендикулярно к стенкам изделия. При ока-
тывании поверхность мелких изделий сошлифовывается
свободным абразивом или же подвергается взаимному
отиранию и обиванию. В некоторых случаях заметное
воздействие оказывают химические факторы (полирова-
ние, нанесение «мороза») или тепловая обработка (элект-
рические гравирование и полирование).
1. ШЛИФОВАНИЕ
Шлифованием называют механический процесс
снятия слоя стекла свободным или связанным абразив-
ным материалом при помощи боковой поверхности шли-
фовального круга, вращающегося около вертикальной
оси, или же при помощи периферии шлифовального кру-
га, вращающегося около горизонтальной оси. Шлифо-
вальная поверхность может быть как плоской, так и дру-
гой формы. В более широком смысле этого слова под по-
нятием шлифование подразумевается шлифование и по-
лирование, поскольку последнее является процессом, за-
канчивающим процесс шлифования, и только в исключи-
10
тельных случаях отшлифованные поверхности оставляют
неполированными, матовыми. Однако с точки зрения
физической химии оба процесса отличаются друг от
друга.
Шлифование стекла находит широкое применение в
производстве листового, оптического и декорированного
полого стекла, а также при изготовлении бижутерии. Для
технических стекол особую группу составляет притироч-
ное шлифование. Вспомогательной работой является
шлифование неровных краев и поверхностей полых из-
делий всех видов технических и декорированного стекол.
Эта работа относится к так называемой рафинации в гут-
те совместно с отколкой головок и полированием огнем
сошлифованных краев.
На процесс шлифования оказывают влияние такие
факторы, как свойства и количество абразивного мате-
риала, механические свойства стекла, время и давление
при шлифовании. Для абразивного материала решающую
роль играют его твердость, прочность и хрупкость, форма
и величина зерен, а также зерновой состав и жидкость,
которую используют для приготовления суспензии. Меха-
нические свойства стекла определяются составом.
Если шлифование ведут при помощи гладкой боковой
поверхности шлифовального круга, то такой процесс по-
лучил название шлифования или сошлифования. Шлифо-
вание по периметру шлифовальными кругами различно-
го профиля при образовании прорезов называют гране-
нием или огранкой. Устройства, при помощи которых
шлифуется стекло, получили название шлифовальных
станков как для шлифования ровной поверхности, так и
для гранения. Рабочего, обслуживающего шлифоваль-
ный станок, называют шлифовальщиком, шлифовщиком
или шлифовальщиком-алмазчиком. Рабочие помещения,
где происходит шлифование, называют шлифовальными
цехами. Узкую специализацию — плоскую сошлифовку
полого стекла —называют огранкой, рабочий в этом слу-
чае называется гранильщиком.
Абразивные материалы
Абразивные материалы разделяют на природные
(кварцевый песок, наждак, природный корунд, алмаз и
др.) и искусственные (карбид кремния, электрокорунд).
Зерна абразивного материала должны быть остро-
гранными и различного размера, с тем чтобы при шлифо-
11
вании зерна могли перекатываться. Зерна продольной
формы не перекатываются, а двигаются по поверхности,
в результате чего образуются слишком глубокие бо-
роздки.
Зерна абразива при шлифовании изнашиваются в ре-
зультате измельчения и крошения. Однако обломки зе-
рен, образовавшиеся при крошении, снова имеют острые
грани. Эти обломки и кромки после классификации уже
использованных абразивных материалов по группам с
одинаковой величиной зерна могут быть рационально
использованы.
Абразивные материалы в большинстве случаев клас-
сифицируются путем седиментации. При этом использо-
ванный абразив тщательно распределяют перемешива-
нием в воде, после чего подвергают седиментации. По-
скольку все виды абразивных материалов имеют больший
удельный вее (песок 2,65, электрокорунд 4,14, карбид
кремния 5,01), чем обычные стекла, а частицы стекла
имеют меньшие размеры, то в первую очередь осаждают-
ся зерна абразивного материала.
Раньше изделия шлифовали природными абразивны-
ми материалами-—кварцевым песком и наждаком. Одна-
ко загрязненные неоднородные и слишком мягкие при-
родные абразивные материалы не могли удовлетворить
повышенные требования к качеству отшлифованной по-
верхности и скорости шлифования.
Искусственные абразивы, такие как карбид кремния и
электрокорунд, намного эффективней. Производитель-
ность при их применении на 50—100% выше, чем природ-
ных абразивных материалов.
Природные абразивные материалы. Кварцевый песок
(твердость по шкале Мооса 7) является наиболее старым
из известных абразивных материалов. Его твердость
немного более, чем твердость стекла (по шкале Мооса
6—7).
Песчаник как связанный абразивный материал в на-
стоящее время применяют уже мало. Его недостатком
является небольшая и неоднородная твердость. Шлифо-
вальные круги из песчаника вырезают из целого камня.
В настоящее время круги из песчаника заменяют круга-
ми из электрокорунда, которые увеличивают производи-
тельность на 50%.
Наждак имеет твердость по шкале Мооса 8—9 и со-
держит до 60% А12О3. Наждак высокого качества встре-
12
чается в виде слоев толщиной 6—10 м на острове Нак-
сос (Греция).
Природный корунд имеет твердость по шкале Мооса 9
и содержит 95% А12О3. Как правило, природный корунд
загрязнен и окрашен примесями окислов металлов. Ко-
рунд обогащают дроблением, очисткой и классификацией
по величине зерен.
Алмаз имеет твердость по шкале Мооса 10 и представ-
ляет собой химически чистый углерод. При 1000° С алмаз
сгорает. Алмаз весьма редкий материал и в связи с этим
дорого стоит. Поэтому его применяют в виде порошка, из
которого изготовляют алмазные пилы для резания стек-
ла, режущий стекольный инструмент, а также непосред-
ственно для шлифования драгоценных и синтетических
камней.
Искусственные абразивные материалы. Карбид крем-
ния имеет твердость по шкале Мооса 8—9,5 и плотность
5 г]см3. Карбид кремния получают в электрических пе-
чах сопротивления из тонкого кварцевого песка и кокса
по реакции
SiO2 + ЗС = SiC + 2СО.
Печи имеют мощность 750—2500 кет при напряжении
от 75 до 210 в. Температура в них достигает 2000° С. При
охлаждении печи образуются тонкие хрупкие пластинча-
тые кристаллы кубической системы. После охлаждения
продукт измельчают, освобождают от железа (электро-
магнитом и отмывкой в серной кислоте) и промывают
водой. Очищенную смесь классифицируют на ситах. Бо-
лее тонкие фракции классифицируются отмучиванием и
аэросепарацией. Чистый карбид кремния бесцветный,
менее чистый окрашен в серый или серо-зеленый цвет.
В ЧССР карбид кремния выпускают под маркой кар-
борунд.
Искусственный корунд — электрокорунд — имеет твер-
дость по шкале Мооса 9, плотность 4 ejcM3, кристаллизу-
ется в кубической системе. Он менее тверд, чем карбид
кремния, но зато более стойкий.
Диски на основе искусственного корунда, изготовля-
емые в ЧССР, имеют товарный знак Электрит.
Оба вышеупомянутых абразива можно использовать
либо в виде свободных зерен, либо в виде изготовляемых
из них шлифовальных кругов. Зерновой состав искусст-
венных абразивных материалов характеризуется количе-
13
ством отверстий сита, приходящихся на длину одного
английского дюйма *.
Фракции более тонкие (меньше 0,06 леи), получаемые
отмучиванием, характеризуются временем (в мин), в те-
чение которого они седиментируются в столбике воды вы-
сотой 20 см. Например, фракция, сответствующая числу
отверстий на дюйм 400, седиментируется за 10 мин,
500 — за 30 мин и 600 — за 50 мин.
Полировочные материалы
Наименьший размер зерен абразивных материа-
лов, применяемых для шлифования стекла, составляет
около 0,005 мм (средний диаметр). В противоположность
этому средний диаметр зерен полировочных материалов
составляет 0,001 мм и даже еще меньше.
Полировочные материалы применяют как естествен-
ные (песочный шлам, пемза, инфузорная земля), так и
искусственные (крокус и чернь, оловянная зола, препара-
ты церия).
Песочный шлам. При классификации песка седимен-
тацией последними осаждаются наиболее тонкие частицы
песка и стеклянной пыли. Последняя фракция раньше ис-
пользовалась в качестве единственного полировочного
средства.
Шлифовальщики сами приготовляли песочный шлам.
В настоящее время вместо этого шлама применяют пем-
зу. Она более мягка и позволяет легче регулировать рав-
номерность зернового состава.
Пемза представляет собой стеклообразную пену вул-
канической лавы и имеет твердость по Моосу 5—6. Пем-
за образуется при застывании изверженных горных по-
род, из которых при этом выделяются газы. Главными
компонентами пемзы являются SiO2 и А12О3. Для поли-
рования пемзу измельчают и классифицируют по зерно-
вому составу и твердости, так как она содержит примеси
более твердых компонентов. Пемзу используют главным
образом для полирования полого стекла.
Инфузорную землю называют также трепелом, кото-
рый представляет собой осадившиеся и сцементировав-
шиеся кремнеземистые остатки третичных одноклеточных
1 1 англ, дюйм = 2,54 см.
14
водорослей диатомитов. Он, как правило, окрашен в жел-
тый цвет соединениями железа. Подготавливают его
к употреблению помолом. Трепел придает стеклу хоро-
ший блеск.
Полировальный крокус по химическому составу пред-
ставляет Fe2O3. Крокус окрашен в темно-красный (иног-
да коричнево-красный) цвет. Его изготовляют из различ-
ных сырьевых материалов: помолом естественного гема-
тита (кровавика), путем обжига и помола бурого желез-
няка (лимонита) или болотной руды, из колчеданных
огарков и, наконец, путем обжига железного купороса
(крокус высокого качества).
Качество полировального крокуса и возможности его
применения зависят от вида сырьевого материала, из
которого его получают, и от способа получения. Крокус
используют для полирования листового стекла, а также
оптического стекла и бижутерии, т. е. во всех тех случа-
ях, где полирование осуществляется одним рабочим про-
цессом.
Полировальная чернь, так называемый черный кро-
кус, Fe3O4, получается как отход при производстве ани-
лина восстановлением из нитробензола. Восстановитель-
ным агентом в этом случае являются чугунные опилки,
которые восстанавливают нитробензол и осаждаются в
виде черного шлама на дне реакционных сосудов. Этот
шлам отмывают от остатков анилина, отмучивают в сто-
ячей воде, фильтруют и сушат. Черный крокус употреб-
ляют для машинного полирования шлифовальных
камней.
Оловянная зола представляет собой окись олова, по-
лучаемую сжиганием олова. Применение оловянной зо-
лы гарантирует изделиям хороший блеск.
Препараты церия содержат главным образом окись
церия СеО2 с меньшими примесями других окислов ред-
ких земель (La2O3, Nd2O3, Рг2О3). Вследствие высокой
стоимости препараты церия употребляются при полиро-
вании уникальных изделий. Из всех полировальных ма-
териалов препараты церия дают наилучший блеск и об-
ладают полирующим действием, в 2—2,5 раза превыша-
ющим действие полировального крокуса. Одним из пре-
паратов, ввозимым из СССР, является полирит. Анало-
гичный препарат чехословацкого производства имеет
марку Cerka Р.
15
Технологические процессы
Технологические процессы выбирают с таким рас-
четом, чтобы за определенный отрезок времени было сня-
то максимально возможное количество стекла и чтобы
поверхность изделия была бы наилучшим образом под-
готовлена к полированию — была бы гладкой и свобод-
ной от всех бороздок и трещин.
Для быстрого снятия стекла наиболее пригоден аб-
разивный материал с грубым зерном, а для подготовки
поверхности к полированию требуется тонкозернистый
абразивный материал. Поэтому не остается ничего ино-
го, как выбрать минимально два технологических про-
цесса— с использованием грубо- и тонкозернистого абра-
зивного материала.
При шлифовании поверхности площадью 80 лг2, нару-
шенной лишь незначительными заполненными гипсом
швами, для достижения определенного давления необ-
ходимо приложение зачительно большей силы, чем для
достижения такого же давления при шлифовании малых
поверхностей драгоценных камней площадью не более
50 мм2. Поэтому малые поверхности шлифуются несрав-
ненно быстрее и весь технологический процесс сильно
отличается от технологического процесса шлифования
больших поверхностей. Скорость шлифования на боль-
шой поверхности увеличивают путем применения более
грубозернистых абразивных материалов. Образовавшие-
ся при этом глубокие рытвины затем устраняют шлифо-
ванием более тонким абразивным материалом. Для ма-
лых поверхностей, наоборот, достаточны шлифовальные
круги с тонкозернистым абразивом, которые сошлифовы-
вают такую поверхность достаточно быстро.
Шлифование листового стекла
С развитием автомобильной промышленности в
40-х годах XX в. возрос спрос на листовое стекло с глад-
кой отшлифованной поверхностью. В этой связи изыски-
вались не только способы ускорения процесса шлифова-
ния, но и как сделать более экономически выгодным мед-
ленное производство дорогого шлифованного стекла.
Имевшийся опыт оказался недостаточным. С тех пор бы-
ло разработано много теорий, объясняющих процессы,
16
которые протекают при шлифовании и полировании
стекла *.
Первоначально изделия шлифовали вручную путем
трения листа стекла и железной плиты, между которыми
вводили песок и воду. Так шлифовали изделия на фран-
цузских зеркальных фабриках еще в XVIII в. Для повы-
шения давления верхнюю плиту прижимали упругой де-
ревянной распоркой, упирающейся в потолок.
Зерна абразивного материала прижимаются к шлифу-
емому листу стекла сверху при помощи шлифовальных
кругов, давление которых можно было регулировать.
Зерна песка между вращающимся шлифовальным
кругом перемещаются по направлению, являющемуся ре-
зультатом обоих движений. Давление шлифовального
круга зависит также от зернового состава абразивного
материала. Крупные зерна, которые имеются в неболь-
ших количествах, подвергаются воздействию высокого
давления, часто превышающего предел прочности этих
зерен. В результате они измельчаются и их шлифующая
способность не используется. Зерна абразива, выдер-
жавшие давление шлифовальника, переносят это давле-
ние на стекло. В результате этого на поверхности стекла
образуются насечки и трещины, глубина которых пропор-
циональна прочности и зерновому составу зерен абрази-
ва и давлению, на них действующему. Трещины, образу-
емые большим числом зерен абразива, настолько разру-
шают поверхность стекла, что с него удаляются осколки СО
и крошки, в результате чего поверхность стекла приоб-
ретает рельефный характер. Высота рельефа зависит от
зернового состава, прочности зерен и давления и колеб-
лется в пределах 5—30 мк. Под рельефным слоем нахо-
дится слой трещин, толщина которого в 1,25 раза превы-
шает толщину рельефного слоя. Такую грубую и разру-
шенную поверхность нельзя полировать, поэтому для
снятия этих слоев применяют более тонкозернистый абра-
зивный материал.
При шлифовании больших сплошных поверхностей
зеркального стекла абразивный материал меняют не
меньше чем 4 раза, причем в каждом последующем слу-
1 Здесь мы не приводим описание отдельных теорий шлифовки
и полировки стекла, поскольку они подробно описаны в книге Гет-
ца с сотрудниками. Шлифовка и полировка стекла (SNTL Pra-
ha, 1963).
2—1484 I 17
чае берут материал с более тонким зерном. Надрезы по-
лого стекла после грубого шлифования доводятся до тре-
буемой кондиции за один прием.
Небольшие поверхности шлифованных имитаций дра-
гоценных камней шлифуются только тонким абразивным
материалом. Таким образом, способ шлифования зави-
сит от величины шлифованной поверхности.
Листовое стекло шлифуется по обеим сторонам листа
так, чтобы шлифуемые поверхности были параллель-
ны. Листы стекла одинаковой толщины переносятся кра-
ном с вакуумными устройствами — присосами на круглые
чугунные шлифовальные столы диаметром около J0 м.
Верхняя плита стола имеет толщину около 2,5 см.
Листы стекла размещают на столе таким образом,
чтобы максимально использовать пространство стола.
Швы между отдельными листами стекла и краями стола
заполняют гипсом, который на краях стола армируют
деревяннымй планками. Таким образом подготовленные
столы помещают в шлифовальные станки. Сверху на ли-
сты стекла помещают два деревянных шлифовальных
круга диаметром около 5 м, шлифующими поверхностями
которых являются закрепленные на болтах чугунные
призматические выступы высотой около 8 см. Общий вес
шлифовальных кругов около 10 т, срок службы около
месяца. Шлифующим агентом является песок, подава-
емый в виде водной суспензии.
Первый технологический прием, получивший назва-
ние грубого шлифования, призван сиять все неровности
поверхности стекла сошлифовкой слоя высотой макси-
мально около 2 мм. Затем стол со стеклом промывают
водой и стекло, имеющее грубую структуру после перво-
го шлифования, перешлифовывают более тонкозерни-
стым песком. Шлифование каждый раз более тонкозер-
нистым песком повторяется 6 и более раз. Общая про-
должительность процесса шлифования составляет от 50
до 100 мин. После последнего цикла шлифования, полу-
чившего название савонажа, приступают к полированию.
Основным условием качественного шлифования является
поддержание чистоты столов путем тщательного промы-
вания их после каждого цикла шлифования, с тем чтобы
в гипсе не остались зерна предыдущей более крупной
фракции, которые при дальнейшем шлифовании могли
бы повредить поверхность стекла. Образовавшиеся в ре-
зультате этого пороки заметны на глаз и после полиро-
18
вания. Они устраняются с большим трудом и в течение
длительного времени.
Зерна песка в процессе шлифования измельчаются,
кроме того, увеличивается количество стеклянных оскол-
ков и крошек после шлифования стекла. Следовательно,
зерновой состав абразивного материала, использованно-
го для шлифования один раз, изменяется, меняется и его
шлифующая способность за счет присутствия осколков
стекла. Поэтому такой абразивный материал направляют
в классификационную установку каскадной конструкции.
Принцип классификации основан на том, что вода с опре-
деленной скоростью уносит абразивный материал из од-
ного резервуара в другой, причем в каждом последу-
ющем резервуаре седиментируются более тонкие фрак-
ции абразива. В зависимости от числа резервуаров, их
высоты и скорости движения воды абразивный материал
разделяется на отдельные фракции.
Шлифуются, как правило, листы стекла толщиной
более 4 мм, используемые для высококачественных зер-
кал, витрин, автомобильных и технических стекол.
Малопроизводительный периодический способ шлифо-
вания в настоящее время заменяют непрерывной произ-
водственной линией, получившей название конвейера.
Конвейер работает таким образом, что непрерывная леп-
та стекла, выходящая из машины непрерывного прока-
та, после прохождения через отжигательную печь шли-
фуется по верхней поверхности. Более современные кон-
вейеры шлифуют одновременно и верхнюю и нижнюю
стороны ленты стекла. Длина всей производственной ли-
нии составляет от 300 до 1600 м. В целях более выгод-
ной транспортировки, а также для удобства ведения опе-
раций линию прерывают после окончания шлифования
и отдельные листы стекла после разрезания полируют на
линии, действующей в обратном направлении.
Листовое стекло полируется таким же образом: стол
с находящимися на нем листами стекла, как и при шли-
фовании, помещают в станок такой же конструкции, при
этом очень тонкий матовый слой стекла полируется си-
стемой полировальных кругов, покрытых слоем войлока.
Полировальные круги не имеют собственного привода и
вращаются от столов с листами стекла. Полирующим
агентом является полировальный крокус. При полирова-
нии в результате трения выделяется значительное коли-
чество тепла (нагрев до 70°С). В отличие от шлифования
2*
19
процесс полирования осуществляется за один прием.
Длительность полирования достигает 120 мин. Только
после обработки одной стороны листа стекло перекла-
дывают на другой стол и полируют другую его сторону.
Под листы стекла подкладывают фланель, гипсом запол-
няют только швы. Готовые листы стекла осматривают:
нет ли царапин, пороков (главным образом камни, свиль
и пузыри), которые были невидимы перед шлифованием,
контролируют качество полировки.
Шлифование оптического стекла
Величина зерен применяемого для этих целей аб-
разивного материала колеблется в пределах 0,41 —
0,004 мм. Оптические стекла в виде линз и призм шли-
фуются в массовом по-
рядке.
Линзы. Из блоков опти-
ческого стекла пилами на-
резают куски необходимой
величины. Эти куски затем
помещают в специальное
приспособление, которое
вращается в горизонталь-
ной плоскости около своей
оси, при этом шлифоваль-
ные круги шлифуют стекло
одновременно с двух сто-
рон (рис. 1). Грубо отшли-
фованные пластинки стекла
Рис. 1. Двустороннее одно-
временное шлифование оп-
тических стекол
/ — изделие; 2 — шлифовальные
круги; 3 —держатель изделия,
совершающий планетарное дви-
жение
затем склеивают друг с
другом воском и после за-
твердевания воска всю пач-
ку пластинок шлифуют на
широком круге до цилин-
дрической формы.
Шлифуемые линзы вра-
постепенно перемещаются по
щаются около своей оси и
кругу в поперечном направлении. Для шлифования сфе-
рических поверхностей будущие линзы приклеивают к
обдирочным чашкам для шлифования вогнутых линз и к
специальным головкам для шлифования выпуклых по-
верхностей (рис. 2). Линзы приклеивают буковой или
еловой смолой слоем толщиной около 1 мм. Твердость
20
смолы регулируют добавками канифоли, отмученного
мела или чистого гипса (с тем чтобы смола не распла-
вилась в процессе полирования при выделении тепла).
Линзы, приклеенные к головкам (рис. 3), грубо со-
шлифовываются карборундовыми кругами горшкообраз-
ной формы, закреп-
ленными в фрезах.
Затем следует сред-
нее и тонкое шли-
фование искусст-
венным корундом
№ 400 и абразивны-
ми материалами с
зернами размером
0,03—0,02 мм, а за-
тем 0,11—0,009 мм.
Для полирования
конденсоров приме-
няют войлок (фетр),
а для точных
линз — полироваль-
ную смолу, которая
позволяет обеспе-
чить остроту граней
и точность форм по-
верхностей. В каче-
стве полировальных
порошков исполь-
зуют полировал ь-
ный крокус или пре-
параты церия. По-
следние частично
удерживаются смо-
лой.
Рис. 2. Схема шлифовального стан-
ка для оптического стекла
а — вид спереди; б — план (линзы при-
клеены к головке)
Главньпм компонентом полировальной смолы служит
буковая смола, канифоль и кумароновая смола. Допол-
нительно вводят воски, минеральные масла и скипидар.
Для разных видов полирования и при различных темпе-
ратурах необходимо применять смолы различной твердо-
сти. Для смягчения добавляют скипидар. Более твердые
смолы должны содержать больше скипидара.
Смоле придается необходимая форма путем ее нали-
вания в полировальную чашку или на специальную го-
ловку ровным слоем толщиной около 6 мм. Перед пол-
21
иым затвердением смолу покрывают водной суспензией
полировального крокуса, наносимого кисточкой, а затем
придавливают и точно формуют на_головку или на по-
лировальную чашку,
предназначенную для по-
лирования, после чего
охлаждают. Затем выре-
зают вентиляционные
бороздки (рис. 4). Точ-
ное нанесение (формова-
ние) смолы на поверх-
ность, предназначенную
для полирования, обеспе-
чивает сохранение точ-
ной формы линз. При
этом форму линз во вре-
мя работы контролируют
калибром —- специаль-
ным испытательным сте-
клом. По числу интерфе-
ренционных колец, обра-
зующихся па стыке ка-
либра и обрабатываемой
линзы, устанавливают
имеющие место отклоне-
ния от требуемой кривизны. Изменение, соответствую-
щее одному кольцу, означает изменение радиуса кри-
визны приблизительно на 0,2—0,25 мк. Изделия полиру-
Рис. 3. Шлифование линз на
специальных головках карбо-
рундовым шлифовальным кру-
гом
1 — головка; 2 — линза; 3 — шлифо-
вальный круг горшкообразной фор-
мы; 4— направление движения кру-
га
Рис. 4. Схема полировальной чашки 1 с вентиля-
ционными бороздками в смоле 2 и разрез чаш-
ки 3
22
ют при повышенной температуре, которую повышают
нагреванием. Сначала пользуются крокусом более круп-
нозернистым, затем более тонкозернистым, далее толь-
ко водой и окончательно полируют поверхность досуха.
Рис. 5. Закрепление оптических призм в гипсе
1 — призмы; 2 — гипс
Качество полирования зависит от температуры, давле-
ния и скорости вращения.
Оптические призмы шлифуют и полируют в массовом
масштабе путем закрепления их на специальных метал-
лических приспособлениях или же путем заливания гип-
сом (рис. 5). Оборудование, технология и требования к
точности обработки такие же, как и для оптических линз.
Шлифование бижутерии
Изделия стеклянной галантереи, обрабатываемые
шлифованием, можно разделить на следующие группы:
1) шлифуемые на станках камни (шатоны и фасон-
ные камни); 2) имитированные камни; 3) оловянные
бусы1, т. е. бусы, отшлифованные и отполированные меха-
ническим путем; 4) бусы огневой полировки, т. е. шли-
фованные механическим путем и полированные огнем;
5) дублет и шатоновые розы — изделия штампованные,
верхняя поверхность которых отшлифована и отполиро-
вана механическим путем.
Все эти изделия шлифуют механизированным спосо-
бом большими сериями. Их можно изготовлять из бес-
1 В области, где сосредоточено такое производство, главным об-
разом в районе г. Яблонец, бусам обычно придают форму жемчужин.
23
цветных, окрашенных и комбинированных стекол. Вели-
чина шлифуемых поверхностей колеблется от долей мил-
лиметра до нескольких десятков сантиметров. Исходным
сырьем служат заготовки, штампуемые вручную или
машинным способом. Учитывая весьма малые размеры
Рис. 6. Станок для шлифо-
вания природных камней
1— шлифовальный круг; 2— при-
клеенный камень; 3 — штанга с
регулируемым наклоном;
4 — шарнир
поверхностей/ изделия шлифуют за один прием, полиру-
ют также за один, максимально за два приема. Шлифу-
ют естественными песчаниками, полируют большей ча-
стью полировальной чернью (черным крокусом). Поли-
ровальный крокус применяют только в исключительных
случаях.
Шлифование искусственных камней на станках было
развито на основе опыта шлифования естественных
драгоценных камней (рис. 6). Современные станки шли-
фуют одновременно до 2000 шт. камней. Наиболее рас-
пространенными формами являются так называемые
шатоны с 17 гранями. Самые маленькие из них имеют
диаметр 0,8 мм, самые большие 14,4 мм. Другой разно-
видностью камней, шлифуемых на станках, являются
так называемые фасонные камни: восьмигранники (oc-
tagon), овалы, остроконечные овалы (navett), груши
(pearshapes), квадратики (squaer), бакеты (baquet) и
так называемые «слезы» (drops). В последнее время на
рынке появились новые формы камней, например не-
симметрично шлифованные камни.
Шлифовалышки из песчаника, могущие аксиально
перемещаться в станке, имеют форму цилиндра шириной
около 50 см. Аксиальное перемещение при шлифовании
предохраняет цилиндрический шлифовальник от посе-
чек и бороздок, которые могли бы вызвать технологиче-
ские неполадки.
24
К поверхности вращающегося шлифовального круга
прилегает специальное приспособление гребнеобразной
формы, к штангам которого изделия прикрепляют смо-
лой. Штанги могут вращаться около своей оси. Подъем,
к шлифовальнику
вращение и опускание этой штанги
автоматизированы. Постепенным
вращением по кругу (8 раз) шли-
фуется одна половина шатона
(рис. 7). Затем указанные приспо-
собления переставляют па станки
для полирования. После окончания
обработки изделия переклеивают
на другое устройство и затем шли-
фуют и полируют 8 граней на верх-
ней половине шатона. Последней
шлифуется и полируется верхняя
17-я грань.
Аналогично обрабатываются и
камни других форм. Полирование
осуществляется на кругах со свя-
занным полировальным крокусом.
Круги выполнены из чугуна и свер-
ху покрыты слоем резины, при по-
. мощи которой связывается полиро-
вальный крокус. После того как
полировальный крокус израсходо-
ван, круг снова покрывают крокусо]
Рис. 7. Шаток, отшли-
фованный механизи-
рованным способом
1 — вид спереди; 2 —
план; 3 — нижние грани
покрываются серебром
в смеси с эфиром
и смолой. Крокус периодически обновляют — приблизи-
тельно через час полирования.
В последнее время были разработаны полироваль-
ные круги, содержащие большее количество полироваль-
ного крокуса. В этом случае необходимость в обновле-
нии крокуса отпадает. Такие круги более стойки, более
эффективны и характеризуются большим сроком служ-
бы. Отполированные на таких кругах поверхности более
гладкие и не имеют закруглений. Высокое качество шли-
фованных поверхностей достигается путем плоскостного
шлифования на верхней поверхности шлифовальника
(бруса), вращающегося вокруг вертикальной оси.
Цветная палитра стекол, из которых вырабатывают
бижутерию, очень широка. В большинстве случаев на-
звания искусственных камней заимствованы от соответ-
ствующих естественных камней, например, перидот, оли-
вин, турмалин, сапфир, аквамарин, горный или монтан
25
сапфир, рубин, дымчатый топаз, аметист и сиамский ру-
бин.
И матированные камни из стекла, шлифованные вруч-
ную, характеризуются большим богатством форм. Их
шлифуют на карборундовых и злектрокорундовы.х шли-
фовальных брусках и полируют на деревянных кругах.
Полировальным агентом служит инфузорная земля.
Оловянные бусы) шлифуют на том же оборудовании,
что и камни машинного шлифования, различие лишь за-
ключается в конструкции специальных устройств для
закрепления камней. На ножках таких устройств имеет-
ся острие, на которое надевают и приклеивают предназ-
наченную для шлифования бусину. Технология шлифо-
вания и полирования аналогична технологии, применя-
емой при машинном шлифовании и полировании камней.
Бусы огневой полировки шлифуют на станках, подоб-
ных тем, на которых шлифуют шатоны. Изделия удер-
живают в определенном положении одним лишь давле-
нием линейки. Такой способ закрепления не дает боль-
шой точности шлифования и поэтому шлифованные по-
верхности менее правильные. Как правило, шлифуют по
8 поверхностей, располагаемых в несколько рядов. Для
перехода от одного ряда к другому меняется наклон
приспособления с бусами (в зависимости от числа таких
рядов бусы называются «двухрядки» или «трехрядки»).
Вместо механического полирования применяют огневое.
В результате получаются менее острые ребра и менее
ровные поверхности.
Аналогичным образом шлифуют хрустальные подвес-
ки для люстр. Их подвергают химическому полиро-
ванию.
Дублеты и шатоновые розы изготовляют штампова-
нием в никелевых формах, и они имеют лишь верхнюю
самую большую шлифованную поверхность. Первона-
чально изделия приклеивают смолой на металлические
круглые пластинки диаметром около 40 см. Затем шли-
фуют свободным абразивом — электрокорундом в виде
водной суспензии, подаваемой па чугунный шлифоваль-
ный круг. Изделия полируют на войлочных полироваль-
ных кругах полировальным крокусом.
1 Название заимствовано из терминологии производства естест-
венных камней при обработке их на оловянных шлифовальных
кругах.
26
Образовавшиеся при штамповании заусенцы обре-
зают и сошлифовывают (операция называется отбортов-
кой) на тех же станках, как при шлифовании полого
стекла. Шлифовальные круги из электрокорунда имеют
специально подготовленный профиль для отдельных
форм изделий. Изделие закрепляют держателями. Фас-
ку снимают (фацетирование) одним вращением изделия,
закрепленного горизонтально в держателе.
Большинство шлифованных изделий бижутерии за-
тем декорируют путем серебрения нижних граней для
достижения полного отражения света или путем вакуум-
ного напыления соединений с высокой отражающей спо-
собностью. В некоторых случаях декорирование осуще-
ствляют золочением, люстрованием или прризацией при
нагревании.
Шлифование полого стекла
Узоры в виде надрезов (гранение) наносят на
изделия шлифовальным кругом, вращающимся по на-
правлению к мастеру вокруг горизонтальной оси. Формы
надрезов-граней определяются профилем шлифовально-
го круга. Скорость движения круга по обрабатываемой
поверхности составляет около 6—15 м/сек. Эта окруж-
ная скорость определяется диаметром круга и регули-
руется передачей. Диаметр шлифовальных кругов обычно
составляет 10—50 см, ширина по периметру 5—30 мм.
Отклонения от этих размеров встречаются редко. Круги
выбирают с максимально возможным диаметром, с тем
чтобы достичь большего эффекта при обработке.
Однако величина кругов ограничена глубиной грани.
В случае применения больших шлифовальных кругов
поверхности граней получаются более гладкими и ров-
ными, чем в случае применения кругов малого диамет-
ра, которые дают неровные и волнистые поверхности.
Эта волнистость обусловливается неравномерным ходом
круга, поскольку обрабатываемый предмет держат в
руках без закрепления и таким образом нет возможно-
сти устранить вибрацию.
Применяют две рабочие операции: грубое (гранение)
и тонкое шлифование (рис. 8). Ширина круга всегда
намного больше ширины профиля грани (рис. 9). Часть
круга, которая у слишком широкого круга не исполь-
зуется, должна быть удалена обточкой на токарном
27
Рис. 8. Шлифование (гранение) звезды и лепестков
а— грубое гранение карборундовым кругом с размером зерна 80; б — после
тонкого шлифования кругом из электрокорунда с размером зерна 150
станке. Поэтому при грубом шлифовании граней широ-
кого профиля работают сначала узким шлифовальным
кругом, стараясь использовать полностью ширину круга.
Рис. 9. Места наибольшего износа
круга при тонком шлифовании
а — круг; б — стекло; / — профиль грани
после грубого шлифования; 2 — профиль
грани после тонкого шлифования; 3 — места
круга при тонком шлифовании, подвергаю-
щиеся наибольшему износу; 4 — неисполь-
зованная часть круга при тонком шлифо-
вании при неудачном выборе его ширины
Только потом уже применяют более широкий круг. Шли-
фовальный круг для тонкого шлифования больше всего
изнашивается в тех местах, где он соприкасается с пло-
скостями граней, полученных при грубом шлифовании
(см. рис. 9).
28
Рис. 10. Основные фор-
мы прорезов ц их ком-
бинация (пересечение)
/ — шарик; 2 — оливка; 3 —
клинообразный; 4 — острый;
5 —• рубчатый; 6 — ровный
Рис. И. Пересечение
клинообразного прореза
с прорезом
А — вид сбоку; В — вид свер-
ху; а—одинаковой глубины;
б — более мелким; в — более
глубоким
to
В зависимости от формы различают следующие виды
прорезов: шарик, оливка, прорезы клинообразный, же-
лобчатый, острый и выпуклый. Все эти прорезы образу-
Рис. 12. Преломление светового луча в шлифован-
ном стекле
1 и 2— луч, проходящий через призму, отражается на ее
поверхность; 3 — шлифованные шарик, оливка и желобчатый
прорез преломляют лучи, как рассеивающая линза; 4— вы-
пуклый прорез преломляет луч, как собирательная линза;
5 — в клинообразных прорезах лучи отражаются, как в приз-
мах, 6 — через ровный прорез лучи проходят, как через
планпараллельные поверхности без оптических эффектов
ются в результате прорезания стекла кругом данного
профиля (рис. 10).
При перемещении изделия оливка превращается в
желобчатый прорез. Во всех остальных случаях назва-
ния прорезов сохраняются и в случае перемещения изде-
лия (рис. 11).
30
Для шлифования применяют карборундовые круги.
На круг подается во время работы вода, которая с од-
ной стороны охлаждает круг, нагревающийся при тре-
нии о стекло, и с другой удаляет обломки стекла и
абразивного материала. По истечении определенного
времени шлифующая поверхность крута обедняется зер-
нами абразивного материала с острыми гранями, в ре-
зультате чего уменьшается сошлифовка стекла. Поэтому
такой обедненный слой удаляют правкой (стачиванием,
шерохованием) вручную или автоматически при помо-
щи специальных приспособлений.
Правильное шлифование должно учитывать оптиче-
ские свойства стекла (светопреломление, отражение и
дисперсия света). На каждый прорез и группу прорезов
необходимо смотреть как на оптическую систему линз
или призм (рис. 12). Поэтому процесс декорирования не
является вопросом только изобразительного искусства.
Так, например, некоторые прорезы (шарики — рис. 13,
олива — рис. 14, желобчатые прорезы) действуют как
рассеивающие линзы, так что находящиеся за ними
предметы кажутся нам уменьшенными в зависимости от
кривизны поверхности прореза. Использование этих ви-
дов прорезов для декорирования стекла делает в мень-
* шей степени заметным пороки стекла. Выпуклые проре-
зы, так же как собирательные линзы, увеличивают рас-
сматриваемые за ними предметы. Малоэффективны
прорезы, поверхности которых параллельны внутренним
стенкам изделия. Такие почти планпараллельные пло-
скости не имеют оптических эффектов (гладкие проре-
зы). Наиболее употребительны клинообразные проре-
зы. Боковые стенки длинных клинообразных прорезов,
особенно на тарелках и плоских блюдах, ведут себя как
оптические призмы, в которых отражается весь окружа-
ющий их рисунок. Для того чтобы в клинообразном про-
резе мог отражаться ближайший прорез, поверхности
прореза должны находиться по отношению друг к другу
под определенным углом (меньше 90°). Поэтом} мати-
рованные поверхности (из очень точно нанесенных тон-
ких прорезов) следует располагать около острых и глу-
боких клинообразных прорезов, в которых они хорошо
отражаются (рис. 15). Несколько клинообразных проре-
зов, расположенных параллельно друг другу, ведут себя
как ряд призм с полным внутренним отражением (при
условии острого угла между поверхностями клина).
31
Рис. 13. Фрагмент вазы,
в отшлифованных ша-
риках которой, как в
линзах, отражаются про-
резы с противоположной
стороны изделия
(художник И. Жертова,
фото Й. Брока)
Рис. 14. Шлифованные
оливки в комбинации с
матовыми клинообраз-
ными прорезами (ху-
дожник Й. Жагоур, фо-
то М. Мюллера)
Рис. 15. Фрагмент вазы. Скрещивающиеся клинообразные проре-
зы образуют так называемое каро. Крупные квадраты попере-
менно покрыты матовой сеткой более мелких прорезов, которые
при соответствующем подборе угла клинообразных прорезов от-
ражаются на внутренней стенке изделия (фото й. Брока)
Клинообразные прорезы с тупым углом не отражают
света, и шлиф тем самым не имеет оптического эффекта.
Высокий показатель преломления свинецсодержащих
стекол проявляется у прорезов, имеющих форму линз,
более сильным увеличением или уменьшением предме-
тов, через них наблюдаемых. В случае клинообразных
прорезов высокий показатель преломления проявляется
в том, что мелкие прорезы еще отражают изображения
находящихся около них прорезов и при величине угла
90° (уис. 16).
3—1484
33
Рис. 16. Отражение света на поверхностях клинообразных прорезов
с острым и тупым углами
1 — клинообразный прорез с углом, меньшим 90°, отражает на своих поверхно-
стях все прорезы, находящиеся в его непосредственном окружении; клинооб-
разный прорез с тупым углом не отражает декор и поэтому он остается
невыразительным; 2 — при посеребрении поверхностей (у шлифованных зеркал),
образующих тупые упоры, происходит полное отражение
При шлифовании величину углов измеряют калибра-
ми (рис. 17).
Дисперсия светового луча на составляющие его цве-
та весьма характерна для свинцового хрусталя, у кото-
рого она максимальна.
Шлифованное извест-
ковое стекло, характери-
зующееся более низкой
дисперсией, уже не дает
такой богатой игры цве-
тов. Полое стекло поли-
руют в два, а иногда более
приема. Дело в том, что и
95
Рис. 17. Калибр для контроля
угла клинообразных прорезов
величиной от 75 до 110°
у полого стекла поверхность прорезов имеет много не-
ровностей, вызванных применением связанных абрази-
вов (кругов). Эти неровности не могут быть устранены
тонкозернистым полировальным агентом, который хотя
и гарантирует хороший блеск, но все же не обеспечивает
гладкость поверхности.
Поэтому перед собственно полированием необходимо
осуществить одну или две операции для выравнивания
34
Рис. 18. Два вида неровностей на плоскости шлифованного
тянутого прореза
а — часть профиля клинообразного прсреза, неровности которого в про-
дольном направлении обусловлены качеством шлифующей поверхности
круга; б — сечение того профиля, неровности которого вызваны неравно-
мерной подачей изделия
поверхности стекла. Круг для тонкого шлифования, ко-
торым обрабатывают поверхность перед полированием,
оставляет на поверхности два вида неровностей (рис. 18
и 19): в продольном направлении в виде бороздок и во-
лосков, в поперечном — в виде своеобразных волн, воз-
никших в результате вибрации изделия, особенно при
подаче (у тянутых прорезов).
На первой стадии полирования необходимо устра-
нить вышеупомянутые неровности. Эта стадия подобна
процессу механического снятия стекла. Для этой цели
Рис. 19. Окончание клинообразного прореза
з — карборундовый круг оставляет очень грубые бороздки; б — после
механического полирования остаются видимые бороздки от круга для
гонкого шлифования. Полосы на периферийной грани прореза вызваны
полировочным кругом, которым полировали первоначальную грань
(Х60, фото Ст. Бахтина)
з* 35
используют деревянный или твердый войлочный круг с
пемзой. На второй стадии применяют войлочный круг с
пемзой с меньшей величиной зерна. Изредка использу-
ют инфузорную землю и только в исключительных слу-
чаях оловянную золу или окись церия, которая дает
весьма качественную поверхность.
Полировальный крокус не применяют, так как он
сильно загрязняет рабочее помещение.
Весьма затруднено механическое полирование скре-
щивающихся клинообразных прорезов (рис. 20). В том
случае если их ширина не превышает 3 мм, то такие
прорезы полируют на щеточном полировочном круге
blMMUUUUUUUUl
JJJJdUUUMUUUK
JJJJJUUUUUUUt
JJJJUUUUUULLK
3JJJMUUUUUULI
1JJJJUUUULLLI
J JJUMUUUKjE I
in jdUMUMtcri
u»»t<rcrri
mn>wnnnm
р^ппппплллд!
К ’i ппллллллгч
1ЛПППЛЛЛЛЛЛЛ1
Рис. 20 Скрещивающиеся клинообразные прорезы
(фото И. Брока)
36
Рис. 21. Сортовые изделия. Узкие прорезы полируются на щеточных
кругах (фото й. Брока)
(рис. 21), на который наносят инфузорную землю с во-
дой. Для более широких прорезов этот способ не приго-
ден. Поэтому их полируют на составных кругах из топо-
левого дерева с радиальным направлением волокон, ко-
торые хотя и хуже удерживают полировочный материал,
но зато обладают более длительным сроком службы.
Круги с поперечными «елками» выкрашиваются сверху.
Изделия, предназначенные для химического полиро-
вания, следует подвергать тонкому шлифованию до
большей глубины, чем изделия, предназначенные для
механического полирования. Нешлифуемые участки, ко-
торые перед полированием были повреждены, после по-
лирования становятся более заметными. Места, не по-
врежденные и не шлифуемые после полирования, всегда
имеют неровную поверхность.
Дно и верхнюю часть изделий из полого стекла вы-
равнивают сошлифовкой, для чего устанавливают их на
верхнюю поверхность вращающегося горизонтально
круга или на ленточные шлифовальные станки. На гори-
37
Рис. 22. Грани, шлифованные на горизонтальном шлифовальнике.
Шлифованные линии отражаются на поверхностях изделия (худож-
ник В. Платек, фото й. Брока)
зонтальных кругах шлифуют ровные поверхности тол-
стостенного стекла (рис. 22).
Ровные поверхности листового и оптического стекла
шлифуют свободным абразивным материалом, с посте-
пенно уменьшающейся средней величиной зерна. Этот
способ работы требует значительной чистоты рабочего
места, с тем чтобы более грубые зерна абразива не по-
падали в более тонкие фракции. В результате соблюде-
ния этих требований поверхности изделия отполировы-
вают весьма точно и безупречно.
Л1енее строгие требования к качеству полирования
декорированного стекла позволяют применять более
простые способы обработки. После грубого шлифования
на чугунном шлифовальном круге корундовым или кар-
борундовым порошком с величиной зерна 80 и 100 обра-
зе
батываемые поверхности подвергают тонкому шлифова-
нию связанным абразивом на шлифовальных кругах,
вырезанных из природного песчаника, однородного по
своей твердости и величине зерна. Для тонкого шлифо-
вания узких поверхностей и фацета применяют тонкозер-
нистые круги, плотные и малопористые. Эти круги стой-
кие, мало стачивающиеся, не подвергаются царапанью и
выкрашиванию. Однако при тонком шлифовании боль-
ших поверхностей эти круги сильно нагреваются, так
как в них плохо удерживается охлаждающая вода.
Для тонкого шлифования поверхностей шире 1 см ока-
зываются более пригодными пористые, грубозернистые,
мягкие круги из песчаника. Эти круги обладают боль-
шей шлифующей способностью, принимают больше во-
ды и, следовательно, не перегреваются; при тонком шли-
фовании широких поверхностей мало выкрашиваются.
В случае, если необходимо снять большое количество
стекла, шлифуют сначала абразивом с величиной зерна
60, а затем с величиной зерна 100. Тонкое шлифование
осуществляют так же, как и в предыдущих случаях.
Отшлифованные поверхности полого стекла полиру-
ют не более чем в две операции. Узкие шлифованные
поверхности тонкостенных изделий полируют за один
прием на боковой стенке вращающегося горизонтально
полировочного круга, составленного из тополевого дере-
ва, молотой пемзой с водой или инфузорной землей. Боль-
шие поверхности полируют еще раз на круге из тополе-
вого дерева или войлочном круге пемзой с меньшей ве-
личиной зерна или инфузорной землей.
Даже поверхность полого стекла, отполированная за
две стадии, по своему качеству значительно отличается
от полированной поверхности зеркального или оптиче-
ского стекла. Применяемый в этом случае способ тонко-
го шлифования оставляет после себя на поверхности бо-
роздки. После полирования в большинстве случаев уда-
ется частично заровнять лишь верхушки неровностей.
Однако при наблюдении невооруженным глазом и такая
поверхность представляется совершенно гладкой и бле-
стящей.
Тонкостенные изделия иногда гранятся непосредст-
венно на электрокорундовых кругах тонкого шлифова-
ния, которые более стойки и в меньшей степени повреж-
даются острыми ребрами изделий. Если такие изделия
предназначаются для полирования огнем, грубое шли-
39
фование осуществляют на ленточных шлифовальных
станках. Тонкостенные изделия шлифуются так же, но
только на горизонтальный шлифовальный круг помеща-
ют мягкую подложку, на которую прикрепляют шлифо-
вальную бумагу, импрегнированную против воды. На
бумаге нанесен абразивный материал с зерновым соста-
вом 200—220.
До сих пор еще мало используют выгодный способ
шлифования полого стекла па ленточных шлифовальных
станках с вертикальным расположением ленты. Ленточ-
ный шлифовальный станок в принципе представляет со-
бой бесконечную ленту, к рабочей стороне которой при-
клеен слой абразивного материала. Лента движется че-
рез два ролика, один из которых ведущий, а другой
приводится в движение лентой. В зависимости от поло-
жения ленты различают станки с горизонтальным и вер-
тикальным расположением ленты (рис. 23). Такие станки
могут иметь, и две ленты: первая с более грубым зерном
для обдирки, вторая с весьма топким зерном для топко-
го шлифования. Во время работы на поверхность ленты
подается охлаждающая вода.
На раме этих станков закреплены два ролика для ве-
дения ленты. На продолженном валу одного из роликов
в водонепроницаемом кожухе находится мотор. Над
верхним роликом располагается подвод воды. Вода
практически течет по ленте; кроме того,
движение ленты в свою очередь увеличива-
ет скорость течения. Вода не распыляется и
хорошо охлаждает и при больших скоро-
стях. Станок закрыт со всех сторон, толь-
ко впереди имеется рабочее отверстие. Вы-
сота всего станка составляет около 160 см,
длина ленты около 320 см, ширина от 15
до 20 см.
Рис. 23. Вертикальный ленточный шлифовальный
станок
/ —- шлифующая лента; 2— подача воды; 3—опоры ленты
в месте шлифования; 4 — опора для изделия
При сошлифовке краев полого стекла изделия перво-
начально подвергают грубому шлифованию, а затем пу-
40
тем вращения доводят до требуемой кондиции, так же
как и при шлифовании на круге.
Ленточные шлифовальные станки занимают мало
места. Их преимуществом являются также большая ско-
рость и возможность использования тонкозернистого аб-
разивного материала. Для обслуживания таких станков
не требуется специальных профессиональных знаний,
вследствие чего они могут обслуживаться малоквалифи-
цированными работниками. При пользовании такими
станками уменьшается также опасность получения
травм.
Шлифы. Прилегающие плотно друг к другу поверх-
ности пробок и горлышек бутылок, а также соединитель-
ных частей лабораторных приборов получаются в ре-
зультате их пришлнфовывания.
Для сортового стекла требования, предъявляемые к
точности пришлифовывания, не являются такими высо-
кими, как для соединительных элементов лабораторных
приборов. Притирку делают отделено. Бутылки и проб-
ки маркируют, с тем чтобы в дальнейшем их нс пере-
путать.
Отверстие бутылки полируют деревянным штифтом
пемзой с водой. Пробку полируют пемзой на деревянном
или войлочном круге.
Притертые таким образом пробки не могут заменить
друг друга, так как каждая из них имеет разный диа-
метр и различный наклон пришлифованных поверх-
ностей.
Медицинские пузырьки, бутылки и пробки к ним
путем токарной обработки доводятся до точных разме-
ров как по диаметру, так и по углу наклона. Поэтому
пробки всегда точно прилегают и взаимозаменяемы.
Аппаратурные стекла имеют так называемые
стандартные шлифы, угол которых, диаметр и ширина от-
шлифованной поверхности стандартизированы. Стеклян-
ная аппаратура может различным образом перестраи-
ваться. Все соединительные части шлифуются на метал-
лических оправках с точными размерами. Размеры
оправок контролируются и время от времени при помощи
токарной обработки доводятся до точных размеров. Перед
шлифованием стандартного шлифа горло формуют в го-
рячем состоянии до точных размеров. Внешние и внут'
ренние формы можно также шлифовать на токарном
станке. У тонкостенных технических стекол шлифован-
41
ныс поверхности оставляются матовыми. Полная герме-
тизация при сохранении возможности движения достига-
ется путем нанесения тонкого слоя смазки.
Техника безопасности
У шлифовальщиков стекла чаще всего встреча-
ются заболевание силикозом и вмятины локтевого су-
става.
Силикозом заболевают в результате многолетнего
вдыхания пыли, содержащей кристаллическую окись
кремния — кварц.
В легкие проникает лишь самая тонкодисперсная
пыль. Более грубые частицы задерживаются уже в ды-
хательных путях, откуда выводятся во время кашля.
Здоровые легкие обладают способностью выделять из
организма большую часть вдыхаемой пыли. Было вы-
числено, что за 20 лет в легких остается лишь 1,25%
всего количества вдыхаемой за это время кварцевой
пыли. В последние годы, после того как для шлифования
стали применять более эффективные синтетические абра-
зивные материалы, опасность заболевания силикозом не-
сколько уменьшилась.
Вмятина локтевого сустава—частое заболевание
шлифовщиков полого стекла. Локтевой нерв, проходя-
щий через всю заднюю поверхность локтевого сустава,
располагается непосредственно под кожей в специаль-
ной выемке в кости. Длительное давление, вызываемое
опиранием локтя о твердую подложку при шлифовании
полого стекла, может повредить этот нерв. Болезнь
встречается у шлифовщиков полого стекла после 10—15
лет работы. Последствием является пониженная под-
вижность четвертого и пятого пальцев.
Единственным подходящим способом предупрежде-
ния этого заболевания служат резиновые подложки под
локоть. Они не должны быть слишком мягкими, а также
не должны впитывать воду. Кроме того, эти подложки
должны давать достаточно твердую опору и не вызывать
охлаждения локтя.
Применение шлифования
Шлифование применяют весьма широко и для
разнообразных целей. При обработке декоративных по-
лых стекол и бижутерии шлифование часто комбиниру-
42
Рис. 24. Шлифованная скульптура, первоначальная форма которой
придана в горячем состоянии (художники Н. Розинек и С. Гонзик)
ют с другими видами декорирования, например рос-
писью красками. Способом шлифования также отделы-
вают скульптуры, первоначальную форму которым при-
дают в горячем состоянии непосредственно в гутте
(рис. 24).
2. ГРАВИРОВАНИЕ
Гравирование — механический процесс обработ-
ки стекла в большинстве случаев с применением свобод-
ного абразивного материала. Рисунок либо гравируется
в глубину, либо обрабатывается рельефно. Рельефную
обработку стекла раньше называли резанием.
Различают следующие виды гравирования: пластиче-
ское или скульптурное (в глубину и рельефное), линов-
ка, скользящее гравирование и гравирование путем сня-
тия тонкого слоя стекла полированием.
Для первых трех видов гравирования можно исполь-
зовать гравировальные круги из меди или электрокорун-
да, а при случае и из карбида кремния (рис. 25). Мед-
ными гравировальными кругами можно отрабатывать
гравюры весьма детально. Для гравюр, получаемых на
кругах из электрокорунда, характерна весьма гладкая
43
Рис. 25. Гравировщик стекла во время работы па корундовом грави-
ровальном круге (фото И. Брока)
поверхность. Гравюры, получаемые при помощи кругов
из карбида кремния, имеют видимые бороздки — следы
от грубых зерен гравировального круга.
Для техники гравирования характерно действие тех
же факторов, что и для шлифования стекла. Отличием
гравирования является приспособление инструментов
(гравировальных кружков) для работы с изделиями ма-
лых размеров, требующих точной обработки. Характер
поверхности гравированной плоскости зависит от смачи-
вающей жидкости, размера зерна абразивного материа-
ла, числа оборотов кружка или же твердости кружка и
его величины.
Глубина гравюры обычно колеблется в пределах
0,5—3 мм.
44
Рис. 26. Первая гравюра на стекле. Деталь гравированной чаши
Кашпара Лемана, 1605 г. (фото П. Брока)
Скульптурные гравюры наиболее трудоемки, поэтому
первоначально работают с грубозернистым наждаком.
Вместо него часто оказывается более выгодным сначала
использовать карборундовые или корундовые гравиро-
вальные кружки.
Для повышения контрастов готовая скульптурная
гравюра в большинстве случаев персполировывается та-
кими же кругами, как и при шлифовании стекла с при-
менением тех же полировочных порошков.
Гравирование стекла является одним из самых
трудоемких процессов техники декорирования стекла и
всегда считалось большим искусством.
Первоначально гравировались драгоценные камни.
В 1609 г. Рудольф II выдал Кашпару Леману привиле-
гированную грамоту на монопольное право на гравиро-
вание. Леман перенес опыт гравирования драгоценных
камней, горного хрусталя на стекло (рис. 26). Гравиро-
45
ванне имело чрезвычайно важное значение для чешского
стекла. Наибольшего расцвета гравирование достигает
в течение XVII и XVIII вв. Чешское стекло в это время
было признано как вершина совершенства и красоты и
сравнивалось с драгоценными камнями. Глубокая гравю-
ра, которая как раз в это время впервые нашла приме-
нение на стекле, оказалась возможной только потому,
что в конце XVII в. был разработан новый состав стек-
ла — чешский хрусталь. В это стекло вводится в большом
количестве окись кальция. Стекло остается бесцветным
и в массивном изделии, в то время как ранее известные
стекла имели нежелательный цветовой оттенок. Сначала
применяли гравирование в глубину, так называемую ин-
таглию, и только позднее стали применять рельефную
гравюру или камни. Стекло с рельефным гравированием
получило название крконошского стекла.
Сначала гравировали стеклянные пластинки, а затем
перешли к Гравированию сосудов. Гравюра вначале
представляла собой неглубокий рисунок, состоящий ча-
сто лишь из одних прямых прорезов. Позднее стали при-
менять прорезы изогнутой формы, из которых составля-
лись орнаменты, цветы, звери, портреты людей, сцены
битв и охоты, натюрморты, пейзажи и отдельные здания.
Неглубокая штриховая гравюра постепенно переходит в
скульптуру, которая значительно углубляется в стекло у
толстостенных изделий.
Из выдающихся граверов, продолжателей традиций
старых чешских мастеров, наиболее известны выпускни-
ки специальной школы в г. Турнове. Наибольший инте-
рес представляют работы Иозефа Драгоневского, препо-
давателя школы прикладных искусств в Праге.
Инструменты и оборудование
Гравировальный станок имеет вал, лежащий на
двух подшипниках, первоначально деревянных, в насто-
ящее время металлических. Станок долгое время приво-
дился в движение с помощью ножного привода. В насто-
ящее время применяют электромоторы мощностью от
V8 До V2 л. с. Число оборотов изменяют при помощи
двойной передачи с многоступенчатыми шкивами.
Стол и гравировальный станок для тонкой работы
должны быть массивными, с тем чтобы исключить виб-
рацию. Собственно гравировальный круг посажен ста-
46
бильно на заклепках на длинный вал, снабженный спе-
циальным выступом. Последний обеспечивает постоянст-
во закрепления круга в отверстии на валу станка. Гравер
помещает над гравировальным кругом так называ-
емый «флажок» — полоску из тонкой кожи (оленьей ко-
жи или мездры), прикрепленную к латунному щитку над
кругом. Это приспособление предотвращает разбрызги-
вание шлифующей суспензии.
Гравировальные круги изготовляют из медного ли-
ста, лишь в исключительных случаях их изготовляют из
других металлов. Преимуществом меди является ее
чрезвычайная по сравнению с другими металлами устой-
чивость к сохранению формы. Более твердые металлы,
такие, как железо, оставляют на стекле слишком грубые
бороздки. Мягкие металлы, такие как олово, плохо гра-
вируют и быстро деформируются. Толщина гравироваль-
ного круга колеблется от 0,5 до 5 мм, диаметр — от вели-
чины булавочной головки до 10 см. Самые маленькие
кружки непосредственно вмонтированы в конец стально-
го валика станка. Круги сами не наносят рисунка, они
лишь являются опорой для зерен абразивного материа-
ла. Режущая поверхность медного гравировального кру-
га на токарном станке доведена до необходимого профи-
ля стальным ножом и затем разглажена кусковой
пемзой.
В качестве абразивного материала первоначально
использовали подвергшийся тщательной классификации
естественный наждак с зерновым составом 420. В насто-
ящее время работают с искусственным корундом, кото-
рый значительно более стоек к истиранию. В противопо-
ложность этому зерна карбида кремния являются более
твердыми и острограпными, но зато и более хрупкими.
В большинстве случаев работают с 3 или 4 фракция-
ми абразивного материала. Для узких прямых прорезов
используют наиболее тонкую фракцию, с тем чтобы быст-
ро не затупить острую кромку кружка.
При работе над скульптурной гравюрой сначала ис-
пользуют наиболее грубые зерна, более тонкие зерна
применяют при разработке скульптурной композиции в
целом, самыми тонкими зернами отрабатывают наиболее
тонкие детали. Грубый и твердый абразивный материал
дает белую матовую поверхность, в результате примене-
ния тонкозернистых и мягких абразивных материалов
получается матовая поверхность менее ярковыраженно-
47
Рис. 27. Скульптурная гравюра,
на которой сохранены матирован-
ные поверхности без полирования
(художник Б. Медек, фото К. Си-
роватки)
го белого цвета (иногда
полупрозрачная) — в
этом случае бороздки не
так глубоки (рис. 27, 28).
Грубая белая матовая
поверхность пригодна для
так называемого процес-
са стирания, который был
применен Эгерманном
для гравирования стекла
с цветной протравой. Бе-
лая матированная по-
верхность, образованная
гравировальным кругом,
хорошо контрастирует с
цветом протравы. Глуби-
на такой гравюры весьма
незначительна, она со-
ставляет лишь несколько
сотых долей мм.
Одно из принципиаль-
ных различий между шли-
фованием и гравировани-
ем заключается в работе
с различными смачиваю-
щими жидкостями. Для
гравирования применяют
растительное масло, рань-
ше льняное, в настоящее время машинное, керосин и их
смеси в различных соотношениях. При гравировании на
узких и маленьких кружках необходимо, чтобы жидкость
обладала большей прилипаемостью и препятствовала
разбрызгиванию и отрыву абразивного материала от
кружка. Более высокая вязкость и большая прилипае-
мость и смачиваемость масел и керосина полностью
удовлетворяют этим требованиям.
Смачивающая жидкость образует с абразивом шлам,
покрывающий тонкой пленкой стекло и круг. Толщина
пленки зависит от вида смачивающей жидкости и изме-
няется в зависимости от ее вязкости. Жидкость с более
высокой вязкостью дает с тем же абразивным материа-
лом более тонкозернистую поверхность, поскольку плен-
ка, образованная вязким маслом, имеет такую же или
даже большую толщину, чем величина зерен абразивно-
48
Рис. 28. Гравюра, отполированная при помощи деревянного круга
4—1484
го материала. Зерна плывут в пленке, и только при повы-
шении давления пленка утончается и зерна могут лишь
незначительно стирать поверхностный слой стекла. В про-
тивоположность этому маловязкий керосин образует
весьма тонкую пленку, так что и зерна самых малых раз-
меров касаются гравировального круга и стекла и про-
изводят работу.
Таким образом, абразивный материал, имеющий зер-
на большой величины, необходимо смешивать с вязким
маслом, так как топкозернистый абразив образует с мас-
лом слишком толстый слой.
Для снижения вязкости в тонкозернистый абразив-
ный материал добавляют керосин.
Способы работы
Узор размечают в зависимости от вида гравюры
и требований к точности исполнения. Простые узоры не
размечают совсем. Для обычных гравюр с вертикальны-
ми и горизонтальными линиями устанавливают располо-
жение узора, размечают простой линейкой. Для специ-
альных гравюр, а также для скульптурных весь рисунок
переносят с бумаги на стекло.
Для ускорения работы гравюра может быть частично
выполнена пескоструйной обработкой или травлением.
Для нанесения рисунка для травления выгодно использо-
вать пантограф. Рисунок в этом случае получается до-
статочно точный и может быть уменьшен до самых ми-
ниатюрных размеров (например, высота надписей может
доходить до 0,2 мм) *.
Гравюры можно размечать также при помощи штем-
пелевания или применения некоторых видов печати, на-
пример шелкотрафаретной. Для создания впечатления
пластичности наиболее глубоко гравируют передние ча-
сти узора, наименее глубоко — его фон (рис. 29).
Гравирование пластическое
При пластическом гравировании стекла в глуби-
ну действует основное правило — сначала работать
с большими кругами, которыми в общих чертах оконту-
ривается форма и глубина больших частей гравюры. За-
* Чехословацкий патент Ле 98698, Вл. Поспихал и Ст. Бахтин.
50
тем используют гравиро-
вальные круги с меньши-
ми диаметрами. Диаметр
круга выбирают таким об-
разом, чтобы круг во вре-
мя работы снимал макси-
мально возможную по-
верхность при обеспе-
чении необходимой глу-
бины.
Имитацию некоторых
материалов можно полу-
чить путем гравирования
поверхности различными
способами.
В случае глубокой гра-
вюры стекло практически
обрабатывается таким
образом, что наиболее
глубоко гравируется та
часть рисунка, которая .
ближе всего находится к
наблюдателю. Более уда-
ленные части узора гра-
вируются наименее глу-
боко (рис. 30, а).
При гравировании
рельефа прежде всего от-
бирают стекло около ри-
сунка, чтобы выгравиро-
ванный образ представ-
лялся в виде скульптур-
ной пластинки (рис. 30,6).
Рис. 29. Примеры гравирова-
ния на стекле (фото й. Брока)
а — мелкая гравюра, листки спереди
выгравированы глубоко, сзади — ме-
нее глубоко (художник А. Матура);
б — портретная гравюра первой по-
ловины XIX в.
4*
51
Гравирование линий
Наиболее трудной граверной работой является
гравирование письма и узких линий, так как такая ра-
бота требует точного попадания на необходимое место.
Следы от неправильного попадания и попадания мимо
рисунка остаются заметными и могут быть с трудом уст-
ранены только переполировкой. Кривые и спирали гра-
Рис. 30. Примеры пластического гравирования (фото
И. Брока)
а — пластическая рельефная гравюра, напоминающая горный
хрусталь; б — рельефный портрет и письмо (художник Н. Цей-
дар, гравер В. Губерт)
52
вируются не за один прием, а за несколько путем состав-
ления из отдельных прямых коротких линий, исходящих
одна из другой (рис. 31). При этом радиус гравироваль-
ного круга не должен быть больше радиуса спирали
(/—1а, 2—2а, 3—За) (рис. 32). Спираль или дугу состав-
ляют из коротких прямых прорезов.
53
• >
Рис. 31. Спиралеобразные линии в цветочном узоре XVIII в. (фо-
то И. Брока)
Гравирование скользящим кругом
Г равирование скольжением гравировального
круга по стеклу из всех видов гравирования является
самым быстрым. В этом случае применяют наибольшие
по размерам гравировальные круги из меди или электро-
корунда. Большие круги удобны тем, что они оставляют
па стекле широкий след и работа идет быстрее, получае-
мая гравюра — мелкая. Круги имеют слегка закруглен-
ный профиль без острых кромок.
Гравирование скольжением особенно пригодно при
гравировании тонких цветных слоев, образуемых, напри-
мер, медной цветной протравой. Гравюра на таком тон-
ком цветном слое выглядит очень контрастно (рис. 33,а).
Гравирование кругами из искусственных абразивных
материалов иногда неправильно называют гравировани-
ем камнем. В действительности гравируют не естествен-
ными камнями, а гравировальными кругами, состоящи-
ми из зерен карбида кремния (зерновой состав 100—
150) или электрокорунда (зерновой состав 120—220 и
более), т. е. теми же видами абразивных материалов, ко-
55
Рис. 33. Примеры гравирова-
ния скользящим кругом (фото
И. Брока)
а — электрокорундовым гравиро-
вальным кругом через слой черной
протравы; б — электрокорундовыми
кругами; хорошо видны следы и
заметна структура (художник
Й. Шварц)
торые обычно применяют при шлифовании стекла
(рис. 33,6). Обычно гравировальные круги имеют мень-
шие размеры. Для гравирования более тонких деталей
пригодны тонкозернистые круги из электрокорунда, ко-
торые дольше сохраняют необходимый профиль.
Некоторые простые узоры, полученные вышеописан-
ным способом, собственно говоря, являются лишь умень-
шением узоров, нанесенных шлифованием. Эти узоры
значительно меньше по размерам, чем узоры, получае-
мые при помощи медного гравировального круга, усту-
пают им по точности исполнения. Зато работа проходит
быстрее и тем самым намного дешевле. Такие изделия
можно полировать химическим путем, поскольку струк-
тура выгравированных поверхностей аналогична таковой
при шлифовании. Глубина, достигаемая при гравиро-
вании этим способом, не превышает 0,5 мм. Скольжение
применяют в настоящее время при быстрой калибровке
мерных сосудов и недорогом гравировании надписей.
Скользящее гравирование было введено Бедржихом
Эгерманном. Он применил этот быстрой способ обработ-
ки стекла для богатого украшения его мотивами в стиле
барокко. Эти украшения занимали значительную часть
поверхности изделия, одновременно закрывали пороки
цветной протравы, которая в то время была не всегда
однородной. Такой способ украшения и до сих пор на-
зывается «Эгермапн» (см. рис. 103).
Полирование
Пластическая выразительность гравюры возра-
стает в результате полирования выступающих деталей
или углублений на войлочных или деревянных полиро-
вальных кругах обычными полировальными материала-
ми, т. е. полировальным крокусом и пемзой. Матовость
гравюры может быть устранена переполировкой с помо-
щью полировочной щетки. Полируют и отдельные очень
узкие и короткие прорезы, например сферы диаметром
от 1 мм и выше. Такой способ полирования не имеет
аналогии при обычном шлифовании и полировании стек-
ла. Для такого полирования применяют свинцовые кру-
ги, а в качестве абразива пемзу с водой. Круг должен
иметь форму и величину, полностью соответствующую
форме и величине гравировального круга, при помощи
57
которого узор был выгравирован. Классический метод
гравирования был обогащен новым способом гравирова-
ния, основанным на снятии очень тонкого слоя стекла
при помощи полирования поверхности Ч Эта техника ис-
пользует многоцветность слоев, образованных цветными
протравами, люстрованием и ирризацией.
Разработке новой техники гравирования содействова-
ли работы по изучению тонких поверхностных слоев, а
также слоев, образовавшихся в результате диффузии.
Особенно красная протрава и ее отдельные оттенки, чер-
ная протрава и некоторые виды люстров дают богатую
цветную палитру. Отдельные цветные слои необычайно
тонки и перекрывают друг друга. Так, например, крас-
ная протрава, имеющая толщину около 0,005 мм, дает
следующие слои: металлический, красный, желтый, зеле-
ный, а также тонкий с матовым оттенком белого цвета.
Переходной ступенью между красным и желтым слоями
является оранжевый слой, а между желтым и зеленым —
желто-зеленый.
Снятие таких тонких слоев возможно исключительно
полированием. Для этой цели использовати обычный
гравировальный станок, причем слой снимают деревян-
ными кружками, на которые обычным способом наносят
полировочные средства, растертые в воде. Более всего
для этой цели пригодна окись титана, которая дает с во-
дой смесь, хорошо пристающую к полировальному кру-
жку.
Снятие верхних слоев полированием дает возмож-
ность использовать цветовые оттенки нижележащих сло-
ев, при этом поверхность стекла остается практически
неизменной — блестящей и без заметных различий по
высоте.
Гранение и гравирование
кругом на гибком валу
Гравюра оставалась ограниченным украшением
изделий полых и плоских малых размеров, например ме-
дальонов, плакатов, стекол для дверей и зеркал. Анало-
гично было и с огранкой стекла. Листовое стекло боль-
ших размеров и не обработанное строительное стекло
1 Чехословацкий патент № 92128 от 15/Х 1959 г. Автор
С. Бахтик.
58
стало возможным гранить начиная с первой четверти
нашего столетия, когда в стеклоделие было введено гра-
нение стекла шлифовальником на гибком валу, присое-
диненном к мотору (рис. 34).
В зажимном патроне закрепляют грубозернистые
карборундовые круги диаметром от 1 до 20 см. Грубозер-
нистые круги применяют для того, чтобы при высоких
Рис. 34. Шлифовальннк на гибком валу
/ — ручка; 2 — шлифовальный круг; 3 — защитный кожух
оборотах они не «жгли» поверхности стекла, т. е. не соз-
давали местных перегревов на его поверхности. Круги
закрепляют на ктею подобно сверлам бормашины или
привинчивают к валу винтами.
Лист стекла во время работы опирается на специаль-
ную деревянную подставку, располагаемую с уклоном
назад. Для постоянного смачивания и охлаждения круга
на лист стекла подается вода. После приложения круга к
листу стекчо начинает сошлифовываться.
Таким способом особенно хорошо обрабатывать цвет-
ные накладные стекла, снимая цветные слои полностью
или частично. Очень хорошо зарекомендовало себя дуб-
лированное стекло, у которого на бесцветное основное
стекло нанесен темный слой. При просветлении возника-
ют переходы различных цветных оттенков (рис. 35).
Вместо малых кругов можно применять круги разме-
рами до 200 мм в диаметре, закрепленные на более мас-
сивных валах. Число оборотов в этом случае меньше, оно
соответствует числу оборотов кругов при работе на шли-
фовальном станке. Большие по размерам круги позволя-
ют также работать на большую глубину.
59
Рис. 35. Дублированное стекло с рисунком, полученным гранени-
ем при помощи шлнфовальннка на гибком валу (художник С. Ли-
бенский, фото М. Мюллера)
Рисование алмазом
п гравирование пунктиром
Рисование алмазом (рис. 36) иногда также назы-
вают гравированием, рифлением, царапанием.
Алмаз закрепляют в держателе специальной замаз-
кой. Во время работы держатель держат так же, как
обычную ручку при письме. При рисовании алмаз нельзя
60
Рис. 36. Рисунок, нанесенный алмазным острием в комбинации с об-
работкой карборундовым кругом (художник К. Рибачек, фото
М. Мюллера)
двигать в любом направлении. Его необходимо всегда
держать таким образом, чтобы режущая грань и острие
были заточены в направлении движения. Алмаз глубоко
проникает в стекло,
хотя прорез не явля-
ется отчетливым с по-
верхности. Движени-
ем алмаза на гладкой
блестящей поверхно-
сти образуются тон-
кие рифли. При рас-
сматривании под мик-
роскопом видно, что
алмазное острие раз-
рушает хрупкое стек-
ло таким образом, что
около основной бо-
роздки в стороны рас-
Рис. 37. Окончание линии, вырезан-
ной алмазным острием. Боковые
трещины, образовавшиеся перед вер-
шиной острия, продолжаются (Х60,
фото С. Бахтина)
61
Рис. 38. Прорез, сделанный кольцом нз карбида вольфрама (Х325,
фото Ф. Бенды)
Рис. 39. Осколок стекла, выкрашенный при резании алмазом (Х325,
фото Ф. Бенды)
пространяются тонкие раковинообразные углубления
(рис. 37—39).
При небольшом давлении явственно видны белые ли-
нии, которые при более сильном давлении превращаются
в искрящиеся следы, так как отражение света на боль-
ших поверхностях выщербленных раковин более значи-
тельно. Грубые бороздки получаются также при гравиро-
вании иглами из карбида вольфрама (видия), кристалла-
ми карбида кремния и острием искусственно выращенно-
го кристалла корунда или спеченного корунда.
Легкую рукоятку с алмазом нужно вести весьма уве-
ренно с тем, чтобы алмазное острие удерживалось в тре-
буемом направлении. Поверхностные узоры наносят па-
раллельной или перекрестной штриховкой. Густо распо-
ложенные друг к другу линии такой штриховки в состоя-
нии образовать совершенно белую поверхность.
В качестве исходного материала можно также ис-
пользовать стекло с красной цветной протравой. При
рассматривании на просвет белые блестящие линии свер-
кают на красном фоне.
Во время работы под изделия подкладывают мягкую
подложку. Необходимо следить за тем, чтобы обломки и
крошки стекла не поцарапали поверхности стекла, осо-
бенно при работе с красной цветной протравой, на ко-
торой хорошо различимы и самые незначительные цара-
пинки.
За техникой рисования алмазом последовала новая
необычайно тонкая техника украшения стекла — грави-
рование пунктиром или так называемое выбивание (на-
несение точек, пунктира от голландского слова Stippen *).
Каждое прикосновение алмазом образует на поверх-
ности стекла нарушения, воспринимаемые в виде белых
точек (рис. 40). Варьируя плотность расположения точек
(более густо или более редко), можно составить рисунок,
на котором точками обозначаются светлые места (от-
нюдь не тени). Рисунок хорошо выделяется на чистом
бесцветном или темном цветном стекле.
Такие рисунки на стекле иногда настолько токпо вы-
полнены, что становятся видимыми исключительно в бо-
ковом освещении на фоне темной подложки. Весьма вы-
разительно проявляется такой рисунок при прохождении
1 Этой техникой владели голландцы, наиболее известным пред-
ставителем которых был художник второй половины XVIII в.
Д. Вольф из Утрехта.
63
Рис. 40. Фрагмент пластической гравюры. Точки нанесены ал-
мазным острием. Белые места — участки с наиболее густым
расположением точек (художник В. Платек, фото Й. Брока)
света параллельно стенкам изделия, на котором он выг-
равирован.
Рукоятку с алмазом держат перпендикулярно по-
верхности стекла с тем, чтобы вершина острия при ударе
о стекло не соскальзывала и давала тонкое нарушение
поверхности. Только под микроскопом следы алмаза
64
становятся видимыми. Они представляют собой об-
разования, составленные из нескольких раковинок, рас-
положенных вокруг места удара, где алмаз раздробил
стекло в белый порошок. Рисунки на плоскости получа-
ются путем большей или меньшей концентрации точек.
Рис. 41. Схема образования конусообразной тре-
щины при ударе тупым острием
1 — тупое острие; 2 — конусообразная трещина; 3 — усе-
ченный конус; 4 — выкрашенный осколок стекла
Необходимо заметить, что были сконструированы специ-
альные механические виброустановки для гравирования
точками.
Аналогичный эффект достигается при обработке по-
верхности стекла струей естественных или искусственных
абразивных материалов или в случае применения для
этих целей ультразвука. Алмазное острие также заменя-
ют острием из искусственных карбидов (вольфрама,
кремния) или же чрезвычайно износостойкой и твердой
окисью алюминия — корундом.
5—1484
65
Выбиванием украшалось главным образом хрусталь-
ное стекло, изредка стекло цветное и темное. Этот метод
позднее нашел применение для выбивания портретов на
темных поверхностях.
Выбивание (рис. 41) поверхности стекла осуществля-
ют ударами тупого острия металлических предметов с
окончанием различного профиля. Этот способ особенно
пригоден для изделий с толстыми стенками (при сильном
ударе изделие не должно разбиться). Удары производят-
ся непосредственно молотком по материалу или же по
специальной стальной оправке, поставленной перпенди-
кулярно к стенке изделия. В месте удара стекло разбива-
ется в белый порошок, а в ближайшем окружении обра-
зуются раковинки. Просветы в таких раковинках на-
столько узки, что ясно видна радужная интерференцион-
ная окраска. Несколько иной характер разрушения име-
ет поверхность, когда изделие закреплено упруго. В этом
случае прц ударе центр пружинит и па месте разрушен-
ного стекла не образуется белого пятна. При соответству-
ющих инструментах и интенсивности удара на изделии об-
разуется конусообразная трещина. При большом количе-
стве таких ударов на правильно выбранных друг от дру-
га расстояниях стекло выкалывается около мест удара
таким образом, что остаются па местах ударов выпукло-
сти в виде усеченных конусов, составляющие пластичес-
кую поверхность стекла. Полированием в ванне с плави-
ковой кислотой устраняются острые грани, оставшиеся
на поверхности стекла.
Этот способ украшения показывает, как можно ис-
пользовать для декорирования пороки поверхности
стекла.
Гравирование
электрическим током
При действии на стекло электрического тока иа
его поверхности остаются следы в виде тонких линий раз-
личной конфигурации (рис. 42).
Изделие погружают в раствор водного электролита,
на дно сосуда помещают металлическую пластинку, ко-
торую присоединяют к одному полюсу электрического
тока (рис. 43). Птатиновый электрод присоединяют к
другому полюсу, при движении которого происходит гра-
6G
Рис. 42. Линии, образованные электрическим разрядом (теневое
изображение)
вирование стекла. «Гравирование» в общих чертах соот-
ветствует внешнему виду образуемых линий. При движе-
нии платиновой иглы по стеклу образуется электричес-
кая дуга. В точке соприкосновения иглы со стеклом тем-
пература повышается настолько, что поверхность стекла
растрескивается па мельчайшие частички, которые за-
тем вновь сплавляются. Тепловая энергия электрической
дуги распространяется во всех направлениях, и поэтому
трещинки расходятся от сплавленного центра во все сто-
роны. Если по выгравированному участку провести иглу
повторно, то растрескавшиеся частички откалываются.
В другом случае растрескавшиеся частички могут быть
слегка приподнятыми, оставаясь на прежних местах. Ма-
товая, иногда даже интенсивно белая поверхность явля-
ется свидетельством значительного разрушения поверх-
ностных слоев стекла.
Полярность электродов влияет на интенсивность сле-
да. При использовании платиновой нити диаметром в
1,5 мм в качестве катода возникает более интенсивный
след, чем при ее использовании в качестве анода. Наибо-
лее чистый след оставляет платиновый электрод, облада-
5*
67
ющий удовлетворительной термической устойчивостью.
В процессе гравирования на кончике платиновой иглы
может образоваться шарик, который служит доказатель-
ством того, что даже платина плавится, хотя ее темпера-
тура плавления 1770° С. Железный электрод обгорает, и
окалина сплавляется со стеклом. В точках вплавления
Рис. 43. Электрическое гравирование листового
стекла
1 — емкость с электролитом; 2 — стекло; 3—электрод —
металлическая пластинка; 4 — электрод-валик из метал-
лических отходов; 5 — игла электрода для работы вруч-
ную; 6— подача тока к электродам; 7 — раствор соли
железа в стекло возникают большие трещины. Графито-
вый электрод оставляет широкий и неравномерный след,
поэтому не пригоден для этих целей. Коваровый элект-
род оставляет след, подобный следу после железного
электрода.
Диаметр гравировальной иглы и ширина следа нахо-
дятся в прямой зависимости. От высоты уровня электро-
лита зависит ширина следа. Наибольшая ширина следа
получается при высоте уровня электролита в 1,5 мм.
Лучшие результаты в опытах были достигнуты при ис-
пользовании в качестве электролита 18—20%-ного рас-
твора калийной селитры при температуре 18° С с погру-
жением стекла на глубину 1,5 мм и при напряжении
140 в; при этом работали с платиновым электродом.
Для гравирования листового стекла участок, подле-
жащий гравированию, ограничивают валиком высотой в
5 мм, изготовленным из смеси воска с алюминиевой пак-
68
лей. Под лист стекла кладут чертеж с готовым узором
или же узор наносят на стекло цветным карандашом.
В. Паспихалом была разработана конструкция уста-
новки, которая позволяет гравировать полое техническое
и бытовое стекло произвольных форм. Особенно выгод-
Рис. 44. Дублированное стекло. Белый слой на
хрустальном стекле получен рельефным гравиро-
ванием, по контурам, намеченным пескоструйной
обработкой
ным оказалось применять эту установку для гравирова-
ния тонких рамок, что более экономично по сравнению с
существующим способом серийного украшения травле-
нием.
60
Применение гравирования
Гравюрой большей частью украшаются хрус-
тальные стекла — тонкостенные и толстостенные. На
цветных стеклах гравюры мало выразительны. Очень
контрастно гравюра выделяется при снятии (прореза-
нии) цветных стекол. Слоистые цветные стекла украша-
ются рельефной гравюрой (рис. 44). Историческую изве-
стность получила так называемая Портландская ваза
(I в. нашей эры), найденная в Греции. Эта ваза сделана
из темно-синего стекла с наслоенным на него белым опа-
лом, в котором выгравирована низкая рельефная плас-
тика с прекрасными полупросвечивающими переходами
в основную темно-синюю окраску.
3. ПЕСКОСТРУПНАЯ ОБРАБОТКА
При пескоструйной обработке, иногда называе-
мой обдувкой песком, поверхность стекла разрушается
от попадания на нее свободного абразивного материала.
С пескоструйной обработкой стекла по всей вероятно-
сти столкнулись впервые южноафриканские фермеры.
Стекла в окнах их жилищ в течение краткого времени
становились матовыми во время песчаных бурь.
Первый патент на устройство для пескоструйной об-
работки был выдан американцу Тилгманну в 1871 г.
Свое устройство он применил для глубинного разруше-
ния твердых материалов — металлов, естественных кам-
ней, стекла и др. Тилгманн также ввел применение шаб-
лонов. Уже в 1879 г. Б. Холштайну из Оснабрюка был
выдан патент на матирование поверхности стекла песком.
По этому патенту пескоструйная обработка осуществля-
лась за счет собственного веса песка — самотеком. Пес-
коструйные аппараты начали изготовлять в Европе
в 1880 г. Вскоре после этого пескоструйная обработка
была использована и в Чехословакии.
При пескоструйной обработке зерна острогранного
материала падают на поверхность хрупкого стекла с по-
вышенной скоростью и разбивают се. От мест попадания
зерен во все стороны распространяются раковинообраз-
ные трещины.
После первого попадания зерен песка поверхность
стекла еще не разрушена настолько, чтобы начали выпа-
дать раковинообразные обломки стекла. Частицы стекла
70
начинают выкрашиваться только после дальнейших со-
ударений с частицами песка. Поверхность стекла делает-
ся шероховатой, волнистой, матовой, слегка просвечи-
вающейся. Шероховатость и острограпность поверхности
может быть устранена дополнительным травлением пла-
виковой кислотой. Быстрая обработка плавиковой кисло-
той ликвидирует острые выступы, притупляет и округля-
ет острые грани.
Шероховатая поверхность интенсивно рассеивает
свет. По сравнению с обыкновенным листовым стеклом
у стекла, подвергшегося пескоструйной обработке, про-
пускаемость света уменьшается с 92 до 80%. Несмотря
на это, поглощение и отражение света значительно
меньше, чем в случае люстрированного или ирризоваино-
го стекла, когда светопропускаемость снижается на 40%
и более. Молочное опаловое стекло задерживает 25%
света. Разбивание поверхности, выкрашивание частиц
продолжается при глубинной обработке стекла и на тол-
стостенных издетиях приводит к образованию глубоких
пластических углублений
Места, которые не должны обрабатываться, защища-
ют упругим шаблоном. Боковые стенки шаблона выпол-
няются слегка скошенными. При травлении плавиковой
кислотой защищаемые места также подвергают трав-
лению.
На количество обработанного стекла влияет вид абра-
зивного материала, скорость струи песка и ее удален-
ность от поверхности стекла, количество зерен абразив-
ного материала и время обработки.
Абразивный материал. Из его свойств наибольшее
значение имеют твердость, хрупкость, форма и величина
зерна. Свойства зерна определены видом материала.
Первоначально применяли кварцевый песок. В настоя-
щее время чаще всего применяют корунд, реже карбид
кремния.
Корунд по сравнению с песком значительно тверже и
значительно более износостойкий. В случаях применения
корунда также не образуются глубокие трещины и повы-
шается производительность, что особенно ценно при руч-
ной работе.
Остроугольные зерна карбида кремния, имеющие
форму пластинок, менее пригодны, так как они сильно
рассекают поверхность стекла и измельчаются сами.
Поэтому высокая твердость карбида кремния не может
71
быть использована вследствие его хрупкости, хотя твер-
дость карбида кремния выше, чем у корунда. Остро-
угольные пластинки карбида кремния легко забивают
трубопровод и сильно изнашивают его стенки. Незначи-
тельная устойчивость остроугольных зерен карбида крем-
ния, которые легко разламываются, быстро уменьшают
величину зерен.
Зерна больших размеров в потоке абразива имеют
большую скорость по сравнению с зернами меньших раз-
меров. Таким образом, существует определенная раз-
ность скоростей, которая проявляется в том, что меньшие
зерна тормозят большие по размерам зерна, так как
большие зерна наталкиваются на меньшие. Поэтому
большее количество зерен меньших размеров замедляет
скорость зерен нормальной величины, в результате чего
снижается пробивная способность потока. Зерна неболь-
ших размеров разрушают поверхность определенной ве-
личины быстрее, чем зерна больших размеров. Поэтому
они более пригодны для матирования, так как в этом
случае за одинаковое время происходит большее число
соударений. Для глубинной пескоструйной обработки,
наоборот, выгоднее работать с зернами больших разме-
ров. Они хотя и производят за определенное время мень-
шее число ударов, зато разрушают стекло на большую
глубину.
При использовании шаблонов большие зерна не дают
четких очертаний (рис. 45), в то время как зерна малых
размеров дают резкие контуры. Большая разница в вели-
чине зерен обусловливается не только недостатками
классификации абразивного материала, но и дроблением
зерен первоначальной величины, если абразивный мате-
риал слишком хрупок. Кроме того, абразивный материал
со временем все более обогащается обломками стекла.
Максимальная величина зерен обычно не превышает
1 мм. При оптимальном соотношении зерен и воздуха
каждое зерно попадает на поверхность стекла, не теряя
скорости при столкновении с зернами, двигающимися к
стеклу и отраженному от него.
Скорость и расстояние. Энергия движения зерен опре-
деляется величиной давления или вакуума и размерами
зерен. При повышенной скорости за единицу времени на
данную поверхность попадет большее число зерен. Сле-
довательно, производительность повышается. Однако ско-
рость не должна повышаться настолько, чтобы в значи-
72
тельной степени снижать срок службы используемого
шаблона или другого защитного материала.
С увеличением расстояния скорость снижается. Одна-
ко в этом случае повышается однородность обработанной
поверхности. Расстояние сопла от
поверхности в стеклоделии обычно не
превышает 200 мм. С увеличением
расстояния уменьшаются весовые по-
тери обрабатываемого стекла, зато по-
вышается однородность обработки.
Поэтому при матировании рекоменду-
ют большие расстояния, а при глу-
бинной обработке меньшие.
Время пескоструйной обработки
выбирают в зависимости от требова-
ний, предъявляемых к обрабатывае-
мой поверхности. Для получения ма-
Рис. 45. Пескоструйная обработка с использо-
ванием шаблонов
/ — большое зерно соударяется с поверхностью стекла
у края шаблона; 2 — зерна такой же величины соуда-
ряются первоначально с ребрами шаблона, а затем
попадают на поверхность стекла в местах 3; 4 — стек-
ло; 5 — шаблон
обрабатываемой
тового стекла достаточно нескольких секунд. Глубинная
обработка стекла требует нескольких часов.
Если пескоструйной обработке подвергается участок,
ограниченный шаблоном, то здесь образуется отверстие.
Таким образом, в этом случае пескоструйная обработка
заменяет сверление. Отверстия могут получаться и диа-
метром более 10 мм. Если необходимо получить отвер-
стия более 25 мм в диаметре, то пескоструйной обработ-
ке подвергаются только круговые кольца.
Острогранные зерна при ударе не действуют только
как своеобразный молоток, их действие может быть срав-
нимо с ударами острием из алмаза или карбида вольф-
рама, как это имеет место при гравировании пунктиром
(точками).
Если величина зерен, используемых для пескоструй-
ной обработки поверхности стекла, уменьшается до ве-
личины зерен полировальных материалов или если при-
меняют непосредственно полировальные материалы, на-
73
пример полировальный крокус, при условии обработки
под очень острым углом (около 10°), поверхность стекла
сглаживается в одном направлении, вплоть до тонкого
блеска. По-видимому, в этом случае происходят те же
явления, что и при механическом полировании в одном
направлении.
Наряду с обработкой сжатым воздухом можно приме-
нять пар или воду. В этом случае тонкозернистый песок
образует шлам, который можно с успехом использовать
для самого тонкого матирования поверхности, причем
поверхность по своему внешнему виду не отличается от
поверхности, получаемой при матировании солями пла-
виковой кислоты. Шлам применяют потому, что мало-
увлажненный тонкозернистый материал комкуется и
забивает трубопроводы и сопла пескоструйных аппа-
ратов.
Оборудование п способы работы
В стеклоделии при помощи пескоструйной обра-
ботки придают стеклу матовую и шероховатую поверх-
ность. Применением различного вида шаблонов песко-
струйной обработкой получают узоры и украшения, де-
лают надписи и различного рода знаки и изображения,
подготавливают поверхность стекла для получения стек-
ла «мороз» па клею, получают глубинные и рельефные
украшения и надписи, делают отверстия.
Пескоструйные аппараты
В пескоструйных аппаратах, применяемых для
обработки поверхности стекла, зернистый материал пода-
ется следующими способами:
1) самотеком;
2) специальными лопатками вращающегося колеса
(механическая установка);
3) газовым потоком (пневматическая установка);
4) потоком жидкости под давлением (гидравлическая
установка).
Пескоструйная установка, работающая по принципу
самотека, является простейшей установкой. Ее сконстру-
ировал в 1879 г. Бенхард. Песок из сборника подается на
стеклянный предмет по специальному трубопроводу
74
с высоты 5 м. Количество подаваемого песка регулиру-
ют заслонкой.
Механическую установку (рис. 46) с вращающимся
колесом со специальными лопатками для пескоструйной
обработки в стеклоделии до сих пор практически не при-
меняют. Основой этой весьма производительной установки
служит колесо, снабженное лопатками. В специальное
пространство полого вала подается песок, который при
Рис. 46. Механическая пескоструй-
ная установка
/ — подача песка; 2 — колесо; 3 — лопатки
помощи лопаток направляется на подлежащие обработ-
ке изделия. Поток песка регулируют местоположением
его подачи. Обычно мощность таких установок составля-
ет 3 л. с., в течение 1 мин расходуется около 150 кг песка.
Обе вышеописанные установки не имеют сопла — на-
иболее ответственной части других пескоструйных уста-
новок (сопло легко и быстро изнашивается).
Пневматическая установка. Во всех пневматических
установках зернистый материал подается на обрабаты-
ваемую поверхность стекла либо сжатым воздухом, либо
с помощью вакуума. Эти установки разделяются на ин-
жекционные, градиентные (избыточное давление) и ваку-
умные.
Инжекционная установка. Схема такой пескоструйной
установки в целом показана на рис. 47, а. Принцип ее
действия основан на том, что сжатый воздух проходит че-
рез инжектор и в результате создавшегося разрежения
зернистый материал засасывается. Затем этот материал
сжатым воздухом направляется на поверхность стекла
75
(рис. 47, б). Компрессор подает сжатый воздух в воздуш-
ный колпак, который необходим для выравнивания коле-
баний давления воздуха, возникающие при периодиче-
ской работе компрессора. Из воздушного колпака
воздух попадает в водо- и маслоулавливатель, а из него
в инжекционное сопло.
Это сопло засасывает
песок из сборника.
В стеклоделии при-
меняют и другие виды
установки, например
Рис. 47. Инжекционная пескоструйная установка
а — общий вид; б — пескоструйный аппарат; в — схема работы пескоструйного
аппарата; 1 — сборник с песком; 2—трубопровод; 3— подача сжатого воз-
духа; 4 — сопло смешивания; 5 — сопло; 6 — компрессор; 7 — воздушный кол-
пак; 8 — улавливатель воды и масла; 9— кабина для пескоструйной обработки;
10 — засасывание песка инжектором; 11 — поток песка; 12 — отверстие, закры-
ваемое обрабатываемым изделием; 13 — защитный кожух; 14—пространство,
из которого отсасывается воздух
для полого стекла (рис. 47, в). Сжатый воздух через
трубу подается в сопло. Часть сжатого воздуха ис-
пользуется при помощи специальной трубки для инжек-
ционного засасывания смеси воздуха и тонкого песка.
Сопло также работает как инжектор и засасывает песок
в количестве, регулируемом заслонкой, отделяющей
сборник с песком. Поток смеси воздуха и песка направ-
ляется на предмет, расположенный над отверстием в
крышке, причем при смене обрабатываемых предметов
отверстие закрывают специальной заслонкой с рукоятью.
Часть воздуха попадает в эксгаустер, перед которым име-
ется сепаратор для улавливания тонких частиц песка.
Для предохранения от запыления в отверстия для уста-
76
иовки подлежащего обработке предмета вставляют смен-
ные уплотнительные кольца различных размеров в зави-
симости от величины и формы предмета. Если изгото-
вить соответствующие уплотнительные кольца невозмож-
но, то всю верхнюю часть установки закрывают специ-
альным защитным кожухом. При матировании светиль-
A^\/A\y/A\\ZA V/A\V/A\V/A\yZ? \V/A\V/X\V/A\V/Axx7/\
Рис. 48. Пескоструйная установка, работающая
под давлением
а — общий вид; б — схема действия пескоструйного аппа-
рата; 1 — компрессор; 2—воздушный колпак для вырав-
нивания колебаний давления; 3 — водо- и маслоочисти-
тель; 4 — сборник песка; 5 — сопло; 6 — подача сжатого
воздуха; 7 — сопло смешивания
ников большими партиями работу ведут попеременно в
двух кабинах. В то время как в одной кабине изделие
обрабатывают, в другой меняют изделия. Одновре-
менная пескоструйная обработка нескольких изделий до
сих пор не внедрена.
Па практике встречаются также упрощенные инжек-
ционные установки. Камера пескоструйной обработки су-
жена книзу до формы конуса или пирамиды. Внизу в са-
мом узком месте помещают инжекционную установку.
77
Материал засасывается в отверстие инжектора сжатым
воздухом и подается наверх в рабочее пространство. Воз-
дух, содержащий тонкую пыль, отсасывается эксгаус-
тером.
Пескоструйные установки, работающие под давлени-
ем (рис. 48, а). Зернистый материал находится в специ-
альном сборнике, куда его загружают вручную пли при
помощи механизмов. В случае механической загрузки
Рис. 49. Однокамерная
пескоструйная установ-
ка
1 — сито; 2— вентиль; 3— ка-
мера; 4 — сопло
песок загружают или периоди-
чески (однокамерный силос)
или непрерывно (трехкамер-
ный силос). Зернистый мате-
риал поступает в трубопровод
из сборника самотеком. На об-
рабатываемую поверхность пе-
сок подается сжатым возду-
хом (рис. 48,6).
В однокамерных установ-
ках (рис. 49) песок проходит
через сито и давит на запира-
ющий вентиль, который снаб-
жен пружиной и регулируется
избытком давления воздуха в
камере. Воздух под давлением
проходит через трубу, кото-
рая разделена на две части: первая ведет в камеру, вто-
рая-— под камеру для транспортирования песка к соплу.
При наполнении камеры песком процесс останавливает-
ся, и тем самым прекращается и доступ сжатого воздуха.
При давлении песка в сборнике вентиль открывается и
песок попадает в камеру. При давлении пружины, а за-
тем и воздуха в камере вентиль снова закрывается. К не-
достаткам однокамерной системы следует отнести пре-
рывность технологического процесса и проникание песка
из кабины в сборник, в случае расположения кабины для
пескоструйной обработки непосредственно над сборни-
ком песка.
Трехкамерная пескоструйная установка работает не-
прерывно (рис. 50). Песок в сборник-силос 1 транспорти-
руется механически через сито. Далее песок попадает
в промежуточную камеру 2. Эта камера попеременно на-
ходится под давлением. Если камера 2 находится под
давлением, то вентиль 3 закрыт, а вентиль 4 открыт, кла-
пан 5 закрыт, а клапан 6 открыт и песок попадает в ка-
78
меру 7, дно которой имеет шарообразную пробку. После
заполнения камеры 7 ее вес возрастает настолько, что
камера опускается, при этом она действует на рычажный
механизм, на котором подвешена. В результате открыва-
ется вентиль 3 (рис. 50, а), закрывается вентиль 4, ка-
мера 2 соединяется с атмосферным давлением. Клапан 6
закрыт давлением воздуха в камере 8 и давлением пру-
жины, камера 2 снова наполняется песком. После осво-
Рис. 50. Трехкамерная пескоструйная установка
а — при наполнении второй камеры; б — при наполнении
третьей камеры
вождения камеры 7 ее вес снова уменьшается и противо-
вес 9 возвращает ее в первоначальное положение. Про-
цесс автоматически периодически повторяется.
Улавливание и очистка абразивного материала про-
исходит следующим образом. Использованный материят
загрязнен обломками стекла и разбитыми зернами абра-
зивного материала. Поэтому при массовом серийном про-
изводстве изделий абразивный материал необходимо чи-
стить и после соответствующей обработки снова воз-
вращать в производство. Воздух, очищенный от пыли, от-
сасывается в атмосферу.
Особый интерес представляет установка, разработан-
ная одним из авторов (рис. 51) для индивидуальной об-
работки стекла *. Установка подобна установке для клас-
сификации зернистых материалов потоком воздуха и об-
ладает ее преимуществами. Из сборника-силоса зерна
1 Чехословацкий патент 92342 от 15/Х 1959 г. Ст. Бахтик.
79
абразивного материала (чаще корунда) направляются в
специальную насадку, откуда через срезанное под углом
отверстие падают перед воздушным соплом. Косой срез
насадки препятствует воздуху, выходящему из сопла,
снова загонять песок в силос. Зерна абразивного матери-
ала направляются к горловине сопла под выбранным уг-
лом. Сборник и сопло укреплены на специальной под-
2
Рис. 51. Пескоструйный аппа-
рат для абразивного материа-
ла с любой величиной зерна
1 — качающийся сборник песка с ре-
гулируемой подачей: 2 — сопло для
подвода только одного воздуха из
компрессора
ставке. Воздух под дав-
лением подводится шлан-
гом от компрессора. Для
изменения потока абра-
зивного материала сбор-
ник снабжен регулято-
ром. У малых установок
сопло подвижно, у боль-
ших закреплено проч-
но и двигается сам обра-
батываемый предмет.
Для пескоструйной обра-
ботки можно применять
как наиболее тонкозер-
нистые, так и весьма
грубозернистые абразив-
ные материалы. Корунд
№ 200 уже дает совер-
шенную матовую поверх-
ность. Используя зерна
величиной около 1 мм в
небольшом количестве, можно получить такую же по-
верхность, как и при гравировании алмазом точками
(см. стр. 63). Сопло применяют диаметром 0,1 мм с
тем чтобы, меняя его расстояние от поверхности обраба-
тываемого стекла, получать рисунки с тонкой тушевкой.
Вакуумные пескоструйные аппараты. В таких аппара-
тах все рабочее пространство находится под разрежени-
ем. Под воздействием разрежения в рабочее пространст-
во засасываются зерна абразивного материала, которые
по инерции направляются на обрабатываемую поверх-
ность стекла. Такого рода аппараты применяют для ма-
тирования поверхности осветительного стекла, а также
для калибровки. Их успешно используют вследствие
удобного обслуживания и безопасности. При открывании
рабочего пространства в него немедленно устремляется
воздух, что устраняет пыление. В это же самое время
30
прекращается засасывание песка, поскольку исчезло
разрежение.
Обрабатываемое изделие помещают в специальный
барабан, после чего закрывают рабочее отверстие или же
прикладывают к шаблону, находящемуся у рабочего от-
верстия. Тем самым рабо-
чее пространство гермети-
зируется и установка начи-
нает работать. Для преры-
вания работы достаточно
разгерметизировать рабо-
чее пространство.
Пескоструйный аппарат
с щелевидным соплом при-
меняют для матирования
листов стекла (рис. 52, а).
Сопло расположено попе-
рек движущегося листа.
Лист стекла с помощью
двух резиновых роликов
двигается по деревянному
настилу на специальном
столе. Скорость движения
составляет около 500
Рис. 52. Пескоструйный ап-
парат
а — для матирования листового
стекла: 1—лист стекла; 2— стол;
3 — ролики; 4 — уплотнение;
5 — подвод воздуха; 6 — регули-
рование подачи воздуха;
7 — сборник песка; 8— шнеко-
вый транспортер песка; 9 — по-
дача песка; 10 — щелеобразное
сопло; 11 — отсос; б — для полу-
чения отверстий: 1 — шаблон;
2 — песок, обеспечивающий уп-
лотнение; 3 — сопло с подводом
воздуха и песка; 4 — обрабаты-
ваемое изделие
мм Iмин, Над отверстием
сопла находятся пружины
и уплотнители для гермети-
зации рабочего простран-
ства.
Воздух засасывается че-
рез специальную, так назы-
ваемую главную щель. Ко-
личество подаваемого воз-
духа регулируют затвором.
Воздух, засасываемый через
боковую щель, увлекает с
собой из желоба питателя песок. При более высоком
разрежении количество засасываемого песка больше.
В желобе питателя песок равномерно распределяется
вращающимся шнеком. Воздух с песком проходит через
сопло и после обработки поверхности стекла увлекается
в два специальных боковых лотка, откуда поступает в се-
паратор и снова в пескоструйный аппарат. Аппарат ра-
ботает под разрежением от 500 до 600 мм вод, ст.
6—1484
81
Для получения отверстий на изделии применяют спе-
циальную установку (рис. 52,6). При этом используют
грубозернистый, по возможности острогранный абразив-
ный материал, и для ускорения процесса увеличивают
давление воздуха. Этот способ особенно пригоден в тех
случаях, когда необходимо получить небольшое количе-
ство отверстий с разными диаметрами. Для получения
отверстий на технических стеклах, где высокие требова-
ния предъявляются не только к точности диаметра, но и
точности расположения отверстий, а также при произ-
водстве в серийном масштабе, более пригодны алмазные
сверла.
В крышке стального корпуса аппарата имеется отвер-
стие диаметром, большим, чем у получаемых отверстий.
На это отверстие помещают шаблон из стального листа
толщиной до 1 см с отверстием требуемого диаметра. К
шаблону прикладывают обрабатываемый стеклянный
предмет и закрепляют в необходимом положении, лучше
всего это сделать при помощи влажного песка, который
предохраняет изделие от разрушения остальной поверх-
ности. Образовавшееся отверстие сначала имеет коничес-
кую форму, сужающуюся кверху, и только после даль-
нейшей обработки приобретает цилиндрическую форму.
Отходы удаляют отсосом.
Оригинально решена пескоструйная установка для
дозировки и калибровки стеклянных изделий для напит-
ков. Изделие остается сухим изнутри, так как вода, при
помощи которой измеряют объем, заключена в специаль-
ный замкнутый резиновый баллончик (груша). Перед
расположенным горизонтально соплом помещают смен-
ный металлический шаблон. Изделие, предназначенное
к калибровке, надевают на вышеупомянутый баллончик,
содержащий определенное количество жидкости, которое
соответствует требуемому объему изделия. Баллончик
с жидкостью под давлением воздуха заполняет внутрен-
нюю часть изделия, причем изделие надевается на бал-
лончик снизу. На высоте, соответствующей заданному
объему жидкости, на изделие пескоструйным аппаратом
наносят калибровочную метку. Таким образом, в одной
операции соединена дозировка объема сосуда и калиб-
ровка данных этого объема.
Гидравлические установки. Шламовые водные или
паровые установки требуют больших затрат, так как для
их работы необходим паровой котел. Для изделий, обра-
82
батываемых при помощи защитного прикрытия пли пок-
рова, нельзя использовать защитные слои на основе клея,
декстрина с глицерином, а также бумаги. В других аспек-
тах гидравлические пескоструйные установки отличаются
большей эффективностью. Хорошие результаты были по-
лучены при использовании для пескоструйной обработки
керосина и скипидара.
Сопла
Сопла являются важнейшей составной частью
всех пескоструйных установок, за исключением устано-
вок, работающих по принципу самотека и вращающегося
колеса. Они очень быстро изнашиваются, несмотря на то,
что для изготовления сопел применяют специальный
твердый чугун. Срок их службы был небольшим.
Изменение давления при использовании сопла из
твердого чугуна и повышенный расход воздуха ясно вид-
ны из данных табл. 1.
Таблица 1
Необходимая мощность компрессора в м3/ч
Давление в атм Диаметр сопла из твердого чугуна в мм
6 7 8 9 10 и 12 13 14 15
1 41 54 67 86 103 131 157 186 217 247
2 60 81 101 131 158 197 233 276 324 370
3 80 108 136 174 215 263 313 372 431 492
4 99 136 171 218 269 328 287 467 538 614
5 119 169 205 262 324 396 464 558 643 738
6 138 189 240 307 379 460 542 651 750 861
В Чехословакии проводили испытание сопел из спе-
ченного базальта. В настоящее время наиболее износо-
стойкими считаются сопла из карбида вольфрама. Обыч-
но, однако, для снижения стоимости сопла лишь футеру-
ют карбидом вольфрама.
Высокая цена сопла из карбида вольфрама компен-
сируется снижением расхода воздуха и электрической
энергии, не говоря уже об увеличении срока службы та-
ких сопел. Долговечность сопел из карбида вольфрама
по отношению к долговечности сопел из твердого чугуна
увеличивается в 125—250 раз. В табл. 2 приведена зави-
симость расхода воздуха от диаметра сопла.
Вообще говоря, мощность пескоструйных аппаратов
определяется теми целями, для которых их используют.
6* 83
Таблица 2
Зависимость мощности компрессора в атм от диаметра сопла
Мощность компрес- сора в м*/ч Диаметр сопла в мм
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
60 1,8 1,3 0,8 0,5 0,3 — — - -
120 5 3,5 2,6 1,75 1,3 0,8 0,5 0,3
180 — 5,8 4,3 3,2 2,4 1,8 1.3 1 0,6 —
240 —-* 6 4,6 3,5 2,7 2,2 1,6 1,3 0,8
300 — — — — 5,9 4,7 3,7 2,8 2,2 1,8 1,4
360 — — —. * 5,7 4,6 3,75 2,9 2,3 1,8
420 — * — — — 5,4 4,3 3,4 2,8 2,4
480 — — — — — 5,3 4,3 3,5 2,8
540 — • —• - — — 4,8 4 3,5
При матировании, т. е. обработке плоской поверхности,
требуется одна мощность, при обработке поверхности, ог-
раниченной шаблоном,— другая, наконец, при глубинной
обработке стекла, при получении отверстий или при полу-
чении рельефных узоров — третья. Производительность
зависит от расхода и давления воздуха, вида абразивно-
го материала, его твердости, прочности, величины и форм
зерен, а также от длины сопла.
Короткие сопла рассеивают зерна абразива. В ос-
тальном длина сопла не является решающей. Для давле-
ния до 3 атм длину сопла выбирают в пределах 100 —
120 мм, диаметр 6—15 мм.
Весьма любопытно влияние угла обработки. Извест-
но, что при расположении сопла перпендикулярно к об-
рабатываемому предмету зерна абразивного материала
разбиваются. Однако опытным путем было установлено,
что при обработке под углом 15° в том случае, если абра-
зивный материал смешан с керосином, разбивание зерен
снижается до минимума. Для того чтобы такая обработ-
ка была бы достаточно производительной, необходимо
повысить давление. Несмотря на этот факт при песко-
струйной обработке стекла обычно сопло располагают
перпендикулярно к стенке предмета, так как применяе-
мые в стеклоделии давления колеблются в пределах 1 —
3 атм и лишь в исключительных случаях достигают
6 атм. Пескоструйная обработка под углом 90° также не-
обходима при использовании шаблонов.
84
При обработке всей поверхности осветительных пла-
фонов в массовом масштабе последние закрепляют на
резиновом конусе и надевают на коленчатый вал, на ко-
тором они вращаются вокруг своей оси перед соплом. В
свою очередь сопло перемещается вверх и вниз, так что
плафон равномерно обрабатывается по всей поверхности
(матируется).
Защитные покрытия
Если на поверхности стекла необходимо обрабо-
тать пескоструйным аппаратом одни места и, наоборот,
другие оставить нетронутыми блестящими, то поверх-
ность стекла покрывают упругими шаблонами или пок-
рытиями, которые после пескоструйной обработки могут
быть легко сняты. Реже защитные покрытия наносят
рельефно с тем, чтобы при пескоструйной обработке этот
рельефный слой мог бы постепенно сниматься, в резуль-
тате чего на стекло переносилось бы негативное изобра-
жение рельефа. Защитные покровы должны быть упру-
гими и недорогими, легко сниматься и обладать доста-
точным сроком службы.
Поскольку ни один из защитных материалов не может
удовлетворять всем требованиям, то для каждого спосо-
ба работы выбирают наиболее пригодный вид покрытия.
В качестве защитных шаблонов и покровов могут быть
использованы различные покрытия, образующие упру-
1ую пленку, — пленки из естественных или синтетических
пластических масс, металлические шаблоны или слои,
сформованные пластическим путем (скульптура).
Для изготовления защитных покровов пригодны уп-
ругие массы, стойкие к воздействию абразивных мате-
риалов, способные поглощать энергию падающих зерен
абразивных материалов. К ранее известным покровам
относятся массы, основными компонентами которых яв-
ляются декстрин или клей с глицерином (рис. 53).
Декстрин или клей образуют слой, очень хорошо
соединяющийся с поверхностью стекла, при условии до-
бавления в него веществ, которые препятствуют их пол-
ному высыханию. Присутствие влаги придает всей массе
постоянную упругость, которую она не теряет в течение
года. В качестве гигроскопической добавки лучше всех
зарекомендовал себя глицерин. При небольших добав-
ках глицерина слой получается жестким и малотяг}-
85
Рис. 53. Тарелка с декором, нанесенным пескоструйным аппаратом
(художник А. Дробник, фото Й. Брока)
чим, плохо прорезается и с трудом снимается. Слишком
большая добавка глицерина дает мягкую массу, кото-
рая при удалении рвется. Позднее применяли растворы
латекса, а в настоящее время расширяется применение
пластических масс, например снимающийся синтетичес-
кий лак S 1807.
Синтетические покровы. К новейшим массам для за-
щитных покровов относится раствор латекса в бута-
диенстироле, служащий в качестве грунтового покры-
тия. На этот слой наносят покров, который состоит из
латекса с белым пигментным красителем; последний
облегчает нанесение рисунка. Узоры защитных лаков
в настоящее время наносят при помощи трафаретной
печати, особенно в тех случаях, когда необходимо полу-
чить тонкое матирование.
86
Упругие пленки. Вид и
толщина шаблонов и покры-
тий зависят также от вида
пескоструйной обработки.
Для получения тонкого ма-
тирования достаточно на-
клеить на поверхность стек-
ла узоры из бумажной лип-
кой ленты. Красный слой
на стекле, покрытом про-
травой, может быть сохра-
нен путем наклеивания
лишь тонкой шелковой бу-
маги (рис. 54).
При более интенсивной
обработке на поверхность
стекла наклеивают бумагу,
покрытую смесью клея с
глицерином.
Количество глицерина
зависит от времени года.
Набухший клей смешивают
с глицерином и нагревают
при постоянном перемеши-
вании до получения гомо-
генной массы. Затем горя-
чий раствор наносят широ-
кой плоской кистью непо-
Рис. 54. Фрагмент декора.
Л1едная протрава, подвергну-
тая пескоструйной обработке
при помощи установки, пред-
ложенной Ст. Бахтиком (в ка-
честве защитного материала
была применена бумага)
средственно на поверхность стекла или на промокатель-
ную, лучше всего фильтровальную бумагу.
Покрытые раствором листы бумаги сушат сначала
на ровной пластине, а затем в подвешенном состоянии.
После высыхания эти листы снова кладут на стол окра-
шенной поверхностью вниз. На верхнюю поверхность
бумаги наносят смесь воды, отмученного мела и клея
(1 л воды, 1 кг мела и 1 плитка клея). При нагревании
образуется слегка подвижная суспензия. После нанесе-
ния слоя суспензии листы бумаги снова подвешивают
и сушат. После высушивания их складывают друг на
Друга в холодном помещении. Изготовленные таким об-
разом листы после увлажнения наклеивают на поверх-
ность стекла. На белом слое бумаги вычерчивают узор
или рисунок. В местах, подлежащих пескоструйной об-
работке, бумагу удаляют. Затем по готовому шаблону
87
Рис. 55. Примеры пескоструйной обработки стекла (автор В. Поспи-
хал, фото й. Брока)
а—по игелитовому шаблону (при смене шаблонов образуются участки стекла
с различной густотой ударов); б — по шаблону из пластической массы, изго-
товленному литьем под давлением в горячем состоянии
начинают пескоструйную обработку. Оставшийся слой
бумаги удаляют растворением в теплой воде.
Упругие пленки получают также из твердой резины,
вулканизированной фибры, силона, игелита (рис. 55, а)
и других пластических масс. В. Поспихал использовал
такие шаблоны для кратковременной обработки в раз-
личных положениях (шаблоны накладывали друг на
друга), в результате чего образовался узор с различной
интенсивностью матирования. На мягких, но упругих
пленках узоры вырезаются или выбиваются. Вместо вы-
резания шаблонов из пластических масс В. Поспнхалом
был испытан способ пескоструйной обработки через
шаблоны, полученные литьем под давлением. Эти шаб-
лоны можно вырабатывать большими партиями, и их це-
на очень низка (рис. 55,6). Они очень хорошо себя за-
рекомендовали, срок службы их весьма значителен.
Шаблоны удобно закреплять непосредственно к пи-
столету на определенном расстоянии от устья сопла, так
88
Рис. 56. Стекло так называемое «кисейное», получаемое пескоструй-
ной обработкой
что узор может повторяться на изделии произвольное
число раз.
Металлические шаблоны применяют непосредствен-
но или же для нанесения на поверхность стекла защит-
ных покровов, используемых затем для последующей
пескоструйной обработки. Узоры на шаблонах из мягких
металлов для непосредственной пескоструйной обработ-
ки вырезают или штампуют для массового производства.
Изготовляют шаблоны из тонкой жести толщиной до
1 мм. Только для получения отверстий применяют более
толстый лист. В качестве материала служат цинк, сви-
нец, сплавы этих металлов и сталь. Реже используют
шаблоны, выполненные из стальной проволоки или сет-
ки. На стеклянные изделия металлические шаблоны на-
кладывают свободно или приклеивают. Раньше рисунок
получался через цинковые шаблоны путем травления
в азотной кислоте. Рисунок выполняли асфальтовым ла-
ком. Путем нанесения защитного покрова получается
так называемое «кисейное» стекло (рис. 56). Для этой
цели прежде всего приготовляют смесь для защитного
покрова: 10 кг каолина размешивают в 0,75 л воды до
образования густого теста. В другом сосуде смешивают
4 кг декстрина с 0,3 л воды до исчезновения комков.
89
Смесь каолина и декстрина затем смешивают с 2 кг гли-
церина до получения мягкой тестообразной массы. Если
смесь слишком тверда, прибавляют воды, если слишком
мягка, прибавляют каолин. Для того чтобы масса не вы-
сыхала, сосуд с ней покрывают влажной тряпкой, кото-
рая предохраняет массу и от попадания пыли.
Для нанесения защитной массы лист стекла кладут
на ровный стол. Затем на лист стекла накладывают шаб-
лон и кистью или растушевкой наносят соответствующее
количество массы, которая должна заполнить отверстие
в шаблоне. Необходимо, чтобы шаблон плотно прилегал
к стеклу, чтобы защитная масса не попала под него.
После нанесения массы шаблон снимают и очищают с
нижней стороны. Подготовленные таким образом листы
стекла обрабатывают пескоструйным аппаратом непре-
рывного действия. Остатки защитной массы смываются
теплой водой и жесткой щеткой.
Покрытия, полученные пластическим путем. Испыта-
ны были также и защитные покровы, позволяющие по-
лучать рельефы различной глубины. Такие покровы
можно получить, например, на основе асфальтового ла-
ка с добавками пчелиного воска, талька и скипидара.
Такую смесь можно наносить в виде тонких и толстых
слоев, создавая рельефный узор. Постепенной песко-
струйной обработкой на стекле образуется рельефный
рисунок.
Особый вид поверхности, подобный покрытой бороз-
дами коре деревьев, получается при нанесении защитно-
го покрова губкой, которая оставляет некоторые места
на поверхности стекла незащищенными.
Техника безопасности
Санитарные мероприятия при пескоструйной об-
работке должны учитываться особенно в тех случаях,
когда используют кварцевый песок. Силикоз — болезнь,
вызываемая тонкими частицами кремнезема. При необ-
ходимости индивидуальной обработки стеклянных пред-
метов на пескоструйном аппарате без специальной защи-
ты и отсасывающей вентиляции рабочий должен иметь
соответствующую маску, которая предохраняла бы от
попадания наиболее тонких частиц песка в дыхатель-
ные пути. Не менее важной является также и рабочая
одежда, которая должна обеспечивать достаточную ме-
ханическую защиту.
90
В случае применения пескоструйных аппаратов, рабо-
тающих на воде или паре, необходимо обеспечить за-
щиту от вдыхания мелких капелек смеси воды с песком.
Для этой цели было предложено сопло, к которому при-
соединяют приставку с кольцеобразным узким отверсти-
ем. Во время работы через это отверстие разбрызгива-
ется вода, образующая тонкий конусообразный слой,
который окружает струю песка.
Чаще всего пескоструйную обработку осуществляют
в закрытых помещениях (кабинах). В них все время
должно поддерживаться разрежение с тем, чтобы рас-
пыленный зернистый материал не мог проникать из зак-
рытых кабин в окружающую среду. С точки зрения тех-
ники безопасности и санитарных норм вакуумная
аппаратура более предпочтительна, чем аппаратура, ра-
ботающая под давлением.
До определенной степени удовлетворительной можно
считать комбинацию простейшего оборудования, работа-
ющего под давлением, с
интенсивным отсосом воз-
духа из закрытого прост-
ранства, где происходит
пескоструйная обработка.
Хорошо себя зарекомен-
довала стальная кабина,
снабженная отверстиями
с кожаными рукавицами.
Специальное стеклянное
окошко для наблюдения
за песком сдвинуто в сто-
рону работающего для
лучшей защиты окошка
от разрушения зернистым
материалом.
Применение
пескоструйной
обработки
Рис. 57. Ваза, подвергнутая пла-
стической пескоструйной обработ-
ке. Гладкие поверхности отшли-
фованы (художник Л. Олива,
гравер 3. Кейзлар, фото И. Бро-
ка)
Пескоструйная об-
работка находит приме-
нение для декорирования
листового стекла (разме-
91
рами до нескольких метров), осветительного, техническо-
го, а также сортового (рис. 57).
Пескоструйную обработку изделий комбинируют со
шлифованием и гравированием, получением стекла «мо-
роз» при помощи клея или же травлением плавиковой
кислотой. Новинкой являются и пластические скульп-
турные работы.
4. СВЕРЛЕНИЕ
ОТВЕРСТИЙ
Сверление отверстий в стеклоделии большей ча-
стью ограничено техническим стеклом. Лишь в исключи-
тельных случаях сверлению подвергают декоративные
стекла. Сверление стекла является весьма длительной
операцией, причем всегда существует повышенная опас-
ность, что цтекло при сверлении может быть повреждено
(разбито). При этом и готовое изделие имеет более низ-
кую прочность. Там, где сверление не является безуслов-
но необходимым, отверстия делают еще в горячем состоя-
нии путем прожигания, прокалывания или предваритель-
ного формования. Охлаждающей средой при сверлении
служат вода, керосин или скипидар. Функция этих жид-
костей состоит не только в охлаждении, но и в удалении
мелких обломков и крошек стекла. При сверлении под
стекло подкладывают тонкую мягкую подложку. Чтобы
при сверлении не образовались большие раковины, удоб-
но при достижении определенной глубины сверлить и с
другой стороны.
Предварительно отверстия формуют при штампова-
нии в горячем состоянии, когда за счет специального
выступа в форме образуется углубление для отверстия.
Другая сторона формы имеет специальную ямку для из-
бытка стекломассы, которую затем сошлифовывают.
В некоторых случаях отверстие делают пробиванием
углубления.
Отверстия у ребра изделия предварительно прессуют
в виде двух углублений и затем уже в холодном состоя-
нии пробивают, причем из менее глубокого отверстия
пробивают в более глубокое. При таком способе проби-
вания отверстий не удается получить чистых ребер.
Этот способ применяют для пробивания отверстий диа-
метром около 8 мм к подвескам для люстр.
92
Отверстия в центре тел вращения при выдувании
предварительно формуют путем образования полого вы-
ступа. Затем этот выступ отламывают и сошлифовыва-
ют. Для достижения большей точности в диаметре от-
верстия можно шлифовать, как это делают при шлифо-
вании горла бутылок.
Сверление колец (рис. 58). Отверстия величиной бо-
лее 1 см сверлят стальными, медными, латунными, дю-
Рис. 58. Сверление колец
1 — металлическая трубка;
2—суспензия абразива; 3—свер-
ление с двух сторон препятст-
вует образованию отколов и ра-
ковин
ралевыми и алюминиевыми
трубками. Эти трубки за-
крепляют в сверлильном
станке. При сверлении до-
бавляют абразивный мате-
Рис. 59. Формы сверл
а — трехгранное; б — трехграниое
со скошенным ребром (для облег-
чения управления сверлом); в—пру-
жинное с центрированной головкой;
г — трубчатое с запрессованным по
периметру алмазным порошком
риал (корунд или карбид кремния) с керосином. Вяз-
кость суспензии регулируют добавкой масла так
же, как и при гравировании стекла. Минимальная
толщина стенок трубки составляет 1 мм. Сверло
имеет одну или две продольные канавки для облегче-
ния циркуляции абразива. Таким способом большей
частью сверлят отверстия в листовом стекле. Там, где ха-
рактер производства не позволяет сверлить отверстия
вышеприведенными способами, применяют сверление
твердыми материалами при помощи пескоструйного ап-
парата или ультразвуком.
Сверление твердыми металлами. Отверстия нельзя
сверлить за счет механического давления сверла, так как
в этом случае значительно увеличивается вероятность
разламывания стекла. Сверлят вручную с поперемен-
93
ным ослаблением давления с тем, чтобы крошки стекла
могли быть удалены охлаждающей жидкостью. Ребра
сверла должны быть все время острыми. Тупой инстру-
мент в результате трения повышает выделение тепла,
которое не в состоянии отвести охлаждающая жидкость.
В большинстве случаев применяют сверла из карби-
да вольфрама, которыми можно сверлить отверстия раз-
мером от 1 мм и выше (рис. 59). Однако при толщине
стекла более 3 мм для тонких сверл возрастает опас-
ность поломки. Для сверления отверстий глубиной более
3 мм наиболее пригодны трехгранные остроконечные
сверла с углом граней головки от 60 до 90°. Для сверле-
ния отверстий глубиной более 5 мм наиболее пригодны
спиралеобразные сверла, обеспечивающие лучшее уда-
ление обломков стекла. Для сверления отверстий менее
1 мм применяют пружинные сверла. Головка такого
сверла отцентрирована, однако она выполняет функцию
направляющей при работе сверла. Сверление осущест-
вляется одной гранью, расположенной эксцентрично.
Для технического стекла точные отверстия сверлят при
помощи весьма производительных алмазных сверл.
5. ОБРАБОТКА НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ
Обработка на станках является относительно
мало распространенным способом механической обра-
ботки стекла. Свойства стекла, такие как его хрупкость,
относительно небольшая прочность на сжатие и- еще
меньшая прочность на растяжение и скручивание, а так-
же особенности обработки (вибрация, незначительная
подача) затрудняют применение токарной обработки. За
границей токарную обработку применяют особенно в оч-
ковой оптике. В Чехословакии токарную обработку при-
меняли при изготовлении оптических призм и парабо-
лических зеркал вплоть до диаметра 2200 мм. В опыт-
ном порядке обрабатывались также на токарных станках
концы стеклянного дрота диаметром 40 мм до необ-
ходимых размеров, после чего их вставляли в металли-
ческую оправу.
Обработкой на токарном станке и до сих пор заме-
няют ручную и механическую обдирку и шлифовку стек-
ла. Такую обработку применяют в тех случаях, когда
шлифование исключается технологически или когда
стекло предназначено для специальных технических це-
94
лей, требующих чрезвычайную точность в обработке,
а также в случаях массового производства изделий, ког-
да окупается изготовление специальных приспособлений
для механизированной обработки.
Судя по проведенным до сих пор работам различия
в химическом составе обычного стекла оказывают на то-
карную обработку незначительное влияние. Поскольку
в Чехословакии не было проведено систематических
опытов с различными типами стекол (бесцветным, цвет-
ным, заглушенным и т. д.), а также со стеклами специ-
ального состава, то нет достаточных оснований сделать
окончательные выводы о влиянии химического состава
стекла.
Для токарной обработки стекло должно быть осво-
бождено от напряжений путем совершенного отжига,
так как во время обработки возникают новые напряже-
ния, в результате чего нарушается лабильное равнове-
сие в стекле.
Обработка стекла па токарных станках не является
процессом, тождественным токарной обработке метал-
лов. При токарной обработке резец погружается в ме-
талл и снимает стружку с вязкого устойчивого материа-
ла и в том случае, когда металл оказывается хрупким.
При обработке на станке стекло разрушается таким об-
разом, что прежде чем резец дойдет до определенного
места, там уже произошло растрескивание и образова-
лись обломки. Наибольшее количество обломков при про-
чих равных условиях возникает при работе с малой ок-
ружной скоростью. Подобное влияние имеет и скорость
подачи — при большой подаче образуются большие куски
выкрашиваемого стекла. Также и слишком глубокий
проход резца часто является причиной выкрашивания
больших кусков стекла.
Разница в твердости отдельных видов стекол не про-
является в такой степени, как хрупкость стекла и его
способность к образованию обломков раковистой фор-
мы и трещин, которые проникают значительно глубже
в массу стекла, чем это дается глубиной проникания
резца за один проход.
При токарной обработке, так же как и при сверлении
стекла, имеют значение охлаждающие и смазывающие
жидкости. Вода — наименее пригодное средство, так как
в этом случае образуется наименьшее количество стек-
лянного порошка. Значительно больше это количество
95
в случае применения керосина и максимальное — в слу-
чае использования скипидарного масла. Обрабатывать
стекло в сухом состоянии нельзя. В этом случае могут
возникнуть значительные напряжения от давления резца
и главным образом от нагревания. Кроме того, образует-
ся весьма тонкая стеклянная пыль, которая угрожает
здоровью работающего. Стеклянная пыль не должна так-
же попадать и в составные части машин, где в комбина-
ции с маслом она действовала бы как абразивный мате-
риал. Стеклянная пыль снижает производительность,
ухудшает качество обрабатываемой поверхности и повы-
шает износ резца.
Резец для обработки стекла выполнен из закаленной
стали: угол режущей кромки 80°, угол задней грани рез-
ца 10°, угол резания 95° и угол передней грани резца^б0.
Наконечник резца имеет специальную дужку, радиус ко-
торой подбирают в зависимости от глубины хода резца;
минимальнб 1 лмг. Стекло — хрупкий и значительно твер-
дый материал, поэтому угол передней грани резца отри-
цательный. Скорость обработки составляет 20-
150 м/мин и подача 0,1—0,3 мм на один оборот, глубина
прохода 0,1—1,5 мм. Увеличение прохода при обработке
малых предметов приводит к образованию неравномер-
ной рифленой поверхности, так как в этом случае вы-
крашиваются куски стекла неправильной формы. Наря-
ду с резцами для токарной обработки стекла применяют
также шлифовальные круги для круглого шлифования,
выполненные из корунда или электрокорунда. По срав-
нению с обработкой резцами производительность в этом
случае выше. Качество поверхности, как и производи-
тельность, зависит от вида шлифовального круга, зерно-
вого состава абразива, твердости, пористости и вида свя-
зующего.
6. ОКАТЫВАНИЕ
Этот процесс является имитацией природного
процесса, при котором вода уносит камни, перекатывает
их, обтирает их друг о друга, закругляя острые грани.
В стекольной промышленности процесс окатывания
применяют при массовой обработке больших количеств
мелких изделий, т. е. исключительно при получении би-
жутерии.
96
Индивидуальная обработка таких мелких предметов
занимала бы столько времени, что была бы совершенно
неприемлема экономически. Поэтому в стеклоделии при-
менение процесса окатывания являлось единственным
возможным решением для освоения механизированного
производства бус в большом масштабе. Оборудование,
применяемое для этого, весьма несложно технически и
производительно; не предъявляет больших требований
к обслуживанию и ремонту и совершенно безопасно
с точки зрения производственной
гигиены.
Принцип процесса окатывания
заключается в массовой обработке
изделий мокрым или сухим спосо-
бом при нормальной и высокой тем-
пературах, причем изделия вра-
Рис. 60. Путь, совершаемый предметом
в барабане
щаются в барабане и, совершая различные движения,
подвергаются одновременному обиванию, шлифованию
и отиранию друг о друга или о специально добавляемые
материалы. В результате этого процесса происходит
округление острых граней, отбивка выступов, сошлифо-
вывание неровностей и полирование — снятие посторон-
них нанесенных слоев или скругление граней в горячем
состоянии. На процесс окатывания оказывают влияние
многие факторы: путь, проделываемый изделием в бара-
бане для окатывания, форма и окружная скорость бара-
бана, заполнение барабана, соотношение между изде-
лиями и специально добавляемыми для обработки
материалами и, наконец, свойства шлифовальных и по-
лировальных материалов.
Путь, совершаемый предметом в барабане. Предпо-
лагая, что подвергаемые обработке тела имеют шарооб-
разную форму и равномерно распределены в гомогенной
массе материала для обработки, а окружная скорость
настолько мала, что можно пренебречь влиянием центро-
бежной силы, совершаемый телом путь можно разделить
па 3 участка (рис. 60): 1) верхние слои при вращении
перемещаются и уносят тело с собой; 2) в том случае,
если тело тяжелее массы для обработки, оно провали-
вается вниз под собственным весом. Благодаря этому
7—1484
97
возникает трение тела о массу для обработки. Результа-
том обоих предыдущих движений является путь тела до
точки В. Из этой точки тело уносится массой в направ-
лении вращения, и в этом случае опять действует вес
тела. Таким образом тело уносится вниз; 3) предмет
уносится снова в точку А. Такой же процесс протекает
и при заполнении другим рабочим материалом (не абра-
зивом), например при круглении углов, отирании и т. д.
Рис. 61> Влияние веса обрабатываемого тела
а — обрабатываемое тело — слишком легкое по сравнению с
абразивным или другим материалом, применяемым для об-
работки, — не опускается вниз, окатывания не происходит;
б — обрабатываемое тело — слишком тяжелое, быстро опу-
скается вниз, процесс проходит не полностью; в — соотноше-
ния весов обрабатываемого материала и материала, приме-
няемого для обработки, подобраны в правильной пропорции
При отирании и тонкой обработке в барабане без за-
полнения рабочим материалом, как это имеет место при
стирании слоя краски или при обработке алебастрового
стекла, процесс протекает несколько другим путем.
1) тело движется из точки Л, переворачивается и вра-
щается, но не опускается вниз; 2) из точки В тело без
движения и без трения уносится в точку А.
Процесс окатывания можно осуществлять в сухом
или мокром состоянии. Естественно, что процесс будет
тем эффективней, чем полнее обрабатываемые изделия
окружены абразивным или другим материалом, приме-
няемым для обработки, а также чем больше разница
в скоростях их движения. Изделия эти не должны удер-
живаться на поверхности и не должны быстро опускать-
ся вниз, а должны проваливаться постепенно (рис. 61).
При одинаковых окружной скорости, форме и величине
барабана в одном случае обрабатываемое изделие, бу-
дучи слишком легким, не погружается и не проваливает-
ся вниз и тогда не происходит необходимого для окаты-
вания трения. В другом случае, когда обрабатываемый
98
предмет тяжелее абразивного материала, он опускается
вниз слишком быстро и тогда опять не происходит необ-
ходимого для окатывания трения. При правильном вы-
боре соотношения между весами обрабатываемого пред-
мета и применяемого абразивного материала изделие
находится в состоянии эффективного движения макси-
мальное время.
Форма барабана. Обычно барабан имеет форму приз-
мы с числом граней от 5 до 8. Цилиндрическая форма
барабана пригодна для
полирования, когда не-
желательны резкие уда-
ры. Однако время обра-
ботки в этом случае бо-
лее длительное. Гораздо
интенсивнее процесс ока-
тывания протекает В ба- Рпс- ^2. Формы барабанов
рабане призматической
формы. Весьма эффективной оказывается форма за счет
скашивания торцов, при которой изделия перекатыва-
ются в барабане в аксиальном направлении. Аналогич-
ную цель преследует также и эксцентричное закрепле-
ние барабана (рис. 62).
Окружная скорость барабана, а не число оборотов
является определяющим фактором. Обычно окружная
скорость колеблется в пределах от 0,5 до 1,5 м1сек. При
сошлифовке, полировании и отирании скорость должна
быть такой, чтобы обрабатываемые предметы не подни-
мались бы на слишком большую высоту и резко не па-
дали бы.
Такие условия желательны при обивании заусениц.
В этом случае окружная скорость будет больше. Жела-
тельно также, чтобы барабан имел большее число
граней.
Заполнение барабана. Общее заполнение барабана
не должно превышать 85% объема барабана и быть
ниже 50%. При излишнем заполнении барабана время
обработки увеличивается, поскольку не все содержимое
барабана участвует в процессе окатывания. В центре
барабана образуется слой, который вращается как еди-
ное целое (рис. 63). При обивке заусениц содержимое
барабана не должно превышать Vs его объема с тем, что-
бы обрабатываемые изделия поднимались на макси-
мальную высоту и сразу же падали вниз на дно бара-
7*
99
бана. Барабан должен быть заполнен так, чтобы изде-
лия попадали только на стенки барабана, а не друг на
друга. Для увеличения интенсивности процесса путь,
совершаемый изделиями, должен быть большим.
Соотношение между обрабатываемыми изделиями и
абразивным материалом для шлифования должно быть
таким, чтобы все обрабатываемые изделия были окру-
Рис. 63. Влияние заполнения барабана
<•— при окатывании: I — правильное заполне-
ние барабана; 2 — образование неподвижного
слоя в центре барабана, ведущего себя как
единое целое; б — при обивке заусениц штам-
пованных изделий: с места падения (/) изде-
лия уносятся без их относительного смещения
(2) к месту 3, откуда они снова падают на
стенку барабана, о которую и обиваются зау-
сенцы
жены абразивным материалом. В противном случае эф-
фект обработки снижается. Точно так же снижается про-
изводительность и при избытке абразивного материала
или при недостаточном количестве обрабатываемых из-
делий.
При окатывании заусениц соотношение между изде-
лиями и абразивным материалом должно составлять
1 :4. Эффективность процесса окатывания повышается
при обработке в одном барабане изделий разных разме-
ров (больших и малых). При полировании водой в про-
цессе окатывания принимают участие только сами из-
делия.
Вид и зерновой состав абразивных материалов. Для
процесса окатывания выбирают тс же материалы, что
и для шлифования стекла, т. е. кварцевый песок, естест-
венный или синтетический корунд и карбид кремния.
Для полирования применяют молотую пемзу, полиро-
вальный крокус, инфузорную землю и воду (в некоторых
случаях водные растворы). Описание свойств этих
материалов см. на стр. 14). Для очистки и обтирки
100
Рис. 64. Влияние величины
зерен абразивного мате-
риала на качество обраба-
тываемой поверхности
/ — слишком тонкозернистый аб-
разивный материал; 2—абра-
зивный материал с правильно
выбранной величиной зерна;
3 — при правильной обработке
сошлифовывается только верши-
на неровностей (4), так что об-
разуются широкие площадки вы-
ровненной поверхности
лучше всего пригодны опилки, обрезки кожи или
тканей.
При шлифовании окатыванием первоочередное зна-
чение имеет правильный выбор зернового состава и твер-
дости абразивного матери-
ала. Слишком тонкозерни-
стый материал сошлифовы-
вает в одинаковой степени
как вершины неровностей,
так и впадины между ними.
Вследствие этого неровно-
сти больших размеров оста-
ются заметными на поверх-
ности обработанных изде-
лий (рис. 64). Известное
улучшение наступает в том
случае, если зерна абразив-
ного материала, находящи-
еся внутри углублений, име-
ют меньшую скорость по
сравнению с зернами, кото-
рые обтирают вершины не-
ровностей. В случае при-
менения абразивного мате-
риала с такой величиной
зерна, при которой оно не
в состоянии заполнять впа-
дины неровностей, процесс
протекает только на стыке
с вершинами, которые сошлифовываются и поверхность
выравнивается.
Скорость шлифования уменьшается по мере вырав-
нивания стекла. Это объясняется тем, что в начале про-
цесса абразивный материал при соприкосновении с ост-
рыми пиками и выступами снимает большую массу стек-
ла, чем в конце процесса, когда вершины неровностей
уже сняты и образовались широкие площадки. Этот фак-
тор имеет значение для установления оптимального вре-
мени обработки.
Способы работы
Процесс окатывания находит применение в про-
изводстве бижутерии (ювелирная галантерея) главным
образом для топкого обивания острых граней отрезан-
101
пых изделий, для обивания заусениц у штампованных
изделий, для кругления штампованных бусин (шлифо-
вание и полирование) и для снятия (стирания) нанесен-
ных на стекло слоев красок или восстанавливающихся
драгоценных металлов (например, золочение и серебре-
ние полых бусин).
Скругление острых граней у изделий. Наиболее де-
шевые виды очень мелких бесцветных, цветных или глу-
шеных бус получаются отрезанием на машинах из тру-
бок с внешним диаметром от 0,9 до 4,5 мм. Сечение этих
трубок может иметь форму круга, четырехугольника,
пятиугольника и чаще всего шестиугольника. Бусы отре-
заются на машинах стальными ножами на отрезки, дли-
на которых равна диаметру трубки. В некоторых случаях
длина таких отрезков может быть и большей.
Острые грани и иглообразные выступы перед даль-
нейшей обработкой снимаются в шестигранных деревян-
ных барабанах диаметром около 75 см и длиной от 30
до 50 см. Гфи вращении барабана все острые выступы
и грани удаляются путем обтирки и взаимных соуда-
рений.
Бусы и так называемые штифты, получаемые из але-
бастрового стекла, нельзя подвергать огневой обработке
(скруглению), поскольку в этом случае заплавились бы
или были бы нарушены капиллярные полости в бусах.
Вследствие этого исчез бы и нежный серебристый рас-
сеянный блеск этого стекла, получаемый в результате
отражения и преломления света на стенках вышеупомя-
нутых капилляров. Поэтому изделия окатываются в воде.
В этом случае нельзя добавлять никаких абразивных
материалов во избежание забивания капилляров части-
цами абразивного материала.
Обивание заусениц. Мелкие изделия, преимуществен-
но бусы, которые штампуют вручную при помощи специ-
альных щипцов или на станках, соединяются друг с дру-
гом слоем стекла толщиной менее 1 мм. Часть стекла,
которая при формовании выдавливается в стороны, в не-
посредственной близости от изделия оказывается более
толстой. Образовавшиеся таким образом заусенцы уда-
ляются обивкой в сухом состоянии в пяти- или шести-
гранных деревянных барабанах диаметром до 1 м и дли-
ной от 30 до 50 см. Затем изделия просеивают на ситах.
Поскольку заусенцы иногда имеют продолговатую фор-
му, их просеивают через проволочные сита, отверстия
102
которых имеют удлиненную форму. Отходы после просе-
ивания снова возвращаются в производство как ценное
сырье.
Скругление бус сошлифовкой и полированием. Мел-
кие штампованные изделия, предназначаемые для воще-
ния или только для полирования, после обивания заусе-
ниц шлифуют песком мокрым способом. Зерновой состав
абразива следует выбирать в зависимости от неров-
ностей поверхности таким образом, чтобы первоначаль-
но крупным зерном удалялись грубые неровности, а
более мелким зерном неровности, оставшиеся после обра-
ботки крупным зерном. Чем лучше подготовлена поверх-
ность к полированию и чем тоньше ее структура, тем
легче и экономически эффективнее протекает процесс
полирования. Если же с самого начала применяют слиш-
ком тонкозернистый абразивный материал, то на изде-
лии останутся видны следы от заусениц. При этом спо-
собе обработки особенно важно правильно заполнить
барабан и подобрать число его оборотов с тем, чтобы
изделия и абразивный материал лишь отирали друг дру-
га. В противном случае возникали бы глубокие насечки
и трещины, которые в дальнейшем трудно устранить.
Эффективность шлифования можно увеличить путем
применения абразивного материала большой твердости,
например корунда. При этом следует использовать аб-
разивный материал с меньшей величиной зерен, при по-
мощи которых получается более гладкая, легче поддаю-
щаяся полированию поверхность.
Блеск достигается последующим окатыванием в во-
де. Процесс основан на взаимном отирании стекла
о стекло. В этом случае положительно действует очень
тонкий стеклянный порошок, который образуется в про-
цессе обработки. Такой способ можно применять только
для обработки поверхности изделий, не имеющих острых
граней. В противном случае эти грани обивали бы друг
друга.
Стирание нанесенных слоев. Штампованные пугови-
цы и бусы с профилированной рельефной поверхностью
покрывают слоем краски, которая проникает и в углуб-
ления поверхности. С выступающих частей рельефной
поверхности краску удаляют стиранием в сухом состоя-
нии путем опрокидывания в специальных мешках (как
после полирования огнем) или же перекатыванием
в опилках.
103
Полые бусы, получаемые выдуванием и покрываемые
изнутри золотом или серебром путем восстановления их
из раствора, вращаются в больших стеклянных сосудах.
Восстанавливающийся металл на внешних стенках та-
ких бус при вращении постоянно стирается при взаим-
ном трении изделий, так что внешняя поверхность оста-
ется чистой без слоя ме-
талла.
Рис. 65. Деление стеклян-
ного блока 1
а — путем надрезания и после-
дующей отломки; б — путем ре-
зания пилой; 1 — место надреза;
2—форма трещины после от-
ломки; 3 — потери стекла при
сошлифовке неровностей; 4 — по-
тери стекла при резании пилой
7. РЕЗАНИЕ ПИЛАМИ
Для резания стек-
ла применяют алмазные или
карборундовые пилы. Ре-
жут главным образом тол-
стостенные стекла или стек-
лянные блоки. Резание за-
меняет отламывание стек-
ла, которое в вышеупомя-
нутых случаях было не толь-
ко слишком долгим, но и
экономически невыгодным.
Поверхности стекла после
отламывания, кроме того,
имеют неровную и непра-
вильную форму, так что впоследствии при шлифовании
теряется много материала (рис. 65).
Способы работы и оборудование
Пилы для резания стекла закрепляют на шли-
фовальных станках с многоступенчатыми шкивами
с тем, чтобы было можно регулировать окружную ско-
рость.
Подлежащее резанию изделие зажимают в специаль-
ное устройство, которое позволяет подводить его к пиле
и в то же время препятствует отклонению при резании
в стороны (рис. 66). К пиле подается охлаждающая вода
таким образом, чтобы обеспечить охлаждение всей по-
верхности резания. Изделия больших размеров, как стек-
лянные пластины, закрепляют стабильно, а пила двига-
ется над ними. Затем их погружают в воду для обеспе-
чения полного охлаждения. Этим же предотвращается
случайное ранение при растрескивании, поскольку мел-
кие осколки стекла не могут разлетаться в воде.
104
Алмазные пилы представляют собой медные или
стальные диски толщиной от 1 до 2 мм. и диаметром
10—40 см. Алмазная крошка с зернами величиной 0,15—
0,25 мм располагается либо по всему периметру диска,
либо в специальных прорезах на окружности диска.
Рис. 66. Резание стекла карборундовой пилой
1 — пила; 2 — закрепленная стеклянная пластинка; 3 — вода;
4 — сосуд; 5 — зажимное устройство
Оптимальная окружная скорость составляет 12—
20 м/сек, что соответствует 900—1200 об/сек при диа-
метре пилы 30—35 см. Скорость подачи колеблется
в пределах 0,0007—0,06 мм/об, так что производитель-
ность станка составляет от 300 до 2200 см2/ч. Алмазные
пилы применяют в тех случаях, когда необходимо рабо-
тать с узкими прорезами и когда потери материала
должны быть минимальными, главным образом при об-
работке оптического стекла.
Карборундовые пилы могут быть выполнены либо
целиком из карборунда, либо представлять собой сталь-
105
ной диск, покрытый по своему периметру карборундо-
вым слоем шириной 3—5 см. Толщина диска такой пилы
на его периферии колеблется в пределах 5—7 мм. Ок-
ружная скорость 30—-35 м/сек соответствует 1500 об/мин
при диаметре 35—40 см. Скорость подачи 0,25—
3 мм/об, что составляет 30—40 см/мин при резании
стекла толщиной 3 см. Пилы изготовляют из зерен
карбида кремния с зернистостью 60. Связующим слу-
жит бакелит. Соотношение обоих компонентов 7: 1. Эти-
ми пилами можно резать стекло под разными углами,
т. е. можно снимать фаски резанием, а не фацети-
рованием.
Применение резания
Пилы служат для резания всех видов стекол,
включая стекла, армированные металлической сеткой,
а также профильные и прокатные стекла.
8. ОТРЕЗАНИЕ II ОТЛАМЫВАНИЕ
Исходя из основных простых процессов, при по-
мощи которых стекло в холодном состоянии разделяют на
отдельные части, был разработан механический процесс,
который находит практическое применение для деления
дрота и трубок диаметром от 0,5 до 40 мм. Однако от-
ломка без предварительного нарушения поверхности не
гарантирует того, что изделие будет разделено точно
в требуемом месте.
Отрезание и отламывание дротов и трубок произво-
дят следующим образом:
1) изделия в месте отлома надрезают, например, ал-
мазом, специальной сталью (твердыми металлами) и
карбидами металлов, имеющих форму специальных рез-
цов или же вращающихся кругов. Изгибание изделия
в месте надреза приводит к возникновению напряжений
и разлому;
2) изделия изгибают с целью образования настолько
больших напряжений, которые при последующем нару-
шении поверхности (насечке) вызывают разлом;
3) для дрота, находящегося еще в горячем состоя-
нии, отрезание осуществляется таким образом, что после
106
охлаждения в месте предполагаемого отлома увеличива-
ются напряжения путем надреза стальным резцом на
противолежащем месте;
4) трубки больших диаметров (выше 5 мм) разде-
ляют при помощи насечки, сделанной кругом, изготов-
ленным обычно из карбида вольфрама;
5) трубки диаметром до 5 мм разделяют механиче-
ски, путем сжатия специальных зажимов, в которых ук-
реплены два острых сталь-
ных ножа;
6) при массовом произ-
водстве трубки диаметром
до 3 мм отрезаются па об-
щей стальной подложке с
находящимися на них ниж-
ними ножами. Ударом верх-
него стального ножа, со-
шлифованиого с одной сто-
роны в форме клина, отде-
ляют частицы длиной,
равной диаметру трубки и
короче;
7) полые бусы, выдувае-
мые из трубок, разделяют
стальными ножами, нанося-
щими насечки на поверх-
ность стекла, после чего бу-
синки отламываются друг
от друга;
8) при помощи удара клинообразного стального но-
жа отрезаются также и отдельные кольца (bangles) из
трубок, вырабатываемых прессованием по способу Ал-
перта. Отдельные кольца в этом случае соединены друг
с другом тонким слоем стекла.
На практике применяют главным образом способы 5
и 6, па которых мы в дальнейшем остановимся подроб-
нее.
Стеклянный дрот и трубки разрезают вручную сле-
дующим образом. На одной стороне трубки (дрота) де-
лают насечку. Затем трубку изгибают. Так как стекло
имеет малую прочность на растяжение, изгиб приводит
к тому, что от насечки трещина распространяется к дру-
гому, противолежащему концу периметра трубки, нахо-
дящегося под воздействием сил сжатия (рис. 67).
Рис. 67. Схема процесса от-
ламывания
а—нанесение насечки механи-
ческим путем; б— нанесение на-
сечки путем резкого охлаждения
с последующим постукиванием
или изгибанием
107
При отламывании дрота вручную на нем специаль-
ным механизмом наносят в точке 1 насечку, а затем
в точках 2 создают растягивающие напряжения, кото-
рые вызывают разлом; кроме того, отламывание можно
произвести путем создания механического нарушения
в точке 3, например путем резкого охлаждения, сопро-
вождающегося постукиванием в точке 4 или изгибанием
в точке 5,
Устройство для машинного отламывания смонтиро-
вано на вращающейся пластинке. Насечки на стекле на-
Рис. 68. Установка для отрезания дрота и трубок
при машинном вытягивании
1 — дрот; 2—ножи в момент отрезания; 3 — круги, несу-
щие ножи для отрезания (окружная скорость кругов со-
гласована со скоростью вытягивания дрота); 4 — спе-
циальные выступы, регулирующие движение ножей
носят вращающимся тонким стальным кругом. Для того
чтобы в месте насечки возникли напряжения, необходи-
мо, чтобы трубка изогнулась под действием собственного
веса, один ее конец в этом случае оставляют свободно
висящим над сборником, куда после отламывания по-
падают трубки. Величина напряжений может быть по-
вышена при помощи регулируемого давления. Насечку
на трубках наносят еще до достижения максимальных
изгибающих напряжений.
При машинном производстве трубок и дрота малых
диаметров (до 3 мм) наиболее выгодным остается спо-
соб отрезания. Установку для отрезания монтируют на
специальном круге и располагают за механизмом вытя-
гивания трубок (рис. 68). Длина периметра круга опре-
деляет длину отрезаемых трубок. Как правило, опа бы-
вает около 1 м. Ножи попадают на трубку с обеих сто-
108
рон и дробят стекло в месте контакта. После отрезания
трубка под влиянием инерции с одной стороны и под дей-
ствием ножей с другой выбрасывается в специальный
сборник. При скорости вытягивания 150 м/мин трубка
выбрасывается из машины вытягивания и захватывает-
ся специальными приспособлениями перед свободным
падением. Для обеспечения техники безопасности сбор-
ники готовых трубок изготовлены таким образом, чтобы
при выемке последних исключалась возможность сопри-
косновения их с рабочим.
Отрезание бусинок (rocailles)
Первоначально бусинки 1 отрезали по одной при
помощи простого устройства, называвшегося «клемпр-
да». Этот способ сохранился до 30-х годов XX в. Для
отрезания были использованы трубки диаметром до 5 мм
из хрусталя и цветного стекла с профилем в виде колец
или многогранных призм.
Изобретение станка для отрезания бусинок при пер-
воначальной ширине ножа 10—11 см произвело небыва-
лый технический переворот в этом производстве. Один
станок, работавший круглые сутки, заменял десятки, а
в отдельных случаях и сотни рабочих-отрезчиков. Преи-
муществом станка было не только количество выпуска-
емых готовых изделий (100—150 кг за 8 ч), но и их
качество.
Процессы, протекающие при отрезании бусинок, до
сих пор остаются невыясненными. Однако для совер-
шенствования станков и их составных частей использу-
ют практический опыт, накопленный в течение многих
лет. Так, например, рабочий-отрезчик по звуку может
распознать характер поверхности отреза, а также вид
стекла — черное углеродистое стекло, некоторые виды
цветных стекол, например аквамариновое. Первое стек-
ло— мягкое, второе — твердое, требующее более частого
затачивания ножей при резании. Известны зависимости
между формами ножей и их острия. Ножи для отреза-
ния изготовляют не только из твердых, но и чрезвычайно
вязких сталей.
1 В Яблонецкой и Железнобродской областях, где сосредоточе-
но это производство, обычно изготовляли бусинки, имеющие форму
кораллов.
109
Способы работы и оборудование
Цилиндрические или шестигранные трубки с вы-
ступающими ребрами классифицируются по диаметру
(длина трубок 1 л/). Затем трубку помещают в направ-
ляющий рифленый стальной цилиндр станка для отреза-
ния, величина, число и размещение бороздок которого
соответствует аналогичным бороздкам, находящимся на
нижнем ноже. По рифленому цилиндру трубки переме-
щаются до специальных резиновых роликов, вращаю-
щихся периодически. Во время подъема верхнего ножа
Рис. 69. Схема отрезания трубок (дрота) ма-
шиной для производства бусинок
а — поперечный разрез; б — продольный разрез;
1—трубка; 2 — верхний нож; 3 — нижний нож
в результате вращения резиновых роликов трубки пере-
двигаются на точно установленное расстояние (длину
бусинок). Эту длину можно легко менять. С резиновых
роликов трубки попадают в борозды нижнего ножа, точ-
но соответствующие подобным же бороздам на направ-
ляющем цилиндре. Глубина и ширина борозд изменя-
ются в зависимости от диаметра трубок. Поэтому каж-
дый станок для отрезания имеет серию сменяемых ниж-
них ножей и направляющих цилиндров с различной глу-
биной и шириной борозд. В V-образном прорезе ножа
трубка опирается на боковые стороны прореза (рис. 69).
При ударе верхнего ножа давление на трубку распреде-
ляется на три точки, равномерно располагаемых по пе-
риметру трубки. Верхний нож изготовлен из стального
листа толщиной около 2 мм. Его затачивают в форме
одностороннего клина. Нож находится в специальном
по
кожухе, из которого выступает лишь его неоольшая
часть. Этот кожух препятствует возникновению вибра-
ции. Движение ножа регулируют таким образом, чтобы
его удар приходился на трубку, после которого он воз-
вращается в прежнее положение. Нож делает приблизи-
тельно четыре удара в секунду. Готовые изделия попа-
дают в специальный сборник.
По истечении определенного времени нож затупляет-
ся и вместе с кожухом несколько смещается. Однако
в пустотах между вершинами отрезаемых трубок части
ножа остаются острыми и поэтому процесс не приоста-
навливается, так как нож не требуется затачивать. При
затуплении ножа по всей длине его вместе с кожухом
вынимают и затачивают способом односторонней со-
шлифовки.
Как при ручном, так и при машинном изготовлении
трубок необходимо поддерживать постоянное соотноше-
ние между общим диаметром трубки и диаметром отвер-
стия. Тонкостенные трубки при ударе ножа трескаются,
разбиваются или дают неправильный излом. Для боль-
ших номеров бусинок, т. е. бусинок малых диаметров,
более пригодны трубки с большими отверстиями, что
позволяет легче нанизывать их на нити. Наоборот бу-
синки больших диаметров (малых номеров) с большими
отверстиями, нанизанные на тонкие нити, ухудшают
внешний вид изделий (табл. 3).
Таблица 3
Величина бусинок
Помер Диаметр В ЛЕИ Допуск размеров Номер Диаметр в мм Допуск размеров
18—20/0 1 — 1,1 — 10'0 2,3 2,2—2,4
16/0 1,3 — 9 0 2,7 2,5—2,8
15 0 1,5 1,4—1,5 8/0 3,1 2,9—3,2
14/0 1,6 7/0 3,4 3,3—-3,7
13/0 1,7 6/0 4,0 3,8—4,3
12/0 1,9 1,8—1,9 5/0 4,5 4,4—4,8
11/0 2,1 2,0—2,1
9. ПОЛУЧЕНИЕ СТЕКЛА «МОРОЗ»
Студнеобразный раствор клея, нанесенный на
стекло, в процессе затвердевания вырывает с поверхно-
сти стекла раковистые кусочки неправильной формы
111
(рис. 70). На поверхности стекла, обработанного таким
способом, появляется узор, напоминающий узор заинде-
вевшего стекла и получивший название «мороз».
Прежние теоретические взгляды на процесс, в кото-
ром основная роль отводилась силам адгезии клеевого
слоя к стеклу, в настоящее время опровергнуты. Пред-
полагается, что между стеклом и клеем происходят
физико-химические процессы. Кислые компоненты стек-
ла соединяются с основными компонентами клея. Эти
связи в процессе высыхания и затвердевания коллоида
обладают большей прочностью, чем силы сцепления меж-
ду частицами стекла. Слой клея вырывает с поверхности
стекла кусочки, на поверхности появляются раковины
различной формы.
Физические и химические связи возрастают с увели-
чением поверхностей взаимодействия стекла и клея. Это
достигается тем, что стекло перед нанесением на него
клея предварительно обрабатывают, например, травле-
нием фтористоводородной кислотой или матированием
кислыми фторидами, грубым шлифованием абразивами
или песком при помощи пескоструйного аппарата. После
травления поверхность стекла приобретает некоторую
волнистость с округленными верхушками, что способст-
вует лучшему прилипанию клея к стеклу. После грубого
шлифования наряду с шероховатостью на поверхности
стекла появляется трещиноватый слой, куда легко про-
никает коллоидный раствор клея, облегчая отрыв частиц
стекла. При пескоструйной обработке достигается рав-
номерное расположение трещин, в которые проникает
клей, при этом ускоряется отрыв частиц стекла с по-
верхности.
Слой клея, нанесенного на стекло, подвергается в про-
цессе высыхания и затвердевания определенным измене-
ниям. Густой раствор клея, разжиженный при нагрева-
нии, быстро остывает на поверхности стекла и пре-
вращается в полутвердую желеобразную массу. В
процессе испарения воды пары улетучиваются с поверхно-
стного слоя; поступление воды из нижних слоев коллоид-
ного раствора к поверхности происходит медленнее, чем
испарение паров. Вследствие этого верхний слой стре-
мится уменьшить свой объем; между верхним и нижним
слоями клеевого покрытия возникают напряжения. При
дальнейшем нагревании резко увеличивается испарение и
поверхность клеевого слоя сокращается во всех направ-
112
Рис. 70. Стекло, обработанное клеем (а), и раковина, вырванная
клеем (б) (Х325, фото Фр. Бенды)
8—1484
«пениях. Нижний слой клея прочно прилипает к стеклу
и препятствует сокращению верхнего слоя. Когда на-
пряжение между обоими слоями достигает максималь-
ной величины, поверхностный слой разрывается на мел-
кие неправильной формы частички. Эти частички полу-
чаются по своим размерам тем меньше, чем выше
скорость сушки, температура (в сравнении с обычной) и
чем тоньше слой клея. Испарение воды происходит так-
же из трещин. Сушка продолжается до тех пор, пока
нижние слои клея не высохнут настолько, что вызван-
ные усадкой напряжения превысят силы сцепления меж-
ду частичками стекла и клеевой слой вырвет и отделит
от поверхности стекла раковистые кусочки.
На величину и тонкость получаемого узора оказыва-
ют влияние факторы, приведенные в табл. 4.
Таблица 4
Факторы, влияющие на величину и тонкость узора
Фактор Узор
мелкий крупный
Температура Продолжительность сушки Воздух Толщина слоя Высокая Кратковременная Сухой Малая Низкая Длительная Влажный . Большая
Основным условием получения хорошего узора яв-
ляется соблюдение оптимальных технологических пара-
метров. Если толщину клеевого слоя сделать меньше
минимально допустимой, то напряжения между слоем
клея и стеклом, возникающие в процессе сушки, будут
настолько малы, что отрыв частичек стекла не произой-
дет. Напротив, если стекло тонкое, а слой клея значи-
тельный, стеклянное изделие полностью разрушается.
Технологический процесс
Технологический процесс получения стекла «мо-
роз» включает следующие операции:
1) приготовление раствора;
2) подготовка стекла (чистка, матирование, нанесе-
ние защитных покрытий на участки, не подлежащие по-
крытию клеем);
3) нанесение раствора;
114
4) затвердевание;
5) сушка;
6) промывание;
7) регенерация клея;
8) окончательная отделка стекла (листовое стекло
разрезают, шлифуют, фацетируют; полое стекло шли-
фуют, иногда матируют). '*
Клей, приготовленный из кости и кожи, поставля-
емый в виде листов или измельченного и молотого, взве-
шивают, загружают в котел с заданным количеством
воды и оставляют на определенное время для набуха-
ния. Клей набухает при температуре 18° С в течение
10 ч. Набухший клей представляет собой слизистую студ-
необразную массу, которая разжижается при нагрева-
нии на водяной бане. В заводских условиях клей разо-
гревают в двустенных котлах. При нагревании клея па
открытОхМ пламени он теряет свойства коллоида и клей-
кость исчезает.
К клею добавляют компоненты, повышающие его
клейкость. Иногда смешивают различные сорта клея:
кожный, рыбий, декстрин и др.
Листы стекла поступают со склада после пескоструй-
ной обработки; в случае необходимости участки, кото-
рые не должны обрабатываться клеем, покрывают тра-
фаретом или каким-либо защитным слоем. Из полых
изделий обычно покрываются клеем такие изделия, тол-
щина стенок которых составляет не менее 5 мм.
Приготовленный раствор клея выливают на гори-
зонтально расположенные листы стекла, наносят кистью,
растирают щеткой или разбрызгивают. Избыток клея
снимают щеткой. Полые предметы погружают в раствор
клея или густой раствор наносят кистью. Вращением
изделий на поворотном круге достигается равномерное
покрытие его клеем. Чтобы получить более толстое по-
крытие, раствор необходимо наносить на поверхность
несколько раз. Если на стекле хотят получить более
крупные узоры, то следует нанести более толстый слой
клея. Чтобы клей твердел (приблизительно в течение
5 ч), листы стекла, покрытые клеем, укладывают гори-
зонтально на определенном расстоянии друг над дру-
гом. Изделия полого стекла охлаждают путем заливки
их охлаждающей жидкостью.
После затвердевания клеевого слоя листы стекла пе-
реносят в сушилку и устанавливают их вертикально.
8*
115
Рис. 71. Ваза е узором «мороз» в
комбинации со шлифованием
Подобным образом
размещаются в сушилке
также изделия из выдув-
ного и прессового стекла.
Для нормального хода
процесса в сушилке до-
статочно иметь темпера-
туру 30—40° С и постоян-
ное регулирование пода-
чи сухого воздуха и отво-
да водяных паров.
Чтобы получить мел-
кие узоры, воздух в су-
шилке, насыщенный водя-
ными парами, постоянно
заменяется сухим и теп-
лым. Сушка длится от 5
до 12 ч, в зависимости от
требуемой величины узо-
ров. В большинстве слу-
чаев листы стекла оставляют в сушилке на ночь.
После сушки устраняют приставшие кусочки клея
с осколками стекла. Остатки защитного слоя и защит-
ный трафарет смывают теплой водой.
Отделившуюся от поверхности стекла крошку зама-
чивают в воде; клей набухает и растворяется. После
осаждения шлама, содержащего осколки стекла, жидкий
раствор регенерированного клея добавляют к свежим
порциям клея.
Так как слой клея отрывает кусочки стекла только
от поверхности, которую предварительно матировали,
то можно создавать узор, закрывая определенные уча-
стки перед матированием. Слой клея в этом случае на-
носят на всю поверхность, но отделяют только на мати-
рованных участках. Закрывать поверхность изделий
можно, например, полосками лент с нанесенным на них
клеем.
Листовое и полое стекло дополнительно обрабатыва-
ют. На гранях листового стекла снимают широкие фас-
ки. На полом стекле узор «мороз» чередуется с матиро-
ванными и шлифованными участками (рис. 71). Мороз
можно наносить также на сырое литое стекло, на кото-
ром полосы с естественной поверхностью удачно контрас-
тируют с участками мороза. Цветные комбинации полу-
116
чают двумя способами: участки узора «мороз» дополни-
тельно покрывают различными сортами красок или на
стекло предварительно наносят цветной слои, а затем на-
носят мороз.
Стекло мороз, применяемое для застекления, обла-
дает тем преимуществом, что, не будучи прозрачным,
хорошо пропускает свет. Оно поглощает очень мало
света, в среднем на 5% больше, чем стекло гладкое.
Как на листовом стекле, так и на полом образующийся
узор закрывает некоторые дефекты — свили, пузырьки
и т. п. Недостатком стекла мороз, как и других стекол
с неровной поверхностью, является то, что на его поверх-
ности оседают и прочно удерживаются пыль и другие
загрязнения.
10. ОБРАБОТКА УЛЬТРАЗВУКОМ
Ультразвуковая установка работает подобно
пневматическому молоту. При высокой ультразвуковой
частоте (не менее 20 000 колебаний
в секунду) и уменьшении сдвига до-
стигается высокая точность, выра-
жающаяся в тысячных долях мил-
лиметра. Процесс протекает бес-
шумно. Чаще всего установки име-
ют частоту 20—25 килоциклов для
наиболее низкой зоны ультразву-
ка, а их ультразвуковая энергия
может составлять от нескольких
сотен до нескольких тысяч ватт.
В установках, имеющих от 20 до
100 килоциклов, используется явле-
ние магнитострикции.
Главным узлом ультразвуково-
го сверла (рис. 72) является маг-
нитострикционный вибратор, охлаж-
Рис. 72. Ультразвуковое сверло
/ — механический трансформатор вибрации; 2 —
магнитострикционный вибратор; 3 — подача тока;
4 — крепежный винт; 5 — рукоятка; 6 — упорный
винт; 7 — гнездо, подвижное по отношению к ру-
коятке; 8— толкающая пластинка; 9—подача во-
ды; Ю — кожух; 11 — гнездо для закрепления
сверла
117
даемый проточной водой. Амплитуда возбудителя транс-
формируется механическим трансформатором, па кото-
ром закрепляются иглы — сверла необходимой формы.
Возбудитель приклеивают или припаивают к механиче-
скому трансформатору. Упорным винтом можно устано-
вить соответствующее давление толкающей пластинки
на возбудитель.
Рис. 73. Отверстия произвольных форм, сделан-
ные при помощи ультразвуковой установки
Всю ультразвуковую головку монтируют на механи-
ческом направляющем устройстве, которое закрепляют
на подставке сверла. Направляющее устройство обраба-
тывают точно, чтобы сверло могло с определенной регу-
лируемой силой прижиматься к обрабатываемому пред-
мету и чтобы можно было обеспечить плавное смещение
сверла в вертикальном направлении и его легкое обрат-
ное движение. Подставка сверла имеет различное офор-
мление, для того чтобы сверло можно было применять
для различных целей и чтобы сверление имело доста-
точно высокую точность. В комплекте имеется насос для
водной суспензии абразива.
Металлический стержень, в котором возбуждаются
колебания в направлении его оси, имеет микроскопиче-
скую амплитуду. Если имеет место резонанс и если сила
ультразвука достаточно велика, то амплитуда состав-
ляет несколько сотых миллиметра.
Так как сверление представляет собой процесс, со-
стоящий из десятка тысяч мелких ударов, и сверло при
этом не вращается, то такая ультразвуковая обработка
является процессом продавливания. Сверла бывают раз-
личного профиля, и поэтому отверстия имеют произволь-
ную форму (рис. 74).
Производительность сверла существенно повышается
при использовании абразивного материала высокой
твердости (рис. 74). Лучшим абразивом является карбид
бора или алмазный порошок. Обычно же применяют
карбид кремния или корунд. Абразивный материал на-
носят в виде водной суспензии. Вода стекает по сверлу
118
и охлаждает его. Электрическая энергия на 70% превра-
щается в ультразвуковую и на 30% —в тепловую.
Мощность ультразвукового свер-
ла быстро падает с повышением
частоты. Длина сверла меняется в
зависимости от частоты и резонан-
са: при 25 килоциклах сверло име-
ет длину около 12 см, а при 100 кн-
Рис. 74. Схема работы ультразвукового сверла^
1 — сверло; 2 — стекло; 3 — суспензия абразивного
материала
Рис. 75. Скульптурная композиция, изготовленная ультразвуковой
установкой. Изделие имеет в диаметре 50 мм (фото М. Мюллера)
И9
лоциклах — только 3 см. Необходимую высокочастотную
энергию вырабатывает осциллятор.
Сверло передает колебательную энергию от ультра-
звуковой головки. Активная поверхность сверла зависит
от размеров и формы отверстий. Сверление отверстий
диаметром в 14 мм на стекле толщиной в 3 мм сверлом
трубчатой формы длится около 40 сек.
Повышенные требования предъявляются к механиче-
ской прочности сверл, так как вся энергия сосредоточи-
вается на суженном профиле. Поэтому если сверлить от-
верстия очень маленького диаметра, то расход ультра-
звуковой энергии снижается. Готовое отверстие имеет
слегка коническую форму. В процессе сверления в ос-
новном участвуют зерна, которые находятся под перед-
ней стенкой сверла. Зерна абразивного материала, на-
ходящиеся по сторонам сверла, сглаживают отверстие,
вследствие чего материал стенок обрабатываемого из-
делия срабатывается. Выравнивание отверстия дости-
гается тем, что отверстие последовательно сверлят ком-
плектом сверл, незначительно отличающихся друг от
друга своими диаметрами. С экономической и техниче-
ской точек зрения выгодно сверлить отверстия малых
диаметров, размеры которых выражаются десятыми и
даже сотыми долями миллиметра.
В производстве стекла ультразвуковые установки
применяют для получения отверстий, изготовления
скульптурных композиций (рис. 75) и для украшения
стекла, изготовляемого на гильоширных машинах.
Глава вторая
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТЕКЛА
Термической обработкой называют отделку
в большинстве случаев уже охлажденного изделия даль-
нейшим дополнительным нагревом до определенной тем-
пературы узким пламенем (откалывание) или широким
пламенем (отопка).
Горячим пламенем изделия оплавляются перед отжи-
гом. В результате термического воздействия при темпе-
ратурах, лежащих ниже температуры размягчения стек-
ла, происходит сплавление поверхности стекла с нане-
сенными на нее слоями (обжиг). Путем спекания
порошка, крошки или более крупных частиц стекла изго-
тавливают изделия особых форм, которые невозможно
получить другим путем. Нагреванием поверхности изде-
лия до температуры, превышающей температуру размяг-
чения, сглаживаются поверхностные неровности (огневая
полировка).
1. ОТКАЛЫВАНИЕ
Понятие «откалывание» означает способ отделе-
ния определенных частей стеклоизделия, например го-
ловок, или вообще деление изделия на части путем соз-
дания в месте откола узкой полосы температурного пере-
пада, вызывающего появление напряжений. Деление
стекла при обычной температуре способами надреза и
ломки довольно легко происходит у плоского стекла и
всех его видов, изготовленных методом вытягивания. Од-
нако для деления полого стекла, имеющего различную
толщину, сферические, а зачастую и конические стенки,
эти способы совершенно не пригодны.
121
При откалывании используют искусственно вызван-
ные напряжения, создающие усилия, которые превосхо-
дят прочность стекла. Этому способствуют такие свойст-
ва стекла, как малые значения теплопроводности и меха-
нической прочности. Последнюю специально понижают
путем нарушения поверхности стекла. Возникновение
трещин обусловлено достаточно высоким тепловым рас-
ширением стекла. При откалывании в слое стекла возни-
кают временные напряжения, ограниченные полосой в
несколько миллиметров. Временные напряжения возни-
кают вследствие увеличения объема нагретой части из-
делия, и поэтому их величины зависят главным образом
от коэффициента теплового расширения стекла- Поэтому
процесс откалывания нормально протекает у изделий из
обычного стекла с тепловым расширением, равным 80—
95- 10~7. Небольшое тепловое расширение термостойких
стекол отрицательно сказывается при откалывании.
Например, стекло Sial с а = 47 • 10-7 откалывается плохо,
но еще хуже — Simax с а = 32- 10-7. Кремнеземистое стек-
ло са=5,5- 10~7 нельзя вообще откалывать термическим
способом. В этих случаях стекло разрезают карборундо-
вым кругом или делят при помощи оплавления пламе-
нем, обладающим высокой теплопроизводительностью,
и т. п.
На возникновение трещин влияют следующие факто-
ры: коэффициент теплового расширения стекла, который
должен быть достаточно высоким; малая теплопровод-
ность; невысокая механическая прочность; надрез по-
верхности, снижающий механическую прочность; быст-
рое нагревание узкого участка; температура и толщина
стенки изделия. Из вышеприведенного следует, что
на откалывание стекла оказывает большое влияние
его химический состав, определяющий его свойства.
Важным является также вид используемых горе-
лок.
При откалывании в точке деления действуют напря-
жения, превосходящие по своей величине предел прочно-
сти стекла на растяжение. Для достижения необходимых
напряжений изделия в точке откалывания нагревают
следующими способами:
1) раскаленным железом или стеклом; для откалыва-
ния цилиндра вырабатываемого вручную плоского стек-
ла по месту деления проводят раскаленным концом
стального стержня; используют также и раскаленное
122
стекло, вытянутое в толстую нить, которую навивают на
цилиндр в месте откалывания;
2) трением круга; место откола нагревают выточкой
мелкой канавки узким кругом — сухой способ без отвода
тепла, возникающего при трении;
3) газовой горелкой; используют несветящееся пламя
горелок; тепло не должно излучаться;
4) горячими газами; для некоторых изделий удобно
использовать горячие газы, например нагретый воздух;
5) проволочным сопротивлением, когда провод, на-
мотанный на изделия в месте откалывания, накаляет-
ся электрическим током;
6) током высокой частоты; выгодным является высо-
кочастотный нагрев с одновременным нанесением на
стекло полоски электропроводящего раствора соли.
При способах 1 и 2 существенное воздействие оказы-
вает вибрация. Вибрацию используют также и при шли-
фовании, когда изделие трескается в результате колеба-
ния его определенной части, например колебания ножки
рюмки. В процессе откалывания железом дополнитель-
ная вибрация вызывается тем, что по грани валика стекла
проводят стальным стержнем с неровной поверхностью.
В большинстве случаев напряжения вызываются на-
гревом холодного стекла. При этом в точке нагрева уве-
личивается объем, вследствие чего возникает давление,
действующее на соседние холодные слои, которые, растя-
гиваясь, сопротивляются увеличению объема. Реже на-
пряжения вызываются охлаждением горячего стекла,
в данном случае имеют место только напряжения на
растяжение. Этим способом обрабатывают горячие толь-
ко что изготовленные на заводе изделия, например вруч-
ную тянутые трубки и стержни. Этот же способ широко
применяют и для отделения изделия от стеклодувной
трубки. При откалывании с помощью газовой горелки
большую роль играет ширина нагретой полосы. Чем по-
лоса уже, например 2 мм, тем ровнее линия откола; в
этом случае возникают большие напряжения. При ши-
рокой полосе пагрева изделия получаются неровные, с
волнистыми забегающими в стороны трещинами. Шири-
на нагретой полосы и температура зависят от вида го-
релки.
На процесс откалывания стекла влияют уровень тем-
пературы, длина и качество надреза, совпадение надреза
с линией откалывания стенки изделия и вращения изде-
123
лия и его эксцентричность, толщина стенки изделия и на-
грузка на его колпачок.
Температура. Откалывание происходит, когда темпе-
ратура внутренней стенки изделия достигает 150—200° С.
Температурный перепад, определяемый теплопроводно-
стью, равен приблизительно 50° С. Тонкое стекло нагре-
вается быстро и на большую ширину и в этом случае
требуется горелка с меньшей теплопроизводительностью.
Изделия с толщиной стенки свыше 2 мм нужно обраба-
тывать горелкой с большей теплопроизводительностью,
чтобы возникали достаточно высокие напряжения. На-
против, слишком теплопроизводительная горелка быст-
рее прогревает тонкое стекло на значительную ширину,
вследствие чего ухудшается качество откалывания. Кро-
ме того, вследствие сильного перегрева возникают боко-
вые трещины. Если изделие значительно перегрето, но
еще не треснуло, обычно достаточно быстро охладить его
(касанием мокрого предмета).
Длина и способ надреза. В результате надреза су-
щественных напряжений не возникает, но происходит
разрушение поверхности, которое снижает механическую
прочность стекла- В точке наименьшей прочности возни-
кает трещина как результат напряжений, вызванных на-
гревом. Наиболее быстро происходит откалывание при
надрезе 7з контура изделия, однако качество при этом
хуже. Лучшее качество откалывания достигается при
коротком надрезе (1—2 см). При большем надрезе обра-
зуются раковистые обломки, вследствие чего получается
неровная поверхность откола. При надрезе половины или
всей длины контура характерны те же дефекты.
Качество надреза. Незначительный надрез поверхно-
сти стекла не дает желаемого эффекта. Грубый надрез
приводит к образованию боковых раковистых обломков.
Надрез должен быть узким, но достаточно глубоким для
того, чтобы возникла, как и при резании плоского стек-
ла, небольшая трещина. На плоском стекле трещина уг-
лубляется механическим усилием — изгибанием. При от-
калывании полого стекла это усилие нельзя вызвать
механическим способом. В большинстве случаев высокое
качество надреза можно достигнуть только алмазной иг-
лой. Однако алмаз довольно хрупок и вместо него в про-
мышленности часто применяют различные технические
камни, которые, однако, быстро затупляются и поэтому
не дают хорошего надреза. Правильный разрез должен
124
быть гладким и ровным и не должен иметь боковых ра-
ковистых обломков. В момент резания режущий инстру-
мент направляют строго перпендикулярно к поверхности
стекла.
Совпадение надреза с отколом по высоте. Максималь-
ные напряжения, вызывающие откалывание, находятся
на границе теплого и холодного слоев. Поэтому бывают
случаи, что трещина возникает рядом с надрезом, когда
высота надреза не совпадает точно с высотой горелки.
Чем уже полоса, нагреваемая горелкой, тем ближе к ме-
сту надреза напряжения, возникающие при нагреве, и
тем точнее происходит откалывание.
Скорость вращения изделия. На изделии, вращаю-
щемся на отколочнои машине, трещина расширяется в
обе стороны от надреза. Необходимо, чтобы обе трещины
соединились на одинаковом уровне. Пламя горелки дей-
ствует на определенное расстояние, и при медленном
вращении нагретая область смещается медленно. При
этом в полосе между нагретой и холодной частями воз-
никают напряжения. Чем выше скорость вращения изде-
лия, тем меньше разница температур. Скорость вращения
в 70—80 об/мин является максимальной, так как даль-
нейшее увеличение скорости нарушает центрирование
изделий при укладке их на вращающийся диск ма-
шины.
Центрирование. В результате нарушения центрирова-
ния изделие удаляется от горелки на различное расстоя-
ние. Поэтому ширина нагреваемой полосы колеблется;
там, где предмет касается верхушки пламени, ширина
нагреваемой полосы 0,6 см, на расстоянии 3 см от вер-
хушки пламени ширина полосы нагрева 1 см. Большая
ширина полосы нагрева ухудшает качество и приводит к
неровному отколу. Изделие можно довольно хорошо
центрировать еще при 70 об/мин.
Толщина стенки (рис. 76). Для толстостенных изде-
лий требуется более интенсивный источник тепла, спо-
собный создать напряжения необходимой величины.
Горелка с малой тепловой эффективностью создает не-
достаточные напряжения. Скорость откалывания толсто-
стенных изделий небольшая, однако качество всегда луч-
ше. Это объясняется тем, что в результате нагрева в
толстом стекле возникают большие напряжения, обус-
ловленные плохой теплопроводностью стекла. Однако
для толстостенных изделий характерны плохой откол и
125
трещины в том случае, если изделия были недостаточно
отожжены.
Нагрузка на колпачок изделия. Трещина, возникаю-
щая при нагревании, расширяется в обе стороны от над-
Рис. 76. Диаграмма зависимости
скорости отколки от толщины
стенки изделий
1 — кольцевая горелка; 2 — вильчатая
горелка
реза и затем ее концы
сходятся на обратной
стороне изделия. От-
деление колпачка про-
исходит не сразу по
всему контур}' изде-
лия. Релаксация нап-
ряжений в процессе
откалывания приводит
к тому, что вначале
колпачок приподни-
мается перед слияни-
ем обоих концов тре-
щины, затем происхо-
дит его перекос, что в
тонкостенных издели-
ях приводит к образо-
ванию зазубренных
выступов на колпачке
или изделии. В толсто-
стенных изделиях этот
дефект исключен, так
как колпачок тяжел и
не приподнимается.
У тонкостенных изде-
лий появления этого
дефекта можно избе-
жать, если давать уме-
рены} ю нагрузку на
колпачок (до 250 г).
Способы работы
Откалывание раскаленными стеклом и же-
лезным стержнем. При производстве листового стекла из
цилиндров «чешским способом» сохранилась старинная
практика откалывания. Сначала у цилиндра открывают
дно прикладыванием куска раскаленного стекла, кото-
рый прогревает стенку до такой степени, что ее можно
в этом месте прорвать. Колпачок цилиндра отделяют пу-
тем наматывания толстой нити раскаленного стекла, ко-
126
торая вызывает напряжения. Колпачок трескается, и его
отделяют при постукивании. Затем рубашку цилиндра
разделяют вдоль и распрямляют в печи. Для этого кон-
цы длинного стального стержня нагревают и одним из
них проводят вдоль внутренней поверхности цилиндра.
После того как конец стержня остынет, другим его кон-
цом, шероховатым вследствие окислительных процессов,
протекающих при нагревании стержня в печи, быстро
проводят по краю цилиндра. Вследствие резкого движе-
ния неровного стержня цилиндр начинает колебаться
и происходит продольное откалывание.
Откалывание камнем называют такой процесс, при
котором откалывание происходит в результате трения
стекла о поверхность вращающегося сланцевого или
электрокорундового круга. Искусственные круги имеют
обычно зернистость 200, они тонкие, с внешним контуром
шириной в несколько миллиметров. Трение возникает в
пределах узкой полоски. В отличие от шлифования при
откалывании на круг не подается вода для охлаждения.
Таким способом откалывают все изделия, не имеющие
круглой горизонтальной проекции, а также некоторые
толстостенные изделия. При откалывании тонкостенных
изделий делают одну проточку линии будущей трещины.
Отделение наступает моментально. Толстостенные изде-
лия откалывают в несколько приемов, прижимая их к
вращающемуся кругу до тех пор, пока не возникает в
точке трения трещина длиной в 2—3 см. Вращая изде-
лие, трещину поэтапно расширяют вокруг всего контура.
При откалывании камнем изделие колеблется, в резуль-
тате чего ускоряется образование трещины. У толсто-
стенных изделий большая часть поверхности откола не-
ровная, поэтому последующим шлифованием снимается
значительный слой стекла.
Откалывание при помощи газовой горелки. Для этой
цели используют отколочные машины с двумя или с тре-
мя вращающимися поворотными кругами с дисковыми
подставками, на которые ставят предназначенные для
откалывания изделия. Изделия ставят на дисковую под-
ставку, над которой находится игла из карбида вольфра-
ма. Стенку предмета прижимают к игле, которая остав-
ляет на его поверхности надрез. Далее предмет переме-
щают на поворотный круг. Скорость вращения круга
можно менять. Горелки, расположенные по высоте пред-
метов и сведенные в группы по 3—6 шт., при вращении
127
нагревают поверхность изделии узким, острым пламе-
нем. В это время надрезают следующее изделие и ставят
его на другой вращающийся круг. Затем снимают отде-
ленную головку первого изделия и бросают ее в сбор-
ник боя, а изделие кладут на лоток. Этот процесс систе-
матически повторяется.
При откалывании изделий с толстыми стенками их
прогревание длится дольше, и поэтому вместо двух ис-
пользуют три поворотных круга, с тем чтобы не снижать
производительность труда и не создавать простоев.
Для ускорения процесса откалывания на отколочной
машине имеются приспособления, которые позволяют
более точно размещать изделия и препятствуют прибли-
жению их к пламени и удалению от него при вращении.
Это приспособление управляется рычажком, который
имеется также и на разметочной машине. Иногда для
этих целей используют круглые металлические, резино-
вые или бумажные подкладки. Для изделий с неровным
дном применяют специальные подкладки.
Раньше газ для вышеописанного процесса получали
продувкой воздуха через легкие фракции нефти. В на-
стоящее время применяют ацетилен, смесь пропана с бу-
таном или водород, дающие высокую температуру пла-
мени. Температура пламени достигает максимального
уровня при замене воздуха кислородом. Полное сгорание
поддерживается тем, что газ проходит через смеситель-
ную камеру. Скорость подачи газовой смеси из смеси-
тельной камеры выше скорости сгорания, и поэтому
взрывы в горелках имеют место только тогда, когда при-
ток газа в горелки прекращен. В результате этого ско-
рость подачи газов из смесительной камеры уменьшает-
ся, газовая смесь в камере взрывается и пламя гаснет.
На больших отколочных машинах каждую горелку за-
меняют группой маленьких горелок, занимающих часть
контура круга. Крупные изделия кладут на отколочные
машины лежа и нагревают их вращающимися горелка-
ми, расположенными вертикально. Для некоторых видов
изделий были сконструированы отколочные машины,
позволяющие одновременно отделять от изделия головку
и дно или делить длинные изделия цилиндрической фор-
мы на несколько изделий меньших размеров.
Откалывание нагреванием электрическим током. Вок-
руг сосуда наматывают виток проволоки. В точке пере-
крещивания проволоку изолируют. При включении в
128
электрическую сеть проволока накаляется и нагревает
поверхность сосуда, в результате чего происходит отка-
лывание. Этот способ применяют для предметов больших
размеров, когда другое оборудование не подходит; рань-
ше этот способ применяли при отколе длинных цилинд-
ров, изготовленных по способу Сиверта или Лубберса.
Этот способ хорошо оправдывает себя при откалывании
граненых сосудов и труб для стеклянных промышленных
трубопроводов.
Откалывание нагреванием током высокой частоты.
Сначала па стекло по всему контуру откола наносят уз-
кую полоску раствора, проводящего электрический ток.
Раствор электролита, обычно гидрат окиси натрия, мо-
жет быть дополнительно сгущен для повышения вязко-
сти. Высокая вязкость электролита препятствует его
быстрому стеканию с поверхности стекла и обеспечивает
рельефный след. После включения в электрическую сеть
по всему контуру в течение короткого времени происхо-
дит откалывание- Линии откалывания точно совпадают
с полоской раствора даже тогда, когда раствор нанесен
в виде произвольной кривой.
От качества откола зависят последующие операции,
главным образом продолжительность шлифования и вы-
равнивания высоты изделий. Надо стремиться к тому,
чтобы качество откола было таким, при котором исклю-
чалось бы шлифование поверхности изделий и можно
было приступить к непосредственному процессу отопки.
2. ОТОПКА
Отопкой называют технологический процесс, при ко-
тором шлифованные края полых изделий, матовые и име-
ющиеся острые грани обрабатывают огнем. Иногда та-
ким способом обрабатывают и технические стекла, за-
частую без предварительного шлифования (трубки).
В процессе отопки огнем полируют матовые поверхно-
сти; острые края, о которые можно порезаться, оплав-
ляют.
Отопке подвергаются уже отожженные изделия. По-
этому этот способ можно применять только для тонко-
стенных изделий (стекло техническое, бытовое и изде-
лия с небольшим коэффициентом теплового расшире-
ния), которые не потрескаются при быстром нагревании
и последующем охлаждении. Нагревание должно быть
9—1484
129
настолько сильным, чтобы края изделия расплавились
и под действием поверхностного натяжения округлились.
Однако столь интенсивный нагрев тонкостенных изде-
лий без брака возможен только при условии, что края
изделий нагреваются достаточно широкой полосой, ког-
да температурный перепад распространяется на поверх-
ность шириной в несколько сантиметров. От процесса
откалывания отопка отличается тем, что при этом про-
цессе используют широкое пламя с большей теплотвор-
ной способностью. При этом края изделия округляются,
повышается прочность и улучшается его внешний вид.
Оборудование и способы работы
Большинство изделий обрабатывают отопкой не-
посредственно на стекольном заводе. Для этой цели бы-
ли разработаны два типа машин, которые отличались
характером применения. Универсальные машины пред-
назначены для малосерийных изделий, т. е. для изделий
узких и широких, низких и высоких, тонкостенных и тол-
стостенных. Второй тип — специализированные маши-
ны. Практика показала, что последние дают лучшие
результаты. Принципиальная разница между этими ма-
шинами состоит в том, что специализированную для про-
изводства больших серий машину настраивает специа-
лист; ход машины и результаты ее работы контроли-
руются.
Простая по устройству универсальная машина не
претерпела существенных изменений за последние пять-
десят лет. Усовершенствовался только процесс отопки
на ней, а па правильное охлаждение обработанных из-
делий внимание не обращалось (в изделиях, у которых
толщина тонких краев резко возрастает, развиваются
напряжения таких размеров, что каемка шириной в 15—
20 мм трескается и отделяется в форме кольца).
Отопочные машины делятся на кольцевые и продоль-
ные. Независимо от типа машины изделия ставят на под-
ставки в виде тарелок, приспособленные так, чтобы из-
делия находились в их центре. Круг кольцевой машины
состоит обычно из 24 тарелок; число тарелок на продоль-
ной машине значительно больше. На каждой тарелке
имеется приспособление для устранения эксцентрично-
сти. Вращающиеся тарелки с расположенными на них
изделиями проходят через туннель таких размеров, что-
130
бы в нем умещалось от 8 до 12 изделий, нагреваемых
пламенем находящихся в туннеле горелок. Изделия дви-
жутся по туннелю против направления пламени горелок
и предварительно подогреваются теплом, излучаемым
темным пламенем. Подогретый предмет приближается
к горелкам, где под действием острого пламени, направ-
ленного на края, оплавляется. На выходе из туннеля ра-
бочий следит за тем моментом, когда пламя начнет окра-
шиваться выделяющимися щелочами в желтый цвет.
Это означает, что стекло уже мягкое и процесс отопки
завершен.
В конструкции отопочных машин используют малую
теплопроводность стекла. В то время как верхний конец
изделия нагревается до стадии размягчения, нижний ко-
нец остается холодным. От нагретого конца в сторону
холодного температура непрерывно понижается. Назна-
чение туннеля — удерживать тепло и снижать расход
топлива. Обычно туннель изготовляют из жести и вы-
кладывают внутри шамотной плиткой. Несущую ленту
и горелки можно перемещать вертикально для обработ-
ки как высоких, так и низких изделий. Ширина туннеля
универсальной машины неизменна и является оптималь-
ной только для предметов определенной ширины. Кру-
говой туннель не дает возможности контролировать про-
цесс отопки на всем его протяжении. Этот существенный
недостаток устранен у продольных машин, где несущая
подставки с изделиями лента перемещается горизонталь-
но между двумя колесами. У продольных машин регули-
рование скорости ленты и числа оборотов тарелки меха-
низировано. Рабочий следит через выдвинутый диоптр
за оплавляемыми краями изделий и регулирует скорость
ленты. Длина туннеля в этом случае больше, особенно
концевой части. У машин, предназначенных для отопки
одного вида изделий, высота туннеля позволяет распо-
лагать горелки над краями сосудов.
Были также изготовлены универсальные машины
с туннелем, ширину которого можно регулировать в за-
висимости от размеров изделий. Сконструированы так-
же машины для одновременной отопки обоих концов со-
судов и трубок. В этих машинах изделия кладут на го-
ризонтально движущуюся ленту, а горелки располагают
с обеих сторон. В тех случаях, когда стенки изделий
имеют одинаковую толщину, используют машины, рабо-
тающие автоматически.
9
131
Тонкостенные изделия, предназначенные для отопки,
шлифуют па ленточных шлифовальных или на плоско-
шлифовальных станках (см. стр. 41).
3. ОПЛАВЛЕНИЕ
При выдувании стекла образуется сосуд, верхняя
часть которого (колпачок) придает полости изделия ха-
рактер закрытого пространства, в которое вдувается
воздух.
Колпачки находятся над формой и занимают произ-
вольное положение; поэтому они бывают шире самих
изделий и имеют для каждого изделия различную фор-
му и размеры. Рабочий отделяет от стеклодувной труб-
ки изделие вместе с колпачком. Изделия укладывают в
камеру отжига. При всех способах отжига охлаждается
все изделие, включая колпачок. Изделие вместе с кол-
пачком занимает не только большее пространство в ка-
мере охлаждения, но и повышает расход тепловой энер-
гии, и снижает производительность камеры. До момента
отделения колпачка дополнительные расходы возраста-
ют при транспортировании и хранении. Кроме различ-
ных способов откалывания, когда колпачок отделяют от
сосуда после его охлаждения, проводили опыты по от-
калыванию непосредственно у печи, по они не дали хоро-
ших результатов.
Если выдутый стеклянный сосуд подержать перед
кислородо-водородпой горелкой в месте, где должен
быть отделен колпачок, то узкое пламя, обладающее
высокой теплотворной способностью, в короткое время
расплавит стекло с образованием отверстия, которое
увеличивается при дальнейшем нагревании. Если вме-
сто одной горелки включить несколько небольших го-
релок, расположенных вокруг сосуда на таком расстоя-
нии, чтобы горячая часть пламени касалась стенки,
и вращать сосуд вокруг своей оси, то теплое, только что
выдутое изделие расплавится в полосе прикосновения
пламени и тогда легким усилием колпачок можно отде-
лить от изделия. При неодинаковой толщине стенок со-
суда, которая является следствием плохого распределе-
ния стекла при выдувании, колпачок не отделится одно-
временно по всему контуру. Сперва он отделится
в наиболее тонком месте, которое сильнее нагрето, а за-
тем в более толстых местах. При нагревании и вытяги-
132
Рис. 77. Схема процесса оп-
лавления
а —диаметр изделия в нагреваемой
области сужается с одновременным
уменьшением толщины стенки;
б — тонкая стенка плавится и не-
посредственно перед отделением
колпачка вытягивается в нить;
в — нить разрывается и образует на
изделии остаток, который стягивает-
ся в каплю
вании стенки, т. е.при снижении вязкости, стекло как бы
проваливается внутрь сосуда. При этом одновременно
толщина стенки уменьшается. Стекло утоньшается до
тех пор, пока вязкость не понизится настолько, что тон-
кая пленка прорвется, вь
вется (рис. 77). Остаток
разделенных предме-
тов — изделия и колпач-
ка, где образует каплю
больших или меньших
размеров. Если края
оплавляемого сосуда не
удалять от пламени, то
они в результате даль-
нейшего плавления утол-
щаются по всему конту-
ру. В процессе оплавле-
ния возникают силы по-
верхностного натяжения,
увлекающие стекломассу
внутрь. Поверхностное
натяжение является так-
же причиной образова-
ния каплеобразного про-
филя краев. Стекло, вы-
тянутое в пить, стремит-
ся сразу же занять минимальную поверхность, как толь-
ко перестает действовать сила тяги отпадающего кол-
пачка, и образовать каплю.
Потребитель рассматривает более толстые края как
внешний дефект. Конструкторы машин стремятся устра-
нить причины образования этого дефекта.
Однако технологи считают, что более толстые края
у сосудов повышают прочность не только краев, но
и всего сосуда. У оплавленных изделий каплеобразного
или цилиндрического профиля проявляются также опти-
ческие свойства. Утолщения напоминают собой цилинд-
рические линзы, имеющие декоративный вид. Если рюм-
ки изготовлены из цветного стекла определенного оттен-
ка, то цветовой оттенок краев в несколько раз
интенсивнее. Более высокая интенсивность окраски кра-
ев по сравнению со стенками может иметь отрицательное
значение и даже быть пороком, если последний получает-
ся вследствие неполного обесцвечивания хрусталя. Хо-
тянется в нить и затем ооор-
нити стягивается к контурам1
133^
рошо различается зеленый оттенок хрусталя, сваренно-
го при восстановительной среде плавления. После про-
цесса отопки в краях изделий обычно возникают
напряжения. После же оплавления напряжения всегда
устраняются в результате прохождения изделия через
камеру отжига.
В заключение можно сказать, что процесс оплавле-
ния имеет следующие преимущества: изделие становит-
ся более прочным; при этом исключаются такие опера-
ции, как откалывание, грубое и тонкое шлифование и
отопка.
Способы работы и оборудование
Рис. 78. Схема оплавле-
ния колпачков
1 — закрепленное изделие;
2 — горелки, составленные в
полукруг; 3—сечение края
оплавленного изделия
Изготовленный сосуд отделяют вместе с колпач-
ком от стеклодувной трубки. Например, кувшин в про-
цессе изготовления прикрепляют к лепке или удержива-
ют соответствующими цангами.
В обоих случаях кувшин подве-
шивают над оплавптельиой ма-
шиной. После оплавления припа-
ивают носик и ушко. iVlenee рас-
пространен способ оплавления
изделий, закрепленных на стекло-
дувной трубке. Поэтому воз-
можны конструкции машин, на
которых оплавляются сосуды,
временно припаянные к лепке
или прилепленные к стеклодув-
ной трубке, и в некоторых случа-
ях сосуды, отделенные от стекло-
дувной трубки.
Если изделие прикреплено к
лепке или удерживается цанга-
ми, то его подвешивают колпач-
ком вниз. Изделие, закрепленное
па стеклодувной трубке или от-
деленное от нее, располагают
колпачком вверх. Изделие, удер-
или прикрепленное к стеклодувной
подвешивают; на машине изделие
живаемое цангами
трубке или лепке,
укрепляют за колпачок; машина работает хорошо, если
укреплены обе части-—изделие и колпачок. Они враща-
ются самостоятельно. К месту, где колпачок должен от-
134
делиться, прилегают образующие круг горелки. Круг
имеет такой диаметр, чтобы наиболее горячая часть пла-
мени касалась стенки изделия (рис. 78). Горелки обра-
зуют замкнутый круг или разделены на две половины.
В этом случае после установки изделия обе половины го-
релки сдвигаются. В горелках постоянно поддерживают
горение на минимальном уровне и только в процессе
оплавления изделия подачу газа переводят на максимум
вручную, нажатием педали или сдвигом горелок. Рабо-
чий следит за ходом процесса и в соответствующий мо-
мент ручным или ножным рычагом отделяет головку от
изделия. Головку выбрасывают в сборник боя, а изделие
направляют в камеру отжига или вместе с лепкой стекло-
дуву, который прилепит ушко, поправит носик и т. д.
Машины для оплавления бывают одноместные или
двухместные. При работе на двухместной машине в нее
вкладывают одно изделие, в то время как другое оплав-
ляется. Изделия, изготовленные автоматически, напри-
мер колбы электрических ламп, оплавляются на много-
местных круговых машинах.
Разновидностью оплавнтельных машин являются ма-
шины, на которых из стеклянных трубок изготовляют
медицинские ампулы и капсулы для таблеток, пастилок
и других мелких продуктов фармацевтической промыш-
ленности.
Применение
Процессом оплавления заменяют откалывание,
шлифование и отопку, а в производстве кувшинов — об-
резку. Для малосерийных изделий и для изделий раз-
личных диаметров и размеров с различной толщиной
стенок оплавление на машинах невыгодно, так как для
каждого вида изделий машину нужно специально на-
страивать. Оплавительные машины производительны
лишь при обработке колб электрических и электронных
ламп и других изделий, выпускаемых большими серия-
ми, например на станках-автоматах. Прожигание отвер-
стий и заплавление трубок применяют в производстве
химической аппаратуры и вплавлении металлов при из-
готовлении электрических и люминесцентных ламп и те-
левизионных кинескопов.
135
4. ОБЖИГ
Краски, люстры и дорогие металлы наносятся
на изделие, затем обжигаются при температурах, лежа-
щих ниже температуры размягчения стекла. Аналогич-
ным путем получают стекло типа «мороз».
Технологический процесс
Изделия, предназначенные для обжига, уклады-
вают в печи на листы, в большинстве случаев дырчатые.
Благодаря этому через листы проходят продукты рас-
пада органических добавок, содержащихся в красках.
Первый лист кладут непосредственно па дно печи или
на низкую подставку, чтобы исключить прикасание к
отопительным спиралям. В нижнюю часть печи уклады-
вают изделия тонкостенные или изделия, покрытые та-
кими красками, которые не выдерживают воздействия
высоких температур. Изделия одинакового сорта и оди-
наковой высоты укладывают в один и тот же слой. Сле-
дующий слой изделий кладут на лист, расположенный
на шамотной или фарфоровой подставке или на метал-
лических трубках, расставленных по одной во всех че-
тырех углах печи. Под центр листа ставят подпорку.
Листы должны плотно прилегать к подставке. Преиму-
щество имеют печи, оборудованные в углах металличе-
ской конструкцией с пазами, по которым листы подают
в печь. Так как большинство печей имеет максимальную
температуру в верхней части, то на верхние листы
укладывают толстое!епные изделия, более устойчивые
к деформации, и изделия, покрытые красками, требую-
щими более высокой температуры обжига, как, например,
эмалью. Так как высокая температура возникает так-
же и вблизи отопительных спиралей, то к ним повора-
чивают изделия, покрытые эмалью. Большие и тяжелые
изделия с тонкой ножкой, а также тонкие рюмки с топ-
кой ножкой надо ставить в места, прогреваемые равно-
мерно. Эти изделия особенно склонны к деформации при
нагревании до температуры, которая только на несколь-
ко градусов превышает максимально допустимую. Анало-
гичные деформации происходят при нагревании одной
стороны изделия, расположенной вблизи стенки печи.
Если бутылки обжигают вместе с пробками, то в
шлифе между пробкой и горлышком кладут бумагу. Пе-
136
пел, образовавшийся в результате сгорания бумаги, пре-
пятствует их соприкосновению. Тарелки кладут одну па
другую, при этом верхняя расположена вверх дном и
служит опорой для следующей тарелки. Кувшины ста-
вят к задней стене печи, так как при открывании дверей
они будут подвергаться резкому охлаждению вследствие
притока холодного воздуха.
В зависимости от сорта краски, которой покрыто из-
делие, т. е. от количества органических добавок, содер-
жащихся в красках и дающих в процессе обжига вос-
становительные продукты, изделия укладывают друг от
друга на расстоянии от одного до нескольких санти-
метров.
Прежде чем закрыть дверь, перед отверстием для ви-
зуального контроля ставят пробный образец, покрытый
краской, зачастую с добавкой позолоты, которая по до-
стижении определенной температуры дает розовый от-
тенок. Подобным образом контролируют температуру
при обжиге стекла с рисунком мороз, особенно чувстви-
тельного к более высоким температурам. Другой способ
контроля основан на применении стеклянной полоски
определенной длины, опирающейся своим центром на
подставку; контролируют степень ее изгиба. Вполне оче-
видно, что контроль только при помощи пирометра яв-
ляется недостаточным, так как пирометр может давать
отклонения.
После загрузки печи открывают вытяжную тягу, от-
верстие для визуального контроля и отверстие в полу пе-
чи для нормального отхода дымовых газов. Два послед-
них отверстия закрывают только после сгорания всех го-
рючих добавок красок, которые, как правило, сгорают
при температуре 350° С. Толстостенные изделия, кото-
рые при низких температурах могут потрескаться под
действием температурного скачка и быстрого повыше-
ния температуры, обжигают следующим образом. Печь
после каждого повышения температуры на 40° выключа-
ют на несколько минут, чтобы изделия могли прогреть-
ся. При этом скорость повышения температуры зависит
от толщины стенок изделий и их количества в печи. Не-
сомненно, что процесс обжига протекает тем быстрее,
чем меньше стекла загружено в печь, и наоборот. В за-
висимости от этого температура обжига в печи повы-
шается в течение 100—150 мин и даже более. В печи, фу-
теровка которой прогрета в процессе обжига предшест-
137
вующей партией изделий, температура повышается
быстрее. Максимальная температура обжига в боль-
шинстве случаев колеблется в пределах 540—560° С.
По достижении - максимальной температуры обжига
печь выключают. В процессе выдержки температуру под-
держивают периодическим включением печи. После вы-
держки, продолжающейся в зависимости от сорта об-
жигаемой краски от 15 до 20 мин, печь самопроизвольно
остывает: в первый период остывания печь полностью
закрыта, затем открывают отверстия для вытяжной тя-
ги и притока воздуха и, наконец, двери. Изделия выгру-
жают при температуре около 50° С, когда нет опасности
возникновения временных напряжений.
Печи для обжига стеклоизделий
Конвейерные печи. Для обжига тонкостенных из-
делий в стекольной промышленности применяют кон-
вейерные печи. Эти печи имеют металлическую конст-
рукцию, шамотную футеровку и электрический обогрев.
Для достижения равномерности распределения темпера-
тур по всему объему в некоторых печах создают турбу-
лентное движение воздуха. Ширина конвейерной ленты
составляет 50—80 см, длина печи около 15 м. Изделия
проходят через печь приблизительно за 4 ч. Печи обогре-
ваются в своей средней части. Скорость движения ленты
зависит от продолжительности выдержки. Пространство
печи за средней частью выполняет функции камеры от-
жига. Печи имеют устройство для автоматического ре-
гулирования температуры. Изделия укладывают на ме-
таллические листы, которые затем ставят на движущую-
ся ленту конвейера. Мелкие изделия укладывают в
несколько слоев друг над другом до высоты в 40 см.
Конвейерные печи в эксплуатации очень экономич-
ны, так как позволяют получать оптимальную скорость
обжига и экономить электроэнергию.
Камерные печи для обжига художественного стекла
имеют определенный объем — 7з, V2 и 1 м3. Максималь-
но допустимая температура 700—850° С. Потребляемая
мощность 14—35 кет. Печи оборудованы пирометрами
Госкинса или железоконстантановыми термопарами.
Минимальная толщина стен 20 см, потолок сводчатый.
Обогреваются все внутренние стены, включая под, две-
ри и свод. В центре свода или в задней стене находится
138
отверстие для пирометра. Имеются отверстия в двери—
для визуального контроля, в поду — для подвода воз-
духа и в потолке — для вытяжного вентиляционного
устройства. Внутреннее пространство.имеет форму куба.
Для обжига красок, золота и цветных протрав долж-
ны быть отдельные печи. Изделия, раскрашенные золо-
том, нельзя обжигать в печах, в которых ранее обжига-
ли цветные протравы. В процессе обжига цветные про-
травы насыщают футеровку печи водяным паром, ко-
торый при дальнейшем обжиге выделяется и
отрицательно влияет на качество закрепления позолоты
на поверхности (о закреплении позолоты на поверхно-
сти изделий см. на стр. 293). То же самое наблюдается в
печи, которая в течение нескольких суток не эксплуати-
ровалась. Для удаления влаги печь надо выдержать при
температуре свыше 100° С в течение получаса.
Подготовка печной среды. Печная среда оказывает
решающее влияние на качество обжига. Выделяющиеся
продукты влияют на качество обжигаемых изделий при
температурах до 400° С, т. е. при температурах, от ко-
торых зависит качество закрепления позолоты и чис-
тота оттенка красок и золота. Поэтому выделяющиеся
в процессе обжига продукты надо удалять при помощи
хорошей вентиляции. Особенно это важно при заполне-
нии печи изделиями небольших размеров.
С. Бахтик рекомендует принудительную циркуляцию
воздуха. В печь подается подогретый воздух, который за-
тем в ней дополнительно нагревается отопительными
спиралями. Подаваемый воздух вызывает не только цир-
куляцию, по и вытесняет из печи воздух, насыщенный
газообразными продуктами. В результате этого в печи
сохраняется окислительная среда, необходимая для пра-
вильного хода процесса обжига, в особенности позоло-
ты. Принудительной циркуляцией устраняют отрица-
тельное воздействие климатических факторов на вытяж-
ную тягу печи, можно ускорить повышение температуры
без возникновения опасности задымленности и тем са-
мым значительно ускорить процесс и сэкономить элек-
трическую энергию. Кроме того, принудительной цир-
куляцией можно ускорить охлаждение после прохож-
дения зоны отжига, т. е. при температурах ниже ниж-
ней границы зоны отжига, что позволяет ускорить вы-
грузку изделий из печи и освободить ее для следующей
партии.
139
'Удаление щелочей (дезалкализация). Мягкие высо-
коосновные стекла с большой выщелачиваемостью в про-
цессе обжига позолоты (ни в коем случае красок) под-
вержены поверхностной дезалкалпзации, которая по-
вышает химическую стойкость поверхности готового
изделия. Дезалкализация обусловлена газами, выделяю-
щимися в результате температурной деструкции резина-
тов и меркаптидов. Сера, содержащаяся в этих вещест-
вах, выделяется чаще всего в виде SO2, который реаги-
рует с щелочами, находящимися в поверхностном слое,
с образованием сульфитов, реже сульфатов. Эти образо-
вания проявляются в виде белого налета на поверхности
стекла, а также узора, подобно тому как это происходит
при охлаждении стекла в печах, обогреваемых газами,
содержащими соединения серы. Для образования нале-
та достаточно небольшого количества SO2 в печной
среде.
По интенсивности беловатого налета можно судить
об удалении Из печи выделяющихся продуктов. Видимый
налет является доказательством того, что отсасывание
этих продуктов было недостаточным, вследствие чего
появляются пятна, плохой цвет и ухудшается закрепле-
ние позолоты на изделии.
Кривая обжига (рис. 79). Отрезок Л—позолота
содержит 85% летучих и горючих веществ, из них 50%
улетучивается до 200° С. Оставшиеся соединения — смо-
лы, меркаптиды и битуминозные вещества выделяются
при температурах до 350° С. В процессе обжига вплоть
до этой температуры в печи должна быть окислительная
среда, гарантирующая качество и прочность нанесенно-
го слоя. На качество последнего главное влияние ока-
зывает температурный интервал от 150 до 230° С. Окис-
лительная среда обеспечивается достаточной вентиля-
цией печи и медленным повышением температуры,
необходимых для замедления процесса улетучивания
продуктов из позолоты. Для изделий толстостенных и со-
стоящих из двух или более стекол разного состава (на-
кладные стекла) необходимо ограничивать скорость по-
вышения температуры до 350° С. Особенно сильный
температурный скачок может появиться вскоре после
включения печи, в результате чего изделия трескаются
уже в начале обжига. Эта опасность усугубляется тем,
что изделия зачастую имеют значительные постоянные
напряжения вследствие плохого охлаждения. Поэтому
140
медленное повышение температуры до 350° С необходи-
мо как для предохранения толстостенных и слоеных из-
делий от растрескивания, так и для сохранения окис-
лительной среды.
Отрезок Б. В процессе обжига надо полностью
удалять все органические вещества и сохранять окис-
лительную среду и затем можно закрыть вытяжные тя-
ги печи.
Рис. 79. Кривая обжига
Отрезок В. В печах при повышении температуры
возникает разность температур, достигающая 150°.
Температура нижней части камерной печи всегда ниже,
чем верхней части. После достижения максимальной
температуры необходимо выровнять возникшие пере-
пады путем выдерживания изделий при этой температу-
ре. Кроме того, продолжительная выдержка положитель-
но влияет на образование промежуточного слоя. Обра-
зование промежуточного слоя у позолоты, стеклянного
слоя на поверхности люстр и стеклянной поверхности
красок является основным условием, определяющим ка-
чество нанесенных слоев.
Отрезок Г. Понижение температуры после вы-
держки является повторением процесса отжига. Поэто-
му такое снижение следует проводить так, чтобы в из-
141
делии не возникали избыточные напряжения, превосхо-
дящие границу прочности изделия. Температура обжига
близка к точке трансформации, т. е. верхней границе зо-
ны отжига. Для температуры размягчения 570° С при
температуре трансформации 522° С у стекла с
^20—зоо° с = 90 • 10~7 при данной толщине стенки стек-
Рис. 80. Кривая охлаждения в пе-
чи для раскрашенных изделий
1—10 — толщина стенки в мм
ла процесс охлаждения
протекает согласно
графику рис. 80. При
температуре отжига
540° С понижение тем-
пературы до 450° С
должно длиться около
60 мин при толщине
изделия 6 мм.
Обжиг красок
При обжиге
красок нужно обра-
щать внимание на сле-
дующие факторы:
1) временные нап-
ряжения, возникающие
в стекле вследствие
температурного толчка
при низких температу-
рах, не должны превы-
шать границу прочности толстостенных изделий;
2) максимально допустимую скорость повышения
температуры, зависящую от конструкции печи (эконо-
мический фактор);
3) сохранение окислительной среды в процессе на-
гревания;
4) обжиг изделий при температуре, необходимой
для получения определенного цвета краски;
5) необходимость соблюдения оптимальной выдерж-
ки при температуре обжига;
6) соответствие понижения температуры кривой от-
жига обжигаемых изделий, чтобы избежать появления
трещин;
7) выгрузку изделий из печи при температуре, при
которой стекло не дает трещин под действием времен-
ных напряжений.
142
На стекло наносят транспарантные краски. Большин-
ство этих красок представляют собой мелкозернистое
легкоплавкое стекло на основе системы РЬО—В2О3—
SiO2, которые после смешивания со скипидаром и до-
бавкой даммарового лака приобретают нужную для на-
несения щеткой консистенцию.
Художественные краски в процессе обжига вступа-
ют во взаимодействие с поверхностью изделия. Частицы
краски связываются между собой. При этом необходи-
мо различать три стадии процесса: спекание, растека-
ние в сплошной слой и сплавление с основанием.
Спекание. Под этим понятием подразумевают сцеп-
ление краски с поверхностью изделия. Предполагают,
что вначале спекания плавится флюс; затем флюс по-
степенно растворяет другие вещества и скрепляет их та-
ким образом, что пространство между частицами крас-
ки заполняется вновь образованной стекловидной
массой.
При спекании процесс протекает в твердой фазе. Ос-
нову его составляют поверхностные реакции, и поэтому
первостепенное значение приобретают хорошая диспер-
сия нанесенной смеси и определенная вязкость стекла.
Далее возникает жидкая фаза, которая скрепляет от-
дельные более тугоплавкие частички стекла. Образует-
ся эвтектика окислов и солей металлов. Температура
плавления ее в целом малоизвестна вследствие большо-
го числа применяемых веществ при изготовлении кра-
сок. Не менее важными факторами являются: величи-
на и качество поверхности, прилипаемость, поверхност-
ная диффузия, поверхностное натяжение, смачивающая
способность, скорость изменения вязкости, влияние слу-
чайных катализаторов, а также среда в печи.
Растекание в сплошной слой. Свойства кристалли-
ческих веществ и их зависимость от температуры меня-
ются вблизи точки плавления резко, скачкообразно.
Кристаллические вещества имеют определенную точку
плавления. В красках, представляющих собой стекло,
т. е. аморфную массу, изменения протекают постепенно
и плавно. Краски постепенно размягчаются и становят-
ся жидкими. При этом на скорость растекания влияет
смачивание, которое зависит от величины угла сопри-
касающихся фаз.
Предполагая, что изменения в красках происходят
плавно, как в стекле, можно определить предельное со-
143
стояние — температуру при определенной вязкости, обо-
значенную как точка размягчения и превышающую у
обычных стекол приблизительно на 30° температуру
трансформации.
Сплавление с основанием. Конечное состояние при
сплавлении краски со стеклом — это расплавление крас-
ки, взаимное соединение ее частиц и безупречная при-
липаемость к стеклянной поверхности. В процессе обжи-
га зерна соединяются с щелочами и вплавляются в
поверхность стекла. Между стеклом и краской, несом-
ненно, образуется легкоплавкий промежуточный слой.
Чтобы убедиться, на какую глубину проникает краска,
достаточно в процессе обжига преднамеренно превысить
температуру обжига настолько, чтобы имела место ча-
стичная деформация стекла. В местах, покрытых крас-
кой, образуются впадины, представляющие собой четкие
следы кисти, которые намного выразительнее следов кис-
ти после покраски. Краска, нанесенная тонким слоем, те-
ряет при этсАт окрашивающую способность. Температура
обжига определяется интервалом температур, в котором
начинает появляться блеск, краска уплотняется и исчеза-
ют открытые раковины. При испытании некоторых красок
было, например, установлено, что интервал температур
для красных красок меньше, чем для синих.
Блеск краски зависит от толщины слоя, длительности
обжига, температуры, скорости нагревания и охлажде-
ния, среды в печи в том месте, где находится изделие.
Для более твердых красок требуется более высокая тем-
пература обжига.
Некоторые краски не приобретают яркого блеска при
обычном обжиге. Это печатные краски, наносимые тон-
ким слоем. Чтобы тонкий слой краски имел достаточно
интенсивную окраску, добавляют минимально допусти-
мое количество флюса. Подобным образом приготовля-
ли уже в средневековье контурные краски для покраски
окон. Эта краска обладает высокой стойкостью против
воздействия атмосферных факторов. Для оценки и срав-
нения красок необходимо, чтобы все краски той или иной
группы обжигались при одинаковой температуре. Тем-
пературу обжига смеси двух красок нельзя определить
простым арифметическим подсчетом, ее нужно опреде-
лить экспериментально.
Для десяти испытанных красок одной группы были
определены следующие интервалы температур (в °C):
144
спекание ................................. 350—430
растекание в сплошной слой................ 410—450
сплавление с основанием................... 530—540
Для одной и той же краски разница между макси-
мальной и минимальной температурами составила око-
ло 20°.
Скорость повышения температуры в процессе обжига
зависит от потребляемой мощности электрической об-
жиговой печи и толщины стекла в том случае, если крас-
ка была нанесена тонким слоем. Лабораторным путем
было определено, что для получения обжига высокого
качества при 540° С необходимо было повышать темпе-
ратуру в течение 1 ч. Для краски, наносимой рельефно,
как, например, для эмали, повышение температуры дол-
жно быть более плавным. В противном случае нару-
шается равновесие между упругостью пара летучих при-
месей и скоростью испарения. Верхние слои краски сжи-
маются, поры между отдельными зернами закрываются,
в результате чего прекращается дальнейшее испарение
летучих компонентов из нижних слоев краски. При бо-
лее высоких температурах слои краски разрываются
под воздействием расширяющихся газов или вспенива-
ются. Этот дефект характерен для красок, нанесенных
толстым слоем, если при этом не были созданы условия
для того, чтобы краска достаточно хорошо просохла на
всю глубину слоя при температуре 20° С. Рекомендует-
ся также в этом случае вести процесс обжига по тем-
пературной кривой обжига позолоты.
Краски с большим содержанием РЬО, применяемые
для окрашивания, представляют собой свинцовые стек-
ла, в которых свинец довольно легко восстанавливает-
ся. Для сохранения яркости цветового тона и блеска не-
обходимо, чтобы в печи в процессе обжига поддержи-
валась окислительная среда. При восстановительной
среде свинец дает черную окраску.
Изменение цветовых оттенков в процессе обжига.
В процессе обжига некоторые краски меняют свой отте-
нок. Изменение цветового оттенка бывает временным
и постоянным. Временное изменение наступает, напри-
мер, у селеновых и кадмиевых красок, которые свой
оранжево-красный тон меняют при нагревании на тона
темно-красные. Эти явления не могут быть дефектом, ес-
ли после охлаждения цветовой оттенок приобретает пер-
воначальный вид. Дефектом является постоянное изме-
10—1484
145
некие цветового оттенка в результате незначительного
изменения температуры обжига.
При анализе красок определяют их склонность к из-
менению цветового оттенка при обжиге; общий интер-
вал температур, в котором краска не меняет своего цве-
тового оттенка; интервал температур обжига, который
краска переносит без каких-либо изменений; изменение
цвета при температурах, превышающих максимальную
температуру обжига.
Общеизвестно, что красные краски устойчивы в про-
цессе обжига при минимальном интервале температур.
Чувствительность красок к изменению температуры при
обжиге уменьшается в следующей последовательности
в соответствии с цветом: желтая, оранжевая, синяя, зе-
леная и коричневая. Изменение цветовых оттенков про-
исходит при невысокой температуре. Например, у кра-
сок, имеющих низкую температуру обжига, цветовые
оттенки уже изменяются при 500—540° С. При темпера-
туре 580—600° С краски разрушаются и теряют не толь-
ко цвет, но и блеск. Важно, чтобы в интервале темпе-
ратур обжига определенной группы красок, например,
в нашем случае в интервале 540—560° С, цветовой отте-
нок не изменялся. Контрольные опыты показали, что на
практике отечественные и зарубежные краски удовлет-
воряют этому условию даже тогда, когда выдержка при
температуре 540° С длится 130 мин.
Обжиг позолоты
Кривая обжига позолоты должна отвечать усло-
виям, при которых летучие газообразные компоненты
должны испариться при заданных температурах в тече-
ние определенного времени. При повышенной концен-
трации, возникающей при слишком быстром повышении
температуры, эти газы могут отрицательно повлиять на
качество поверхности изделий.
Кроме золота в позолоте содержатся следующие ме-
таллы: Bi, Cr, Rh, V, Ti, Si и Ag. Эти компоненты, содер-
жащиеся в позолоте в определенном количестве, близ-
ком к эвтектическому соотношению, образуют между по-
верхностью стекла и пленкой золота легкоплавкий
промежуточный слой. От этого слоя зависит качество
закрепления пленки золота на поверхности стекла. Про-
межуточный слой является своего рода неорганическим
146
стеклом. Он образуется при температуре обжига около
540° С и сплавляется со щелочными элементами поверх-
ности стекла. В промежуточном слое находятся мелко-
диспергированные частички металлического золота, и по-
этому слой образует гладкую и блестящую поверхность
металлического зеркала. Тем самым частицы золота,
прочно связанные между собой, предохраняются от ме-
ханического истирания. При образовании промежуточ-
ного слоя имеют место также процессы диффузии в по-
верхность стекла, что обусловлено присутствием Ag, V
и других металлов. Образование промежуточного слоя
и его сплавление с поверхностью стекла являются ос-
новным условием закрепления позолоты на поверхности
изделия.
При обжиге позолоты, кроме выполнения всех требо-
ваний, предъявляемых к обжигу красок, необходимо
иметь в виду следующее:
1) позолота содержит около 85% летучих и горючих
веществ; около 50% этих веществ испаряется при темпе-
ратуре до 200° С; максимум испарений приходится на
интервал от 150 до 180° С;
2) при температуре свыше 180° С испаряются и раз-
лагаются меркаптаны и смолы;
3) при температуре до 350° С испаряются остатки
органических веществ и затем па стекле появляется от-
четливо видимое золотое зеркало. Последние остатки
улетучиваются в интервале от 300 до 400° С;
4) продукты обжига позолоты при температуре от
200 до 350° С образуют восстановительную среду;
5) на цвет, блеск и качество закрепления позолоты
оказывают влияние продукты, выделяющиеся главным
образом при температуре свыше 200° С; эти продукты по-
являются вследствие разложения смол.
5. СПЕКАНИЕ
Спеканием (сплавлением) называют способ из-
готовления изделий из порошка, крошки или кусочков
стекла. Этим способом изготавливают изделия таких
форм, которые нельзя изготовить другими способами.
Спеканием пользовались более 100 лет назад для изго-
товления художественных изделий. Позже этот процесс
стали применять при серийном производстве бытового
стекла, а также стеклоизделий для технических целей.
10*
147
Спекание применяют также при обжиге стекольных
красок. Легко можно наблюдать процесс спекания стек-
ла типа «мороз», где краска, представляющая собой
легкоплавкое стекло, проходит ряд превращений при по-
вышенной температуре обжига, образуя на поверхности
расплавленный слой.
Спеканию подвергают все виды изделий, для кото-
рых исходным сырьем служит стеклянная крошка раз-
личной зернистости в зависимости от вида изделия. Зер-
на постепенно и продолжительно нагревают, пока они
частично не сплавятся, образуя между собой поры. Про-
цесс регулируют плавно, в результате получается хоро-
шее сплавление, без открытых пор, до того момента,
когда масса способна удерживать вакуум, как это име-
ет место, например, при впаивании металлической про-
волоки в электронные лампы.
Величина пор зависит главным образом от зернисто-
сти порошка, сорта стекла, особенно температуры раз-
мягчения, и температуры вообще.
Поры тем меньше, чем мельче зерно и чем ниже
температура размягчения стекла. Размеры пор падают
в зависимости от повышения температуры и увеличения
продолжительности нагрева. При плавном нагревании
до высоких температур воздух вследствие своего рас-
ширения полностью удаляется, причем раньше, чем на-
ступает спекание. Тем не менее видно, что изделие со-
храняет определенную микрогетерогениую неодно-
родность.
Ст. Бахтик исследовал процесс спекания кусочков
краски с наводкой. Бесцветное стекло становится слегка
мутным и похожим на матированное. Свет, проходящий
через это стекло, дает известный эффект Тиндаля, так как
наблюдается заметное мягкое рассеивание света. На по-
верхность точно передаются все особенности модели; на
мелких рельефах воспроизводятся следы от движения
шпателя, остаются отпечатки пальцев и оттиски тек-
стиля.
Спеканием получают следующие изделия, перечисляе-
мые в порядке уменьшающейся пористости: пористые
пластинки для стеклянных фильтров; спеченные галанте-
рейные изделия (бусы, пуговицы, мозаика); эмаль, худо-
жественные стекольные краски; вакуумстойкий припой
для электротехники; скульптуры.
148
Технологический процесс
В Яблонецкой области изготовляют крупными
сериями такие мелкие изделия, как бусы, пуговицы, мо-
заику и мелкие электроизоляционные изделия. Эти из-
делия изготовляют прессованием порошка при обыч-
ной температуре вместо штампования или прессования
нагретых стеклянных стержней. Стекломасса плавится
в ванных печах непрерывного действия. Расплавленная
масса непрерывной струйкой вытекает из ванны в хо-
лодную воду, где она растрескивается на мелкую крош-
ку, которая хорошо размалывается в шаровых бара-
банных мельницах в порошок с частицами размером
менее 0,1 л/лг. Порошок сортируют при помощи просеи-
вания. Затем его увлажняют приблизительно 2% воды,
что позволяет прессовать из порошка мелкие изделия,
которые после прессования приобретают высокую проч-
ность. Изделия загружают в кольцевую печь, обогревае-
мую газом. Печи имеют диаметр около 10 м. В течение
одного оборота печи изделия спекаются. Температура
спекания колеблется от 900 до 1000° С. Спекаемое стек-
ло имеет температуру трансформации около 560° С и точ-
ку размягчения около 610° С. Получаемые изделия на
вид блестящие, гладкие и оплавленные. Излом имеет
зернистую структуру и лишен раковин, характерных для
стекла. Пуговицы, изготовленные методом спекания,
имеют снизу вокруг дырочек неровную площадку, не-
расплавленную в местах соприкосновения с шамотом.
Некоторые цветные стекла, которые нельзя плавить в
ванной печи, плавят в горшковых печах, а затем фрит-
туют и размалывают. Неограниченное количество про-
извольных цветных оттенков можно получить путем
смешивания порошков различных цветов. Объем изде-
лия после спекания уменьшается приблизительно на од-
ну пятую.
При получении пластических скульптур (рис. 81) из-
готовляют форму из смеси шамота и гипса, хорошо вы-
сушивают и наполняют ее размельченным стеклом или
стеклом с более крупными кусками Ч В печи изделия спе-
каются при плавном повышении температуры до 700—
1 Производство размерных стеклянных скульптур начали и раз-
вили проф. Ярослав Брыхта и художница Ярослава Брыхтова
в сотрудничестве с проф. Станиславом Либенским в промышленной
школе технологии стекла в г. Железный Брод.
149
Рис. 81. Скульптурная композиция (авторы
Я. Брыхтова и Ст. Либенский, фото М. Мюллера)
900° С, в результате чего получают полностью спекшееся
изделие высокого качества. Особое внимание надо уде-
лять охлаждению изделий, чтобы они не потрескались.
Если в форме возникает трещина и на изделии образует-
ся определенный шов, то его удаляют шлифованием.
6. ПОЛИРОВАНИЕ ОГНЕМ
При повышении температуры в процессе полиро-
вания огнем поверхностный слой стекла перегревается,
в результате чего все неровности сглаживаются под дей-
ствием поверхностного натяжения.
В процессе полирования огнем поверхность изделия
нагревают до температуры, превышающей температуру
размягчения стекла. Нагрев должен быть настолько
быстрым, чтобы на поверхности стекло расплавилось.
150
Внутри масса должна иметь температуру, не превышаю-
щую температуру деформации изделия. Предпочитают
острое пламя, которое плавит очень тонкий слой стекла
(низкая теплопроводность стекломассы). При этом на
поверхности сглаживаются все неровности, а именно:
неровности, передаваемые металлической формой и от-
делочным инструментом, царапины, неровности, воз-
никшие в процессе полирования и разрезания, или ост-
рые грани после разрезания трубочек при изготовлении
бус. Вышеперечисленные дефекты поверхности можно
устранять при помощи полирования огнем сразу же пос-
ле изготовления изделия, еще не успевшего остыть. Та-
ким способом обрабатывают изделия прессованные и вы-
дуваемые в металлические формы, формованные вруч-
ную и развернутые, изготовляемые автоматически и
оплавленные. Иногда изделия отжигают и обрабатыва-
ют при обычной температуре. Возникающие при этом
дефекты устраняют повторным нагреванием и полиро-
ванием, после чего опять следует отжиг. В этом случае
изделия получаются менее качественными. Этот процесс
используют после механического полирования подвесок
для люстр и краев рюмок или для обработки бус ма-
шинного производства.
При полировании огнем наступают изменения в хи-
мическом составе поверхностного слоя, который теряет
в пламени часть летучих щелочных окислов, вследствие
чего увеличивается содержание SiO2. Кроме того, начи-
нают проявлять себя силы поверхностного натяжения,
так как стекло находится уже в жидком состоянии.
Стекло стремится уменьшить поверхность соприкосно-
вения с воздухом, вследствие чего свободная поверхност-
ная энергия уменьшается. Поверхностная энергия
уменьшается также вследствие изменения структуры
стекла, так как вещества, обладающие меньшим поверх-
ностным натяжением, перемещаются на поверхность.
Щелочные ионы, которые уменьшают поверхностное на-
тяжение, проявляют тенденцию концентрироваться в по-
верхностном слое. Так как для щелочей характерна
довольно высокая упругость паров, то они быстро улету-
чиваются с поверхности, в результате чего поверхность
содержит меньше щелочей, чем стекломасса внутри из-
делия.
Поверхностный слой с повышенным содержанием
окиси кремния положительно влияет на химическую
151
стойкость и механическую прочность изделия и имеет
хороший блеск. Изделие имеет гладкую, чистую и ров-
ную поверхность, что повышает его механическую проч-
ность.
Механическая прочность изделия зависит также от
свойств поверхностного слоя. Излом образуется вслед-
ствие распространения поверхностных трещин. Этому
можно воспрепятствовать путем создания в поверхност-
ном слое напряжений сжатия. Обеднение поверхностно-
го слоя щелочами снижает его температурное расшире-
ние по сравнению с массой стекла, расположенной под
поверхностью. При охлаждении усадка этого слоя мень-
ше, поэтому в поверхностном слое охлажденного изде-
лия возникают сжимающие напряжения. Главным же
образом механическая прочность повышается вследст-
вие того, что поверхностные трещины устраняются в
процессе огневой полировки.
Химическая стойкость повышается в результате де-
залкализации 'поверхности. При огневой полировке вы-
сокоосновных стекол с использованием газа, содержа-
щего сернистый ангидрид, может даже возникнуть ма-
товый слой, являющийся продуктом дезалкализации. Это
имеет место при работе с окислительным пламенем,
способствующим образованию сернокислого натрия:
Na2O
окись натрия,
содержащаяся
в стекле
+ $О2 +
сернистый ан-
гидрид, содер-
жащийся в газе
12О2 = Na2SO4
кислород сернокислый натрий,
вжигаемый в поверх-
ностный слой
Этот дефект не образуется, если снизить приток воз-
духа или содержание SO2 в газе.
Технологический режим
Физико-химические процессы можно объяснить,
если воспроизвести способ огневой полировки полого
стекла, который применяли 50 лет назад на Гаррахов-
ском стекольном заводе.
Несколько подогретый механически полированный
стеклянный предмет помещали в горящие поленья, да-
вавшие сильно коптящее пламя. Холодные поверхности
предмета сразу же покрывались сажей, которая, явля-
ясь хорошим проводником тепла, и передавала его всей
поверхности стекла. Через сажу, однако, не проходила
лучистая энергия пламени в такой степени, чтобы-вся
152
масса как на поверхности, так и внутри прогрелась рав^
номерно. Поверхностные слои вследствие небольшой
теплопроводности стекла нагревались быстрее внутрен-
них и достигали температуры, при которой сажа на по-
верхности изделия выгорала. Поверхность нагревалась
еще больше. Выделившегося при сгорании сажи тепла
было достаточно, чтобы
Рис. 82. Фрагмент прессованной
тарелочки после полирования ог-
нем (фото Й. Брока)
расплавился тонкий по-
верхностный слой стекла.
При этом пламя начина-
ло интенсивно окраши-
ваться выделяющимися
щелочами в желтый цвет.
Поверхность изделия об-
ладала хорошим блеском
уже потому, что имела
коэффициент преломле-
ния, отличный от коэф-
фициента преломления
исходного стекла внутри
изделия.
В настоящее время
изъятые из форм изделия
ставят на кольцевую вра-
щающуюся подставку и
обжигают темным пла-
менем горящих бензино-
вых паров.
Прессованные изделия
(рис. 82) после извлече-
ния из пресса полируют
путем нагревания в спе-
циальных печах, при
этом изделия покрывают-
ся сажей, которая затем
изделия полируют дважды, чтобы обработать обе части
изделия, нижнюю и верхнюю, так как один раз полиру-
ют только ту часть изделия, которая расположена бли-
же к огню. После полирования форму изделия не меня-
ют, иногда же ее улучшают путем развертывания. В каж-
дом случае следы прессформы на изделии сглажены.
Так как форма иногда имеет узор, который при прессо-
вании вдавливается в стекло, случается, что острые гра-
ни узора, если таковые имеются, при высокой темпера-
сгорает. Высококачественные
153
Рис. 83. Фрагмент узора прессованного стекла, хорошо исполь-
зован оптический эффект (автор И. Шмид, фото М. Мюллера)
туре округляются. Поэтому предпочитают полировать
очень острым пламенем, которое в короткий промежу-
ток времени нагревает только поверхность и в меньшей
степени нарушает остроту граней. Лучше же выбрать
узор, не содержащий острых граней (рис. 83).
Стекло, выдуваемое в металлические формы, имеет
как бы чеканную поверхность независимо от того, при-
менялись ли формы стальные или никелевые. Полиро-
ванием устраняют не только трещины, но и небольшие
выступы, возникающие при проникании стекломассы
в швы между частями формы.
Изделия ручного производства имеют поверхность,
подвергнутую полированию огнем, так как в процессе
формования они многократно нагреваются в кукушке.
154
Изделия не формуют в форме. Если же формы и приме-
няют, то только для получения исходного материала.
В общем же используют различные инструменты, кото-
рыми придают определенным частям изделия необходи-
мую форму или которыми наносят оттиски на поверх-
ность. Для сглаживания грубых следов, возникающих
при обрезке верхних краев, стекло нагревают. В этом
случае огневая полировка является составной частью
процесса формования.
То же самое происходит и с другими предметами, на-
греваемыми в кукушках, например кувшинами или вы-
резными корзинками. При изготовлении высококачест-
венной продукции, формуемой в формах вручную, изде-
лия извлекают из форм и кладут в огонь, чтобы
сгладить и отполировать их поверхность. При этом сле-
дят, чтобы форма изделий не изменилась. Полирование
огнем может вызывать также и дефекты. Позолота пло-
хо удерживается на полированной огнем поверхности
вследствие предшествующей дезалкализации, измене-
ния химического состава поверхности и сглаживания по-
верхностных неровностей. Если на такую поверхность
наносить медную протраву, то ионы меди не могут диф-
фундировать в глубину и концентрируются в более тон-
ком слое по сравнению с неполированной поверхностью.
Дефект заключается в бурении поверхности под дейст-
вием более высокой концентрации меди в тонком слое
стекла.
Сортовые изделия в процессе оплавления и в процес-
се полирования огнем подвержены одинаковым воздей-
ствиям. То же самое можно сказать о рюмках и ворон-
ках, верхние края которых после механического полиро-
вания оплавляются на отопочных машинах. При этом
изделия нагревают в более широкой полосе и затем ост-
рым темным пламенем слегка оплавляют, так чтобы из-
бежать деформации тонких краев.
В работе автоматов, питаемых от ванных стеклова-
ренных печей, процесс полирования огнем является про-
межуточной операцией и не влияет на производитель-
ность машины. Это имеет место в машинном производ-
стве бутылок, которые после изготовления схватываются
за горлышко подвижным рычагом и транспортируются
в отжигательные печи. Горелки расположены непосред-
ственно в головке переносного устройства и в ходе транс-
портирования оплавляют неровности горлышка и поли-
155
руют его. У других машин, где готовые бутылки транс-
портируются при помощи ленточного транспортера,
горелки расположены под транспортером.
При полировании таких мелких крупносерийных из-
делий, как бусы и подвески для люстр, последние кла-
дут на шамотные тарелки, натертые мелом, который
препятствует припаиванию изделия к подставке. Если
же вследствие перегрева изделие припаивается к под-
ставке, то мел легко удаляют с поверхности стекла раз-
бавленной соляной кислотой. Шамотную тарелку при
помощи длинной рукоятки помещают в верхнее отделе-
ние открытой полировочной печи, где изделия подогре-
ваются. В нижней части печи изделия подвергаются
прямому воздействию пламени и нагреваются настоль-
ко, что неровности поверхности сглаживаются. При
нагревании до более высоких температур оплавля-
ются острые грани, а у бус — отверстия. По завер-
шении прогресса шамотную тарелку извлекают из
печи, бусы высыпают в ящик на изделия, уже об-
работанные, где они охлаждаются в естественных
условиях.
Спекание осуществляют в различных печах. Ранее
применяемые секционные печи с прямым пламенем поз-
же заменили на печи муфельные, нагреваемые углем.
Для полирования некоторых изделий были сконструиро-
ваны печи с несколькими этажами.
В крупносерийном производстве применяют туннель-
ные или кольцевые печи. В отличие от многоэтажных
печей в этих печах не надо перекладывать изделия, так
как они последовательно проходят через зоны предвари-
тельного подогрева, полирования огнем и охлаждения.
Одновременно с полированием изделия, изготовляемые
из гранатового или рубинового стекла, окрашиваются
наводкой.
Горелки, так же как и па отопочных машинах для
оплавления заточенных краев тонкостенных изделий, по
необходимости располагают горизонтально, а изделие
вращают. Подобным образом поступают при оплавлении
головок на оплавительных машинах. Важным факто-
ром в механизированном процессе является использо-
вание специализированных горелок. Не следует приме-
нять универсальные горелки, удовлетворительно рабо-
тающие при ручном обслуживании, где главным
фактором остается приспособляемость работника. В ме-
156
хинизированном производстве эта возможность отсут-
ствует.
Применяют горелки двух типов. Для подогревания
и отжига были сконструированы горелки, пламя кото-
рых излучает значительное количество тепла, прогрева-
ющего стеклянные изделия по всей массе. Стекло, од-
нако, нельзя нагревать радиационным теплом настоль-
ко, чтобы оно деформировалось. Цветные стекла
проявляют различную способность воспринимать радиа-
ционное тепло. Другой тип горелки предназначен для
полирования огнем. Эта горелка должна давать темно-
синее несветящееся острое пламя, излучающее незна-
чительное количество тепла. Горелки монтируют так,
чтобы нагревалась вся поверхность изделия или оплав-
лялись только грани и края сосудов.
Применяемые горелки относятся к категории одно-
факельных и располагаются в виде круга, овала или
вдоль транспортера.
Процесс горения регулируют в горелках таким об-
разом, чтобы газ с воздухом смешивался на выходе из
горелки. В некоторых горелках газ смешивается с воз-
духом в смесительной камере и смесь горит на выходе из
горелки. Оправдали себя также горелки, у которых смесь
газа с воздухом сгорает в первой части горелки, а из
второй части выходят только горячие продукты горения.
Камера сгорания изготовлена из металла, а остальная
часть горелки — из жароупорной керамики.
В горелках сжигают обычные известные горючие га-
зы, как, например, генераторный, водяной, природный
и пропан-бутан. К газам с низкой теплотворной способ-
ностью часто добавляют водород. Хорошо зарекомен-
довала себя также замена воздуха кислородом, особен-
но для обработки тугоплавкого стекла. В ручном произ-
водстве и там, где часто меняют размеры и форму
изделий, важным фактором является правильное регу-
лирование пламени. Регулируют как подачу газа, так
и подачу воздуха.
Нормальным условием работы линии является авто-
матическое регулирование, ведущее к снижению расхо-
дов топлива и усовершенствованию производства. Воз-
никает необходимость в таких горелках, полный комп-
лект которых можно приспособить к форме и размерам
изделий. Это исключает впоследствии применение чрез-
мерно больших горелок, снижает количество тепла, из-
157
лучаемого в окружающее пространство, вследствие чего
улучшаются условия труда и существенно снижаются за-
траты на топливо.
Круглеиие в пламени
Путем разрезания трубочек или стержней заго-
товляют валики диаметром от 1 до 3 мм и длиной, рав-
ной диаметру. Валики нарезают на машине. Острые
грани, образовавшиеся при разрезании, затем округля-
ются в пламени настолько, чтобы изделие имело при-
близительно форму шара. Таким способом изготовля-
ют бусы «рокай», отверстия которых по величине равны
отверстиям исходных трубочек. Таким же способом из-
готовляют стеклянные шарики размером менее 1 мм. Эти
шарики невозможно сделать обычным способом.
Нарезанные валики высыпают в металлический ба-
рабан и добавляют порошкообразное вещество, назна-
чение которого — воспрепятствовать взаимному сопри-
косновению вязких валиков при температуре около
800° С. Порошкообразное вещество должно обладать
жароупорностью не менее 1000° С, мелкой зернистостью
и химической стойкостью по отношению к стеклу. Этим
требованиям удовлетворяет смесь песка с доломитом.
Соотношение изделий и порошка должно быть таким,
чтобы при вращении исключалось соприкосновение и тем
самым слипание отдельных шариков (соотношение от
1 : 12 до 1 : 15).
Наполненный барабан помещают в нагретую печь и
вращают. При этом изделия нагреваются до темпера-
туры, превышающей температуру размягчения стекла,
и под действием вращения и поверхностного натяжения
изделия округляются.
На скорость и качество изделий влияют следующие
факторы: величина изделий, поверхностое натяжение, со-
став стекла, температура размягчения и вязкость, уро-
вень температуры, окружная скорость барабана и сорт
добавляемого порошка. Процесс кругления может быть
непрерывным.
Готовые изделия очищают от порошка на ситах.
Глава третья
ХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТЕКЛА
Химическая обработка стекла заключается в об-
работке его поверхности фтористым водородом, фтори-
стоводородной кислотой, ее солями или фтористоводо-
родной кислотой в комбинации с серной. Выщелачива-
нием некоторых компонентов с поверхности стекла
достигается повышенная пропускаемость света. Особая
группа химической обработки — цветные протравы, по-
лучаемые диффузией ионов серебра или меди в поверх-
ность стекла.
1. ТРАВЛЕНИЕ П МАТИРОВАНИЕ
В процессе травления растворяются компоненты
стекла; можно управлять скоростью этого процесса и
регулировать качество поверхности стекла.
Открытие обработки стекла травлением приписыва-
ют семье Швангард из Нюрнберга, занимавшейся рез-
кой камня и стекла (XVII в.). Стекло травили фтори-
стым водородом, полученным реакцией плавикового
шпата с серной кислотой: CaF2 + H2SO4 = 2HF-!-CaSO4.
До сих пор плавиковую кислоту получают разложением
фтористого кальция серной кислотой и последующей дис-
тилляцией.
Травление стекла основано на свойстве фтористого
водорода HF реагировать не только со щелочными ком-
понентами Na2O, К2О и Li2O и стабилизаторами СаО,
MgO, ВаО, РЬО и ZnO, но и с окисью кремния SiO2, об-
разующей решетку стекла и являющейся основным
компонентом большинства неорганических стекол. В ре-
зультате того, что HF разрушает решетку SiO2, насту-
159
паст очень быстрое разложение стекла — травление.
Скорость травления стекла заданного состава опреде-
ляют концентрация кислоты, продолжительность трав-
ления, температура, движение кислоты и добавки.
Только некоторые стекла особого состава, у которых
SiO2 заменена фосфорным ангидридом, не растворяют-
ся в HF. Новейший сорт стекла — фотоупругое — имеет
различную растворимость в местах освещенных и не-
освещенных.
Фтористый водород и фтористоводородная кислота.
Безводный H2F2 представляет собой бесцветную жид-
кость с плотностью 0,988, закипающую уже при 19,5° С.
На воздухе сильно дымит и поглощает из него влагу.
Пары фтористого водорода при температуре до 32° С со-
стоят из димера H2F2, при температуре свыше 32° С на-
чинают диссоциировать на простые молекулы HF. Дис-
социация полностью заканчивается при 90° С. H2F2 рас-
творяется в воде с выделением тепла и образует
фтористоводородную кислоту. При перегонке концентри-
рованной кислоты вначале улетучивается газообразный
HF, пока концентрация кислоты не составит 35,4%.
При перегонке очень разбавленной кислоты испаряется
вначале вода, пока опять концентрация кислоты не до-
стигнет 35,4%. Фтористоводородная кислота имеет при
этой концентрации плотность 1,114 и перегоняется при
120° С как азеотропная смесь без разложения.
При обычной температуре насыщенная, так называе-
мая дымящаяся кислота содержит около 70% HF и име-
ет плотность 1,213.
Соли фтористоводородной кислоты и разложение
стекла. Фтористоводородная кислота растворяет все
металлы, за исключением свинца и платины, с образо-
ванием фторидов. При растворении в кислоте окислов,
гидроокисей или углекислых солей также образуются
фториды.
При разложении стекла образуются фторид калия
KF, хорошо растворимый в воде, и фторид натрия NaF,
менее растворимый в воде. Далее образуются малорас-
творимые фториды — CaF2, MgF2, BaF2, PbF2, ZnF2 и га-
зообразный SiF4 (см. табл. 7). Кроме ионов F“ (фтори-
стых) в травильной ванне содержатся гидрофтористые
ионы, дающие кислые фтористые соли:
HF^H++F“;
160
F“+HF=HFr.
Газообразный фтористый кремний SiF4 дает в воде
свободную кремнефтористоводородную кислоту, очень
нестойкую. Эта кислота образует соли, из которых крем-
нефтористый калий и кремнефтористый барий нераство-
римы. При нагревании разлагается: I\2SiF6 = SiF4-|-2KF.
Все фториды при нагревании с концентрированной
II2SO4 выделяют HF.
Пзвестковонатриевое стекло разлагается по реакции:
Na2O -CaO -6SiO2+x HF^2NaF+CaF2+6SiF4 + — Н2О;
стекло осадок газ 2
3S i F4 + ЗН2О -> 2H2Si F6+SiO2 • H2O.
желеобразный гель
кремневой кислоты
Нестойкая кремнефтористоводородная кислота реа-
гирует далее с образованием кремнефтористого натрия:
H2SiF6+2NaF->Na2SiF6 J- 2HF
Свинцовое стекло разлагается по реакции:
К2о -РЬО • 6SiO2+x HF-^2KF+PbF,+ 6SiF4 + — Н2О;
стекло
белый газ
осадок
3SiF4+3H2O >2H2SiFe+SiO2.H2O,
желеобразный гель
кремневой кислоты
Нестойкая кремнефтористоводородная кислота да-
лее реагирует с образованием кремнефтористого калия:
H2Si F6+2KF^ К 2Si F6+2HF.
белый
осадок
Подобно протекает реакция, если присутствуют окис-
лы других щелочных и щелочноземельных металлов,
как, например, BaO, MgO и ZnO. Фтористый водород и
SiF4 дают с негашеной известью или известняком фто-
рид кальция. Эти реакции применяют для нейтрализа-
ции отходов травильного цеха и цеха химического по-
лирования.
Химические продукты влияют на характер травленой
поверхности стекла следующим образом: повышенная
концентрация химических продуктов в травильной ван-
не вызывает осаждение на травленой поверхности стек-
ла очень мелких нерастворимых кристаллов фторидов
11—1484
161
и фторосиликатов, которые препятствуют дальнейшему
воздействию HF, первоначально только в некоторых ме-
стах, а затем по всей поверхности. В зависимости от вида
травильного раствора и характера протравленной по-
верхности образование этих веществ может быть уско-
рено, замедлено или остановлено до определенного
момента. Необходимо, чтобы в процессе полирования
возникали растворимые фториды или чтобы их раство-
римость увеличивалась (добавкой II2SO4 и повышением
температуры). Фториды, уже выпавшие в осадок,
устраняются взбалтыванием и споласкиванием. В ре-
зультате образуется гладкая, ровная и блестящая по-
верхность стекла. Наоборот, в процессе матирования
в ванне или при помощи матирующей пасты необходи-
мо быстрое образование нерастворимых фторидов,
которые, осаждаясь на поверхности стекла, препятство-
вали бы равномерному действию на стекло. Поэтому
растворимость фторидов снижают добавкой насыщен-
ных фторидов и частичной нейтрализацией фтористо-
водородной кислоты солями калия, например поташом.
Катионы возникающих кристаллических продуктов со-
держатся как в ванне, так и в стекле. При травлении
различных стекол образуются различные фториды,
вследствие чего в одном и том же травильном растворе
натриевое стекло имеет ярко выраженную матовость
(NaF менее растворим), а калиевое стекло — более
шелковистую (KF лучше растворим). Стекла свинцовые
и калиевые менее матовые, чем стекла известковые
и натриевые.
Факторы, влияющие на характер травленой поверх-
ности. Высокая концентрация ускоряет процесс разло-
жения стекла и одновременно ускоряет образование
осадка. Дает более грубую, менее ровную протраву.
Протравливать можно концентрированной кислотой или
ее парами, а также разбавленной кислотой. Соотноше-
ние кислоты и воды может быть различным; сохра-
няет способность протравливать смесь 1 вес. ч. HF
с 12 вес. ч. воды.
С увеличением продолжительности травления общее
количество вытравленного стекла увеличивается, одна-
ко убыль его за определенную единицу времени посто-
янно уменьшается, пока не прекратится совсем. Трав-
ление продолжается от 1 мин до нескольких часов.
Концентрация раствора и продолжительность его воз-
162
действия — два главных фактора, определяющих коли-
чество разлагаемого стекла.
Скорость разложения стекла возрастает с повыше-
нием температуры. Травлением в ванне при 15° С полу-
чают тусклую невыразительную поверхность. Обычно
процесс ведут при 18—20° С. Только в исключительных
случаях травильный раствор подогревают, причем не вы-
ше 30° С.
Движение травильного раствора может быть вызва-
но движением или даже вибрацией изделия в ванне или
перемешиванием этого раствора. Так как при движении
частично отмываются осаждающиеся продукты разло-
жения, то травление ускоряется и образуется ровная
поверхность. Еще более эффективно удаляются осадки
при помощи кисти. Движением раствора в одном на-
правлении образуются на стекле аэродинамические ли-
нии. Этим способом получают протраву в линейку,
образуемую пузырьками, равномерно движущимися по
поверхности стекла.
В матирующих пастах, загущенных инертными до-
бавками, движение исключено, поэтому протрава имеет
грубую зернистую структуру.
Добавка H2SO4 растворяет в ванне нерастворимые
продукты, и поэтому серную кислоту применяют для
химического полирования. Для получения матовой по-
верхности добавляют вещества, которые препятствуют
растворению возникающих фторидов и фторосиликатов.
Добавляют также К2СО3 или другие соли калия (KF,
KCI, K2SO4). Более грубую матовость дают соли аммо-
ния. Влияние солей обусловлено их растворимостью
и различными формами образующихся кристаллов.
Пасты изготовляют с добавками индифферентных
веществ (BaSO4, CaF2, декстрин, крахмал, мука,
Na3AlF6, Na2SiF6, CaSO4).
Ополаскивание в воде нарушает процесс травления
изделия. Резкое прекращение процесса достигают нейт-
рализацией при погружении в раствор соды или NH4OH.
Применяют следующие виды травления: парами HF;
концентрированной HF; разбавленной HF (глубокое
травление, травление больших поверхностей, травление
репродукций); матирование в ванне; матирование
пастой (методом наложения печати и штрихового ри-
сунка); травление накладного стекла; цветных протрав;
позолоты и др.
11*
163
Защитные покровные вещества
Поверхность стекла, которую надо защитить от
действия фтористоводородной кислоты ее паров и кис-
лых солей, покрывают защитными слоями, которые
готовят из смеси органических, природных и синтети-
ческих веществ. Из неорганических веществ по отноше-
нию к HF устойчив только свинец. Защитными вещест-
вами часто служат воски, смолы и их смеси. Составы
защитных покрытий даны в табл. 5 и 6.
Защитные вещества наносят в расплавленном со-
стоянии при повышенной температуре или, подобно
лаку, при обычной температуре. Изделия гравируют по
нанесенному слою вручную или серийно на гильошир-
ных или пантографических машинах в местах, которые
подлежат травлению, или же места, предназначенные
для травления, оставляют незакрытыми. Защитный
слой наносят при обычной температуре кистью, облива-
нием, распылением по всей поверхности или через тра-
фарет, глубокой печатью, шелкотрафаретпой печатью,
пропечаткой тканей и т. п. Защитные слои должны об-
ладать необходимой прилипаемостыо. При гравирова-
нии иглой эти слои должны быть упругими, мягкими,
прочными, не должны ломаться и рваться, разрушаться,
расшатываться и отставать. Если защитный слой нано-
сят кистью, то наносимое вещество должно иметь такую
консистенцию, чтобы оно могло непрерывно стекать
с кисти. Наносимая пленка должна иметь такое поверх-
ностное натяжение, чтобы вещество равномерно расте-
калось по поверхности стекла. При нанесении защит-
ных веществ погружением изделий в расплавленные
растворы и смеси можно получить очень устойчивый
топкий слой.
Компонентами для защитных покрытий служат вос-
ки (пчелиный воск, озокерит, карнаубский воск); угле-
водороды (парафин, церезин); высшие жирные кислоты
(стеарин); смолы (канифоль, асфальт, каучук); жиры
и масла (льняное масло, олифа, животный жир); син-
тетические вещества (поливинилхлорид—новодур); ме-
таллы и другие неорганические вещества (свинец). Эти
виды сырья можно использовать самостоятельно, как,
например, свинцовую фольгу. Однако очень часто гото-
вят смеси, в которых каждый компонент оказывает на
готовый слой свое специфическое влияние. Компоненты
164
Т а б л п ц а 5
Состав защитных покрытий для травления
Компоненты
Составы
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Пчелиный воск . . .
Канифоль ...........
Технический каучук
Церезин.............
Парафин ............
Карнаубский воск . .
Стеарин ............
Сирийский асфальт . .
Мастика.............
Жир.................
Бензол .............
Скипидар ...........
Венецианский терпентин
Оливковое масло . .
80 75 80
10 15 12
50 50
100
10 15
1000 100 300
- 23
100 - —
П р и меча н и е. Составы 1—6 применяют в СССР;
состав 7 применяют в ГДР фирмы «Цейс», «Иена» (варят при 200° С в течение 120 ч);
» 8 » в ГДР » «Цейс», «Иена»;
» 15 применяют во Франции;
составы 16—17 применяют для поправки покрытий (варят при 200° С в течение 3 ч);
» 18—19 применяют для нанесения линий 2—6 ммк (оба покрытия смешивают в соотношении 1 : I
п добавляют 1 часть пихтового масла);
состав 20 — то же, 1,5 ммк (наносят при 120° С и нагревают не более 5 мин).
Таблица 6
Состав защитных восковых покрытий для травления декоративного
стекла
Компоненты Составы
1 о 3 4 5 6
Парафин 22 — - — 1 25 18
Церезин 44 33 44 44 75 38
Пчелиный воск 11 20 5 6 — —
Карнаубский воск . . . — 6 7 6 — 6
Технический жир .... • 8 — • — — " —
Регенерированная смесь . 23 33 44 44 —- 38
комбинируют таким образом, чтобы смеси получались
жидкими и их можно было наносить кистью при обыч-
ной температуре или чтобы смеси расплавлялись только
при повышенной температуре и наносились путем по-
гружения в> расплав. Между этими двумя типами сме-
сей бесчисленный ряд всевозможных комбинаций.
Во всех технологических процессах, происходящих
при травлении HF, места, не подлежащие обработке
HF, покрывают защитным слоем. Способы нанесения
могут быть различными: с помощью кисти, погружения
изделия в расплав, с помощью шелкотрафаретной печа-
ти, или глубокой печатью, или распылением порошкооб-
разного вещества и путем разбрызгивания.
Покрытия, наносимые кистью. Кистью наносят лаки,
приготовленные из твердых веществ с добавками раст-
ворителей и разбавителей. Простым лаком является ас-
фальтовый, приготовляемый растворением молотого
асфальта в бензоле или в терпентиновом эфирном масле.
Им покрывают большие поверхности плоского стекла.
Для работы с художественным стеклом этот лак при-
меняют только в исключительных случаях; для грави-
рования он хрупок, поэтому к нему добавляют жиры,
масла или олифы. На готовый слой лака путем втира-
ния наносят белый порошок через пробитый рисунок.
В отдельных случаях для травления линий шириной от
2 до 6 ммк растворяют 100 г асфальта или 100 г масти-
ки в 1 л бензола. Для линий шириной в 1,5 мшс дозу мас-
тики уменьшают на 50 г, но одновременно добавляют
23 г венецианского скипидара. Так как защитный слой
можно легко повредить, то узкие линии протравливают
в парах фтористоводородной кислоты.
166
Рис. 84. Рисунок, полученный гравированием вручную по асфаль-
товому или суриковому покрытию с последующим травлением (ав-
тор Л. Смрчкова, фото II. Брока)
Природный асфальт импортируют с острова Тринидад
или из Сирии. Он является продуктом самопроизволь-
ного окисления нефти. Природный асфальт обладает
фоточувствительностью, после осветления становится
труднорастворимым. Синтетический асфальт является
конечным продуктом дистилляции нефти. Асфальт более
низкого качества получают при перегонке каменноуголь-
ной и буроугольной смол. Из сурикового или железного
порошка с добавкой олифы готовят лак. Чтобы получить
лак определенной консистенции, добавляют разбави-
тель— терпентиновое эфирное масло. Для ручного грави-
рования (рис. 84) лучшим является суриковое покрытие,
приготовленное из 7 вес. ч. сурика, 3 вес. ч. канифоли и
2 вес. ч. типографской олифы. Чтобы ускорить соединение
с канифолью, сурик растирают со скипидаром. Канифоль
также растворяют в скипидаре. Затем сурик смешивают
с канифолью, добавляют олифу и смесь хорошо растира-
ют. Хрупкость слоя зависит от соотношения канифоли
и олифы. При избытке канифоли покрытие бывает твер-
дое и хрупкое, при избытке типографской олифы — желе-
образное, неоднородное. Суриковое покрытие удобно для
167
ручного гравирования отдельных изделий. Суриковый лак
химически менее устойчив, чем асфальтовый. Он такого
же цвета, что и сурик; железный лак — красно-бурый.
Цветные лаки удобны для нанесения узора карандашом.
После нанесения из лаков улетучивается разбавитель;
они становятся хрупкими и поэтому в них следует добав-
лять жиры или масла. При смывании с изделий лаки
трудно растворяются в исходных растворителях, так как
при затвердевании происходят процессы полимеризации.
Покрытие, наносимое погружением изделия в расплав.
Восковые покрытия состоят из ряда компонентов; на вы-
бор того или иного компонента оказывают влияние не
только требуемые свойства, но и цена их. Восковые по-
крытия применяют в серийном производстве дешевых ху-
дожественных изделий, гравированных репродукционным
способом, мерной стеклянной посуды и измерительных
приборов на пантографах и при декорировании на гильо-
ширных машинах. Вместо дорогого пчелиного воска для
изготовления покрытия используют озокерит с добавкой
парафина, церезина, а иногда с добавкой других веществ,
повышающих тягучесть слоя.
Восковые покрытия должны удовлетворять следую-
щим требованиям: возможность получения тонкого слоя,
обладать устойчивостью к воздействию фтористоводород-
ной кислоты (а также к серной и азотной), хорошей при-
липаемостью к стеклу, сохранять достаточную механиче-
скую прочность (хотя бы при прикосновении руки) и
эластичность (не разрушаться при гравировании иглой)
и легко поддаваться гравированию (обеспечить непре-
рывный ход резца).
Из чистого пчелиного воска получают топкий, хими-
чески стойкий, упругий, но одновременно очень мягкий
слой. Озокерит обладает теми же свойствами. Оба вида
сырья являются наиболее дорогими из всех существую-
щих компонентов. Воск можно частично заменить цере-
зином, повышающим прочность покрытия. Карнаубский
воск более эластичный и предотвращает покрытия от
растрескивания при изменении температуры. Технические
жиры облегчают процесс снятия покрытия в случае при-
менения горячего щелочного раствора. Парафин придает
механическую прочность. Большая доза его повышает не
только твердость, но и хрупкость покрытия (вследствие
кристаллической структуры парафина). Для лучшей ви-
димости линий, выгравированных по защитному покры-
168
тию, восковые покрытия можно окрасить путем добавки
органического красителя. Зимой к воскам добавляют
меньшее количество минерального масла или карнауб-
ского воска, с тем чтобы не допустить разрыва слоя на
холоду.
Смеси, которые наносят в расплавленном виде, гото-
вят на песчаной или водяной бане. Первоначально не-
обходимо расплавить вещество, имеющее наиболее высо-
кую точку плавления. Иногда при этом к расплаву до-
бавляют еще разбавитель. Так как разбавители — веще-
ства горючие и легко воспламеняющиеся, то при работе
с ними необходимо соблюдать правила техники безопас-
ности. Не разрешается работать на открытом огне; необ-
ходимо нагревать медленно на песчаной бане. Восковое
покрытие, состоящее из расплавленных компонентов, име-
ет различную температуру нагревания в зависимости от
требуемой толщины слоя. Смесь, состоящая из 2 вес. ч.
парафина, 2 вес. ч. церезина и 1 вес. ч. озокерита, пред-
назначенная для травления линий, к тонкости которых
не предъявляется особых требований (обычное техниче-
ское и художественное стекло), имеет температуру 80—
100° С. Температуры плавления веществ (в °C), приме-
няемых для изготовления защитных покрытий, приведе-
ны ниже:
Асфальт . . . 30—150 Пчелиный воск 61—64
Озокерит . . . Церезин . . . 72 66—80 Чистый парафин Технический 49—54
Стеарин . . . 72 парафин . . . 42
Канифоль . . 52—68 Жир Каучук • . . . 43 125
Покрытия для остальных способов травления. Для
шелкотрафаретной печати готовят асфальтовый лак со-
ответствующей консистенции без добавки скипидара, ко-
торый разрушает слой поливинилового спирта, образую-
щего трафарет на сетке. Печатают непосредственно на
стекло или на передающую бумагу, как при глубокой
печати. Для прямой печати используют термопластиче-
ское покрытие. При этом печатание производится при оп-
ределенной температуре. Для глубокой печати (см.
рис. 84) приготовляют полутугие покрытия — смесь ас-
фальтового покрытия и воска. Эти покрытия не должны
рваться и сильно прилипать, они должны легко снимать-
ся с нетравленых участков на стальной пластинке. Хоро-
шо зарекомендовали себя лаки и покрытия, приготовлен-
169
ные из пластических масс, которые оыли использованы
для ручного гравирования. Подобно другим покрытиям
нужно учитывать их способность быстро затвердевать и
поэтому необходимо тщательно следить за тем, чтобы
покрытие длительное время оставалось тягучим (вяз-
ким). При нанесении покрытий на поверхность изделий
кистью хорошие результаты получены при использовании
стягивающего лака S 1807. Особый вид покрытия состав-
ляют порошкообразные вещества, которые распыляют
на стекле на липкую основу, наносимую путем прямой
печати или при помощи перевода. Порошкообразную
смесь очень часто после нанесения слегка подогревают,
чтобы образовалась сплошная гладкая поверхность.
Чистые жиры и масла защищают изделия от воздейст-
вия HF. Можно, например, нанести жир с помощью печа-
ти, а оставшуюся незащищенной поверхность подвергнуть
воздействию паров HF. И, наоборот, изделия, пред-
назначенные для травления, должны быть предваритель-
но очищены от случайных жировых пятен — оттиски
пальцев, особенно смоченных полузасохшим асфальтом,
которые очень хорошо видимы после травления. Можно
наносить оттиск узора на стекло при помощи грубой тка-
ни, пропитанной полутвердым асфальтом, или наносить
асфальт кистью или губкой таким образом, чтобы его
слой не был сплошным, после чего травлением получают
поверхность, имеющую характерную структуру. Позоло-
та и люстры содержат битуминозные добавки, которые
регулируют их вязкость перед нанесением. Эти вещества
устойчивы по отношению к HF и в соответствующей ком-
бинации после использования в качестве защитного по-
крытия вжигаются, образуя художественный слой.
Оборудование и приспособления для травления
Из металлов устойчива по отношению к фтористо-
водородной кислоте платина, которую, однако, вследствие
высокой цены используют только в лабораторных целях.
Другим металлом, незначительно растворяющимся в пла-
виковой кислоте, является свинец. Для процессов, про-
текающих при повышенной температуре, как, например,
полирование стекла, применяют свинцовые сосуды, кото-
рые изготовляют из сварных свинцовых листов, часто ар-
мируемых железом. Такие сосуды наиболее дешевы.
Большие сосуды и ванны изготовляют из железобетона и
170
покрывают многослойным защитньш покрытием или вы-
кладывают плиткой из пластических или углеродистых
материалов. Защитные покрытия после употребления об-
новляются.
Для матирования изделий HF и кислыми фторида-
ми при температуре 25—30° С можно использовать боч-
ки, миски и чаны, изготовленные из сосновых досок, про-
питанных специальными веществами. В качестве пропит-
ки используют соответствующие лаки, а также
парафиновые, асфальтовые и дегтярные покрытия. Лаки
наносят на сухие и, по-возможности, нагретые до опре-
деленной температуры предметы, чтобы достигнуть хо-
рошего сцепления в результате проникания лака в поры
дерева. Покрытия должны сохранять пластичность. Хруп-
кие и твердые покрытия крошатся и выпадают.
Хорошей стойкостью обладают резиновые сосуды.
Раньше рекомендовали натуральную гуттаперчу, которая
в теплой воде размягчается настолько, что ее можно про-
катывать в листы и формовать полые сосуды. Для хране-
ния небольшого количества кислоты и для травления в
небольших сосудах можно использовать пластические
массы, например поливинилхлорид. Сосуды, изготовлен-
ные из парафина или из смеси парафина с церезином,
непрактичны. Они довольно чувствительны к повышению
температуры, например даже к нагреву солнечными лу-
чами. Из пластических масс хорошим материалом, осо-
бенно для холодных или теплых ванн, являются фаолит
или винидур.
Фтористоводородную и серную кислоты хранят в хо-
рошо проветриваемых помещениях. В летнее время ча-
сто кислоту в количестве дневной потребности оставля-
ют на улице, однако бутыли всегда помещают под на-
вес, защищающий их от прямых солнечных лучей и дож-
дя. Чугунные бочки предназначены главным образом
для транспортирования и хранения концентрированной
кислоты, которую необходимо хранить в тщательно за-
крытых сосудах. В неплотно закрытом сосуде концен-
трация фтористоводородной кислоты понижается вслед-
ствие улетучивания фтороводорода, особенно в летние
месяцы. Такая кислота разрушает железо более интен-
сивно, чем концентрированная. Возникают дополнитель-
ные расходы кислоты, сокращается срок службы сталь-
ных сосудов, а оставшаяся кислота загрязнена продук-
тами реакции — фторидами железа. Открывать сосуды
171
трудно и опасно, но особенно опасно переливать кисло-
ту. При переливании кислоты необходимо соблюдать
правила техники безопасности. Сосуды обычно помеща-
ют в корзины или на двухколесную тележку. Упаковка,
крепление сосуда с кислотой на тележке осуществляют-
ся таким образом, чтобы сосуд можно было наклонять
при помощи рычага. Кроме того, кислород можно пере-
качивать ручными насосами. Кислые и нормальные фто-
риды хранят на складах.
Согласно предписаниям техники безопасности необ-
ходимо, чтобы работники были постоянно информирова-
ны о средствах защиты, особенно в тех случаях, когда
в производство внедряются новые виды сырья.
Технологические процессы
Технологический процесс складывается из сле-
дующих операций: подготовки стекла (очистка), нанесе-
ния покрытия, гравирования, исправлений после грави-
рования, травления, смывания покрытия и чистки.
Травление парами HF. Очень тонкие и точные линии
на изделиях шириной от 0,0015 до 0,006 мм можно полу-
чить только путем травления стекла в парах HF. Таким
способом протравливают линии микроскопических мас-
штабов и другие мелкие изделия, используемые в боль-
шинстве случаев для технических целей и точных изме-
рений. По защитному покрытию линии гравируют
пантографическими машинами, которые очень точно
сконструированы и обрабатывают одновременно одно
или несколько изделий. Многократным уменьшением до-
стигают заданную точность. Кольцевые шкалы изготов-
ляют на точных автоматических делительных машинах.
Защитные покрытия для травления парами HF долж-
ны хорошо защищать поверхность, обладать способно-
стью образовывать сплошной и очень тонкий слой, хоро-
шо прилипать к поверхности стекла и обладать упруго-
стью при гравировании.
У нас и за границей были испытаны различные со-
ставы, которые в значительной степени отличаются от
защитных веществ для травления в ванне. Это составы
18 и 19 для линий шириной в 2—3 ммк и состав 20 для
линий в 1,5 ммк (см. табл. 5).
Травление неразбавленной HF (рис. 85). Для травле-
ния в концентрированной кислоте редко используют боль-
шие ванны, так как она быстро улетучивается и тем са-
172
Рис. 85. Пример травления неразбавленной фтористоводо-
родной кислотой (автор Вл. Поспихал, фото И. Брока)
а — общий вид изделия; б — фрагмент надписи (длина строки 6 мм)
173
Рис. 86. Травленые линии
а — получены в разбавленной кислоте или в травильном растворе
с добавкой серной кислоты (автор М. Янку, фото М. Мюллера):
б — получены в слабо разбавленной кислоте, линии гравировались
вручную по защитному покрытию (фото й. Брока); в — широкие
травленые линии, комбинированные с узкими матированными
мым разбавляется. Концентрированной кислотой про-
травливают изделия небольших размеров или имеющих
форму трубок. Чаще всего кислоту наносят кистью. Про-
должительность травления этим способом минимальная,
в большинстве случаев составляет около 1 мин. Увеличи-
вать продолжительность свыше 3 мин нельзя вследствие
быстрого образования нерастворимых соединений.
Травление разбавленной HF (рис. 86). Разбавленной
кислотой, которую чаще всего используют в производ-
стве, протравливают поверхности или линии. В зависи-
мости от степени разбавления получают протраву раз-
личного характера. Глубокую протраву дает смесь
1 вес. ч. HF и 1 —10 вес. ч. Н2О. При воздействии кисло-
174
QI
ты повышенной концентрации получают так называемую
ледяную светлую протраву. Продолжительность травле-
ния составляет 10—30 мин. При действии кислоты низ-
кой концентрации получается протрава тусклого цвета.
Большое значение при этом имеет химический состав
травленого стекла. Ванна для травления репродукцион-
ных узоров имеет состав: 1 объем HF : 3 объема НгО • 0,1
объема H2SO4. Серная кислота придает травленым ли-
ниям гладкий и блестящий вид. При помощи разбавлен-
ной кислоты затупляют также острые выступы и грани,
образовавшиеся при обдувке песком или при отделении
изделий от клея.
Травление больших поверхностей. При травлении
больших поверхностей рисунок не копируют, а подкла-
дывают непосредственно под прозрачный лист стекла.
Плоское стекло больших размеров протравливают сле-
дующим образом: лист, покрытый защитным лаком и
не защищенный в местах, предназначенных для травле-
ния, располагают горизонтально и обкладывают вали-
ком из кислотоустойчивой массы — полутвердого ас-
фальта. Затем на лист наливают кислоту, которую по
завершении травления сливают. Максимальная концен-
трация кислоты: 1HF:2H2O, но бывает и ниже. При
действии концентрированной кислоты получают травле-
ную поверхность с грубой структурой. Температуру ре-
гулировать нельзя, так как она зависит от температуры
помещения. Травление на открытом воздухе возможно
только летом.
Травление репродукций. На изделиях, выпускаемых
крупными сериями, например тонкостенное бытовое
стекло, рисунок наносят способом репродукции на пан-
тографических (рис. 87) или гильоширных (рис. 88)
машинах. Тонкостенные изделия выгодны тем, что они
быстро нагреваются до температуры восковой ванны
(80—100°С), при этом не возникает опасности, что изде-
лия потрескаются. Изделия покрываются тонким слоем
воска (рис. 89), который легко прорезают иглы машин.
Пантографы воспроизводят рисунок путем гравирования
узора по восковому покрытию, чаще всего одновременно
на шести, максимально же на 24 изделиях. Гильошир-
ными машинами наносят узор в форме волнистых линий,
чаще всего циклоидальных кривых. В большинстве слу-
чаев на линиях заметны неровности, вызванные неточ-
ностью хода машины и зазорами в передачах.
17,6
Рис. 87. Репродукция, нанесенная пантографом по восковому по-
крытию; линии, травленные неразбавленной кислотой и затертые бе-
лой краской (автор Ст. Либенский, фото И. Брока)
Изделия, предназначенные для травления, перед во-
щением очищают, удаляют пыль, лишний слой воска и
жиры и после промывки хорошо высушивают (воск пло-
хо прилипает к влажному стеклу).
Изделия сушат при повышенной температуре, чтобы
быстрее испарилась воды и чтобы изделия не потреска-
лись при погружении в горячий расплавленный воск. На
холодном изделии образуется толстый слой воска с по-
ниженной адгезионной способностью, который затем
отслаивается в процессе гравирования. Толстостенные из-
делия подогревают постепенно, в стекле образуются не-
значительные временные напряжения, предотвращаю-
щие изделия от растрескивания. Температурный скачок
для обычного стекла толщиной в 3 мм может состав-
лять максимально 30—40°. Изделия укладывают в про-
волочные корзины или на проволочные сита и покрывают
воском партиями.
Температуру восковой ванны, имеющей электричес-
кий обогрев, регулируют терморегулятором; вследствие
температурных перепадов может образоваться защит-
ный слой различной толщины. Емкость расплавленного
12—1484
177
воскового покрытия составляет около 200 л. Как только
корзины с навощенными изделиями извлекут из ванны,
отдельные изделия вынимают из корзины деревянными
клещами соответствующей формы. Необходимо обра-
щать внимание на то, чтобы соприкосновение навощен-
ного изделия с клещами было минимальным и приходи-
лось на точки, случайное повреждение которых не при-
ведет к дефектам при гравировании. При временном
хранении изделий их укладывают в вертикальном поло-
Рис. 88. Репродукция, нанесенная гильоширной машиной
по восковому покрытию
178
Рис. 89. Фрагмент перекрещивающихся линий, гравированных по
восковому покрытию, перед травлением (Х300, фото Фр. Бенды)
женин и отдельные слои прокладывают листами гофри-
рованной бумаги.
Грани и углы и особенно верхние края неоплавлен-
ных, только ошлифованных изделий очень чувствитель-
ны к повреждениям. На острых гранях образуется по-
крытие с более тонким слоем. После гравирования
узора необходимо исправить верхние края изделий и
другие опасные для разрушения места и дополнительно
защитить их путем нанесения более толстого слоя воска.
Для этого изделия поворачивают вверх дном и погружа-
ют на необходимую глубину в восковую ванну меньшего
объема. В полости изделия остается воздух, который при
нагревании расширяется и удаляется, образуя пузыри;
при этом на поверхности ванны образуется всплеск,
в результате чего воск может забрызгать выгравирован-
ный узор. Во избежание таких явлений внутреннее про-
странство изделия соединяют с внешним при помощи
изогнутой трубочки, другой конец которой выводится над
уровнем ванны. Остальную часть поверхности, не по-
крытую узором, в целях профилактики дополнительно
покрывают защитным слоем толщиной до 1 дш. Для
этого используют более дешевые смеси с большим со-
12*
179
держанием регенерированного воска. Чтобы смягчить и
увеличить тягучесть, добавляют небольшое количество
технического жира.
Перед травлением изделия прикрепляют воском
к специальным приспособлениям, расположенным вверх
дном. После затвердевания воска внутренняя поверх-
ность изделия защищена от проникания кислоты. Гор-
лышки бутылок закрывают резиновыми пробками.
Изделия, прикрепленные к доске, погружают в ван-
ну, в которой они должны быть неподвижны. Сосуды для
травления изготовлены из пластмассы и имеют деревян-
ную обшивку. Травильный раствор имеет температуру
25—28° С. Зимой ванну снабжают свинцовым змеевиком,
по которому проходит пар. Температура в ней должна
быть не ниже 15° С. Состав травильной ванны такой же,
как и для глубокой протравы: 1 объем фтористоводород-
ной кислоты и 1—Р/г объема воды. Лучше применять
при этом мягкую дождевую или речную воду, не содер-
жащую солей кальция, которые, реагируя с кислотой,
образуют нежелательный осадок фтористого кальция.
В процессе травления концентрация раствора ванны ос-
лабевает постепенно, узкие линии изделий протравлива-
ются на глубину около 0,5 мм. Продолжительность трав-
ления составляет 5—15 мин и зависит от состава стекла,
травильного раствора и температуры. Температура и
состав стекла — факторы постоянные. Необходимую кон-
центрацию раствора регулируют путем добавок фтори-
стоводородной кислоты. Протравленные изделия уста-
навливают на подставку и погружают в ванну с проточ-
ной водой для обмывания.
Обмытые изделия отделяют от подставки и уклады-
вают в корзины, в которых они освобождаются от восково-
го покрытия. С технологической точки зрения устране-
ние воскового слоя при серийном производстве травле-
ных изделий относится к наиболее трудным процессам.
Покрытие, достигающее местами толщины в 1 мм, рань-
ше отделяли при помощи горячей, почти кипящей воды.
Будучи по весу легче воды, расплавленное покрытие
удерживается на поверхности, откуда его снимают. Ос-
татки покрытия на стекле удаляют при помощи крепких
щелочей, полужидкого мыла с содержанием избытка
свободных щелочей и содой. В настоящее время учиты-
вают опыт машиностроения, где специальные автомати-
ческие установки устраняют с металлических предметов
180
сальные пятна и другие загрязнения. Для снятия покры-
тия необходимо иметь три моечных ванны и одну ванну
для снятого защитного вещества. /Моечные ванны распо-
ложены в один ряд, чтобы корзины с изделиями можно
было переносить из одной ванны в другую; покрытие
устраняется в основном в первой ванне, последняя ван-
на служит для дополнительной очистки.
В первой ванне вся масса покрытия расплавляется в
воде, имеющей температуру 90° С. С поверхности воды
слой воска спускают в специальный сосуд, где его хра-
нят. В воду вносят небольшое количество полужидкого
мыла, которое растворяет некоторые компоненты покры-
тия. Из первой ванны корзины переносят на деревянную
решетку, расположенную над второй ванной. Изделия,
находящиеся в корзинах, поливают горячей водой (из
ванны). В воду добавляют соду, при помощи которой
удаляют последние остатки воска. Для окончательной
очистки стекла корзины сдвигают на решетку, располо-
женную над третьей ванной. Стекло обмывают только чи-
стой водой.
Следы воска с поверхности стекла устраняют протир-
кой его мокрым полотенцем.
Реже защитный воск расплавляют в горячей воде,
затем растворяют в трихлорэтилене (опасен для здо-
ровья) и, наконец, в спирте.
Воск затем очищают от механических примесей и до-
бавляют к свежим восковым смесям. Регенерируют воск
следующим образом: его кипятят в течение 1 ч. В про-
цессе кипячения в воде растворяются те компоненты
воска, которые получились в результате разложения ще-
лочами. Одновременно растворяется полученный избы-
ток щелочи. Верхний слой переливают в сосуд, меньший
по объему. По возможности воск выбирают из воды.
Другой сосуд заполняют смесью на 74, максимально на
половину объема, так как при варке смесь сильно пенит-
ся (сильнее, чем в первом сосуде). Смесь варят до окон-
чания вспенивания. Регенерированный воск хранят в
промасленных, невысоких жестяных сосудах.
При регенерации (расплавлении и варке) из воска
выделяются летучие вещества; теряются также вещест-
ва, разрушенные щелочами. Регенерированный воск об-
ладает твердостью и хрупкостью и плавится при высо-
кой температуре. Такой воск может быть использован
только как добавка к свежему воску.
181
Рис. 90. Флакон, изготовленный методом выдувки в металличес-
кую форму. Рельефный узор обработан матирующей пастой, вы-
ступы— войлочным полировальным кругом, ровные поверхно-
сти перешлифованы (фото М. *Х\юллера)
Матирование травильными растворами. Травильны-
ми растворами изделия матируют по всей поверхности.
У колб электрических лампочек и у ламповых абажуров
матируют внутреннюю поверхность, так как внешняя
матированная поверхность абажуров легко загрязняет-
ся. Иногда грубо матированные поверхности протравли-
вают в другой ванне, которая содержит разбавленную
кислоту, с целью устранения шероховатостей. Чтобы по-
лучить грубую матовость, в матирующую ванну добав-
ляют соли аммония; для получения тонкой матовости —
соли натрия. Важным фактором в этом процессе являет-
ся количество свободной HF в ванне. Слишком большое
количество HF даст грубую, неравномерную матовость,
слишком малое—шелковистую. Средняя концентрация:
2 вес. ч. HF : 1 вес. ч. К2СО3:6 вес. ч. Н2О. Характер
матовости в значительной степени зависит от состава
стекла. Температура раствора колеблется обычно от 15
до 25° С. Продолжительность процесса — от 1 до 15 мин.
Матирование пастами. Пасты применяют для мати-
рования поверхности стекла листового и светотехниче-
ского, а также некоторых сортов прессованного или вы-
дувного стекла (рис. 90). Матирующие пасты содержат
в своем составе кислый фторид аммония (матирующая
соль), растертый с водой и доведенный до определенной
консистенции добавкой нейтрального вещества, чаще
всего BaSO4 (или крахмала, флюорита, криолита, декст-
рина, муки). Пасту растирают на палитре из кислото-
устойчивого вещества, чтобы не допустить предваритель-
ного снижения матирующего действия, и затем наносят
кистью. Продолжительность матирования составляет
5—10 мин. После нанесения пасты ее продолжают расти-
рать кистью до получения равномерной матовости. Соот-
ношение (NH4) HF2 и загустителя в большинстве случа-
ев составляет 1:1. В случае необходимости сухой
(NH4) HF2 размалывают в шаровой мельнице.
Поверхности, имеющие восковое покрытие, нельзя
матировать, так как недостаточно растертые кристаллы
матирующей соли механически разрушают покрытие
при нанесении пасты кистью. Перед матированием очень
тонкие рисунки гравируют по суриковому или асфальто-
вому защитному слою (рис. 91).
Если возникает необходимость матировать поверх-
ность, на которой имеются протравленные линии, то по-
следние затирают защитным веществом, которым слу-
183
Рис. 91. Штриховой фигурный
ковому покрытию, матирован
и О. Новак, фото И. Брока)
рисунок, гравированный по сури-
пастой (авторы Ст. Либенский
жит кашеобразная смесь графита, окиси железа, гипса,
цемента или асфальта с водой. Графит или РегОз дают
цветную массу, поэтому затертые места хорошо видны.
Добавка сахара (1 : 10) повышает вязкость и упругость
смеси. Вещество втирают при помощи тряпочки в линии
и высушивают на воздухе. Матирующую смесь наносят
кистью. Продолжительность ее действия составляет при-
мерно 15 мин. Матирующая смесь и покрытие одновре-
менно смываются водой. Эффект матирования достига-
ется в отдельных случаях путем нанесения и обжига лег-
коплавкого стекла с последующим дополнительным вы-
щелачиванием.
Наложение печати. Небольшие надписи или знаки из-
готовляют при помощи матирующей пасты, наносимой
резиновыми печатями. Чтобы достигнуть лучших резуль-
татов, применяют загущенную глицерином смесь, кото-
рая не растекается по стеклу. Наиболее четкие оттиски
возникают, если при помощи печати нанести чистый гли-
церин, а затем запылить его сухой измельченной матиру-
ющей солью. Продолжительность реакции составляет
1—3 мин.
184
Штриховой рисунок. Разбавленную матирующую па-
сту можно наносить пером. Для усиления ее действия
добавляют HF (до 25%). Добавка глицерина препятст-
вует растеканию пасты по стеклу.
Травление накладного стекла. Накладное стекло
вытравливают в нескольких слоях, чтобы получить раз-
личную толщину цветного слоя. Этот процесс ведут сле-
дующим образом. Первоначально протравливают наи-
менее глубокие места. После повторного покрытия за-
щитным лаком протравливают более глубокие места и
так далее.
Травление цветных протрав. Ступенчатой вытравкой
очень тонких слоев при помощи сильно разбавленной кис-
лоты у красной медной протравы получают гамму цветов:
красный, оранжевый, желтый различной интенсивности.
Черная медная протрава дает в нижних слоях оттенки от
оранжевых до желых тонов. Можно протравливать непо-
средственно кистью, которой наносят кислоту, без пред-
варительного покрытия изделия защитным веществом.
Собственно говоря, кислотой рисуют; при этом цвет ри-
сунка зависит от концентрации кислоты и продолжитель-
ности ее действия.
Травление позолоты и люстр. Свежепанесенные по-
золота и люстры защищают поверхность стекла от HF,
а после травления подвергаются обычному обжигу.
В случае же обжига позолота и люстры в большинстве
случаев разрушаются в процессе травления. Если же на-
нести защитный слой, например методом глубокой печа-
ти, на позолоту или люстры, то незакрытые места можно
легко затем вытравить. Состав травильного раствора:
1 HF : 50—200 Н2О. Травление длится 1—3 мин. После
смывания защитного вещества позолота или люстры ос-
таются только в местах, которые были защищены. Слу-
чайно нанесенную позолоту можно также смыть со стек-
ла сильно разбавленной кислотой.
Травление линий. В этом случае используют дефект,
который возникает при травлении стекла фтористоводо-
родной кислотой тогда, когда изделие в ванне лежит не-
подвижно. Травленая поверхность должна иметь такую
форму, чтобы пузырьки газообразного SiF4, выделяюще-
гося при травлении, постоянно проходили по одному и
тому же пути в направлении к поверхности ванны. Эту
технологию разработал в 1911 г. Мюллер. Состав ванны:
1 объемн. ч. HF и 2 объемн. ч. H2SO4 без воды. Процесс
185
ведут при температуре около 30° С; минимальная темпе-
ратура достигает 20° С. Травленая часть изделия должна
иметь чашеобразную форму, сужающуюся по дну ванны.
Изделие наполняют водой, чтобы оно погрузилось в ван-
ну на необходимую глубину, и находилось в неподвиж-
ном состоянии. Газообразный фтористый кремний, выде-
ляющийся в виде пузырьков, создает бурление в ванне,
в результате которого вслед за поднимающимся пхзырь-
ком движется новый раствор кислот, не участвовавший в
травлении. На поверхности стекла вначале образуется
узкая канавка, которая углубляется при последующем
прохождении пузырьков.
Крестообразное травление можно получить, если в на-
чале процесса травления сосуд расположить так, чтобы
линии возникали в противоположном направлении.
Другие виды травления. В процессе химического по-
лирования на поверхности стекла иногда появляются
разъеденные матовые участки, которые затем устраня-
ются при помощи механического полирования. Было
установлено, что причиной появления таких дефектов
являются случайные удары, возникающие в процессе
подготовки к полированию. Особенно резкие пятна по-
являются при ударе металлическим предметом по по-
верхности. Но часто такие дефекты используют для ук-
рашения изделий. В этом случае стальными, алмазными
или карборундовыми инструментами, твердыми карби-
дами металлов или ударами тупых металлических пред-
метов, а в случае необходимости легкими ударами и чер-
чением алмазным инструментом наносят па стекло мел-
кие точки, грубые раковистые выбоины или линии.
После травления на стекле остаются различные рельеф-
но выступающие следы, которые невозможно получить
другим способом.
Если защитный лак нанести на поверхность стекла
кистью в виде отдельных точек, разбрызгиванием или
оттисками губки, то после травления и удаления за-
щитного слоя стекло приобретает поверхность, украшен-
ную гладкими точками или неправильными островками
необработанного стекла, окруженными участками, разъ-
еденными в процессе травления.
Для получения звездообразной травленой поверхно-
сти необходимо иметь следующий состав травильного
раствора: 1 объемн. ч. HF: 11/2 объемы, ч. Н2О (рис. 92).
После точек и площадок, покрытых защитным лаком,
186
Рис. 92. Звездообразная травленая поверхность плоского стекла.
Слой стекла вытравлен на глубину 5 мм (автор А. Дробннк, фото
М. Мюллера)
остаются блестящие возвышающиеся места, вокруг ко-
торых разбегаются лучи, имеющие вид вытравленной
структуры.
Особых эффектов можно достигнуть травлением сте-
кол, имеющих различную растворимость в HF (новые
фотопластические стекла).
Комбинированное травление с другими способами
украшения. Типичный для стекла характер травления
очень хорошо контрастирует с многими способами укра-
шения, Лучшей является комбинация с золотом, напри-
187
Рис. 93. Темное
травленое стекло.
Линии гравирова-
ны пантографом.
Травление боль-
ших поверхностей
достигнуто штри-
ховкой без отсад-
ки иглы. Готовый
рисунок покрыт
позолотой и под-
вергнут обжигу
Рис. 94. Фрагмент
шлифованной по-
верхности в соче-
тании стекла с
травлением; трав-
леные линии за-
терты краской
(автор И. Паст-
рикова, фото М.
Мюллера)
мер золочение травленых линий (рис. 93) или покрытие
поверхностей позолотой. Иногда травление дополняют
люстрами или краской (рис. 94). Медную протраву вы-
травливают в тонких слоях. Хорошее впечатление произ-
водит ледяное травление в комбинации с матовой по-
верхностью, обработанной песком. Выгодно миниатюр-
ное травление линий, при помощи которого вытравлива-
ют гравюры высокой точности1.
Применение травления
Травление линий различной ширины и глубины,
травление поверхностей, глубокая протрава, матирова-
ние в ванне и матирующими пастами, химическая поли-
ровка— очень распространенные способы обработки ху-
дожественного и технического стекла, особенно полого
и плоского. По лабораторному стеклу и по стеклу для
приборов травленые линии гравируют пантографом, что
до сих пор является единственным способом нанесения
делений и числовых данных на калиброванные сосуды.
Прозрачная шкала (точных измерительных оптических
приборов) с толщиной линий до 0,0015 мм имеет деления
и числовые данные, протравленные в парах фтористого
водорода. Обычно рюмки украшают методом репродук-
ционного травления простых узоров в больших сериях.
До сих пор мало используют защитные покрытия для
шелкотрафаретной печати. Стеклянные пластинки с выт-
равленным рисунком можно использовать для печати,
если затереть линии печатной краской и печатать на бу-
магу. Травленые стеклянные пластинки служат в каче-
стве направляющей панели для некоторых пантографов.
2. ХИМИЧЕСКОЕ ПОЛИРОВАНИЕ
Химическое полирование — это травление, кото-
рым устраняют грубую структуру и получают блестя-
щую поверхность стекла. Химически полируют главным
образом свинцовые стекла, основные компоненты кото-
рых SiO2, К2О и РЬО. С возрастающим содержанием
РЬО улучшается также блеск. Часто присутствуют так-
же Na2O, ZnO, ВаО и СаО. Ванна состоит из фтористо-
водородной и серной кислот и воды. Химические реакции
1 Чехословацкий патент № 89847, Вл. Поспихал.
189
всегда зависят от вида и концентрации реагирующих
компонентов, от температуры, при которой протекает ре-
акция, и от перемешивания. Эти принципы остаются в
силе также для процесса химического полирования.
Влияние различных факторов
Сложные химические реакции при разложении
стекла сопровождаются физико-химическими процесса-
ми, которые существенно влияют на результат полиро-
вания. Уменьшение веса травленого предмета — доказа-
тельство скорости химической реакции. За 60 сек по-
верхность стекла уменьшается максимально на 0,5 мм.
Теоретически в течение 1 ч может быть вытравлен слой
в 30 мм. Фтористоводородная и серная кислоты находят-
ся в травильном растворе в соотношении 1 объемн. ч.
70%-ной HF: 1 объемн. ч. H2SO4 конц.: 1 объемн. ч.
Н2О. Раствор имеет температуру от 40 до 60° С. При бо-
лее высоких температурах работать нельзя, так как по-
вышение температуры сопровождается интенсивным ис-
парением фтористого водорода, вследствие чего его кон-
центрация в ванне снижается.
Смесь перемешивается отчасти повышением темпера-
туры, но главным образом постоянным движением поли-
руемых предметов в ванне или же перемешиванием и
вибрацией. Так как перемешивание не настолько интен-
сивно, чтобы достаточно быстро устранять с поверхно-
сти стекла все количество продуктов быстро протекаю-
щей реакции, то реакцию прерывают путем изъятия из-
делия из ванны и ополаскиванием его в воде. Продукты
реакции смываются водой с поверхности, и после повтор-
ного погружения вновь начинается интенсивная реакция.
Процесс разложения стекла после промывания стекла
протекает быстрее и равномернее по всей поверхности,
так как механические препятствия в вире пузырьков га-
за и твердого осадка были смыты. Полированная по-
верхность не такая гладкая, как шлифованная поверх-
ность; для нее характерна волнистость, которая заметна
простым глазом. В упрощенном виде разложение стекла
можно представить следующими реакциями.
Разложение стекла с образованием фторидов:
2SiO2.K2O.2PbO+14HF=2SiF4+2KF+2PbF2+7H2O. '
стекло фтористый фтористый фторид фторид вода
водород кремний калия свинца
190
Из образовавшихся фторидов SiF4 является газом, кото-
рый осаждается в виде мелких пузырьков на поверхно-
сти стекла, KF растворяется в воде, в то время как PbF2
нерастворим и осаждается на поверхности стекла. Вода
разбавляет кислоту и ослабляет ее.
Разложение фторидов, растворимых и нераствори-
мых серной кислотой, протекает по реакции
2KF + PbF2 + 2H2SO4 - K2SO4 + PbSO4 + 4HF.
фторид фторид серная сульфат сульфат фторово-
калия свинца кислота калия свинца дород
Фториды тотчас же после своего образования вступают
в реакцию с серной кислотой и дают сульфаты. Тем са-
мым регенерируется часть израсходованного HF, т. е. до-
бавка H2SO4 снижает расход HF.
Н. Маскилл и Д. Фергусов в своей работе характери-
зуют разложение стекла при образовании фторосилика-
тов:
Na2O + К2О + СаО + РЬО + 5SiO2 + 28 HF = Na2SiF6 +
+ K2SiF6 + CaSiF6 + PbSiF6 + SiF4 + 14H2O.
Фторосиликаты под действием H2SO4 переходят в
сульфаты (Na2SO4, K2SO4, CaSO4 и PbSO4) и SiO2.
Процесс химического полирования стекла определя-
ется составом стекла и составом ванны, которые оказы-
вают влияние на образующиеся при этом продукты. Ка-
чество полированной поверхности зависит от продуктов
реакции, перемешивания и температуры кислотной
смеси.
Воздействие продуктов реакции в зависимости от со-
става стекла и перемешивания. Под действием фто-
ристоводородной кислоты образуется тонкий слой, кото-
рый очень хорошо держится на поверхности стекла. В при-
сутствии H2SO4 образуется слой более грубой струк-
туры, обладающий меньшей адгезионной способностью.
Толщина этого слоя обусловлена скоростью прохожде-
ния реакции. Так как скорость реакции зависит от реа-
гирующих веществ и условий, при которых она протека-
ет, главным образом от температуры и перемешивания
кислотной смеси, то скорость образования слоя должна
быть постоянной.
В действительности же образование слоя идет вна-
чале быстро, а затем замедляется. В первый период кис-
лота имеет свободный доступ к поверхности стекла. За-
191
тем образовавшиеся продукты реакции препятствуют
доступу кислоты к стеклу. С утолщением слоя доступ
еще более ухудшается, и в конечном итоге процесс за-
медляется. Проникание кислоты в слой продуктов очень
неравномерно, и поэтому воздействие кислоты на поверх-
ность стекла также неравномерно. Эта неравномерность
может быть вызвана также выделением газообразных
продуктов. Растворимые продукты, преимущественно
соли калия и натрия, вымываются при определенном пе-
ремешивании кислотной смеси ванны. Как только по-
верхность стекла покрывается более толстым слоем не-
растворимых продуктов, процесс вымывания их замед-
ляется. Растворимые продукты и вода разбавляют
травильные растворы (табл. 7).
Таблица 7
Растворимость продуктов травления и химической полировки стекла
Фториды , Раствори- мость В % Фторосилика- ты Раствори- мость В % Сульфат Раствори- мость в %
NaF 4,2 NanSiF6 0,65 NanSO4 16
KF 48,0 K2SiF6 0,12 K2SO4 10
CaF2 0,004 CaSiF6 CaSO4 0,201
PbF2 0,06 PbSiF6 82 PbSO4 0,004
BaF2 0,16 BaSiF6 0,03 BaSO4 0,0002
MgF8 0,009 MgSiF, 60 MgSO4 26,2
ZnF2 1,6 ZnSiFe 50 ZnSO4 33,67
Воздействие температуры. С повышением темпера-
туры кислотной смеси возрастают весовые потери стек-
ла, особенно при высокой концентрации травильного
раствора. При очень высокой температуре и концентра-
ции смеси поверхность стекла «сгорает», т. е. образуется
неровная поверхность ледяного характера, что является
браком. Поэтому в процессе травления необходимо регу-
лировать температуру кислотной смеси и тем самым соз-
давать возможность управления всем процессом поли-
ровки стекла. В начале травления, когда концентрация
смеси кислот высока, температура невысокая. По мере
снижения концентрации температуру повышают до мак-
симума, т. е. до 60° С, но не выше.
Влияние прочих факторов. Влияние качества шлифо-
ванной поверхности стекла. Поверхность стекла шлифу-
ют при помощи корундовых кругов, имеющих зерни-
192
стость от 120 до 220. Если поверхность круга покрыта
множеством микроскопических неровностей, трещин и
раковин, качество шлифованной поверхности стекла по-
нижается. Незначительные рывки при перемещении кру-
га способствуют образованию в сечении мелкой попереч-
ной волнистости (см. рис. 18).
При механическом полировании стекла неровности
удаляют с помощью полировочного круга. При химиче-
ском полировании эти неровности частично остаются,
например продольные бороздки и поперечная волни-
стость видны невооруженным глазом. В трещинах и ра-
ковинах газообразные и твердые продукты химической
полировки удерживаются прочно, ухудшая качество по-
лируемой поверхности.
Еще более грубую структуру поверхности получают
при шлифовании карборундовым кругом, имеющим в
большинстве случаев зернистость от 80 до 100. После
обработки им поверхности стекла остаются грубая ше-
роховатость и трещины, в которых прочно удерживаются
нерастворимые компоненты, трудно вымываемые водой.
После химического полирования такой поверхности ка-
чество се невысокое, поэтому поверхность дополнительно
полируют механическим способом.
Грубая структура поверхности после обработки кар-
борундовым кругом в большинстве случаев хорошо раз-
личима до полирования, и поэтому ее можно вовремя
исправить. Если такую поверхность подвергают тонкому
шлифованию, в результате которого неровности устраня-
ются не полностью, то после полирования они проявля-
ются в виде характерного дефекта, получившего назва-
ние «песок».
Влияние царапин и поверхностных дефектов изделия.
Даже незначительные царапины и следы от механиче-
ских ударов или едва видимые трещины, которые не бы-
ли заметным дефектом на шлифованной поверхности
стекла, после полирования в кислоте становятся хорошо
различимыми. Поэтому качество шлифованной поверх-
ности стекла, предназначенного для химического полиро-
вания, должно быть высоким.
Влияние формы изделия. Чтобы обеспечить равно-
мерное обтекание изделия кислотой, его необходимо
два-три раза поворачивать (рис. 95).
Корзины, погружаемые в ванну, устроены таким об-
разом, чтобы изделия не соприкасались друг с другом и
13—1484
193
со стенками корзины. Соприкосновение с корзиной допу-
стимо только в определенных точках. В местах соприкос-
новения скорость течения снижается, процесс травле-
ния стекла замедляется. За пределами точек соприкос-
новения течение, наоборот, более интенсивное и процесс
полирования протекает быстрее (рис. 96). Вследствие
плохого притока кислоты к участкам, касающимся сет-
Рис. 95. Изделия, уложенные в корзины из медной
сетки
а — вид сбоку; б — вид сверху; / — изделия; 2 — крепежные
стержни; 3 — участки, характеризующиеся максимальной ско-
ростью течения кислоты; 4 — сетка корзины
ки /, здесь разлагается мало стекла. Повышенная ско-
рость движения кислоты вокруг этих участков 2 вызыва-
ет более интенсивное разложение стекла 3.
Влияние состава стекла. В процессе полирования
составы травильных растворов выбирают в зависимости
от химического состава стекла. Стекла, содержащие
РЬО, полируются лучше, а стекла, содержащие СаО,—
хуже. Это обусловлено различной адгезионной способно-
стью образующихся в процессе травления продуктов ре-
акции. Различие в растворимости стекол в зависимости
194
от химического состава особенно заметно проявляется
при полировании цветного накладного стекла. Цветные
слои стекла отличаются по составу от его хрустальной
основы. Вследствие различной растворимости этих сте-
кол после химического полирования значительно изменя-
ется вид изделия (рис. 97).
Различия растворимости, которые в одном случае яв-
ляются дефектом, могут быть, наоборот, при соответст-
вующем технологическом
режиме использованы в ка-
честве украшения. При из-
готовлении стекла в стиле
барокко основное стекло
комбинируется с цветными
стеклами различного соста-
ва. Цветные стекла поме-
щают на внешней стороне
изделия. В травильном рас-
Рис. 97. Различная раство-
римость стекла в травиль-
ном растворе
/ — слой стекла, подверженный
воздействию пламени (отличает-
ся составом н, вследствие этого,
растворимостью); 2 — накладное
стекло (верхний слой обычно
обладает меньшей раствори-
мостью)
Рис. 96. Пороки процесса по-
лирования
творе различные цветные стекла растворяются по-раз-
ному. В результате травления на поверхности изделия
образуется мелкий пластический рельеф. Для улучше-
ния внешнего вида иногда изделия обрабатываются так,
что они начинают переливаться всеми цветами радуги.
Качество полированной поверхности. Стекло, поли-
рованное в кислоте, при наблюдении в проходящем или
отраженном свете приобретает серебристый блеск. Хи-
мически полированные поверхности отражают и рассеи-
вают лучи света, а поверхности, полированные механи-
ческим способом, характеризуются полным отражением
лучей.
13*
195
На поверхности, полированной химическим способом,
невозможно точно определить максимум отраженных лу-
чей. При вращении освещенного изделия блеск его вна-
чале увеличивается, затем уменьшается. Угол рассеива-
ния достигает 20° и более (рис. 98). При тщательном
наблюдении было замечено, что волнистость получается
не только на больших, ио и на малых поверхностях, что
легко подтверждается при про-
смотре образцов в микроскопе. По-
этому лучи света на неровной по-
верхности стекла отражаются в раз-
личных направлениях, создавая се-
ребристый блеск.
Рис. 98. Сравнение отражения света от по-
верхностей, полированных механическим (а)
и химическим (б) способами
Чем больше волнистость химически полированного
стекла, тем меньше его химическая стойкость. Состав
поверхностного слоя такого стекла отличается от соста-
ва поверхности стекла, подверженного полированию ог-
нем. Для определения изменений па поверхности стекла
и для контроля за процессом полирования одновременно
полировались плоскопараллельные пластинки размером
6x6 см, шлифованные с одной стороны. Через пластин-
ку пропускали пучок лучей, испускаемых точечным ис-
точником света и образующих угол в 15°. Стеклянная
пластинка была поставлена перпендикулярно к направ-
лению главного л>ча на таком расстоянии от источника
света, чтобы на ней образовался светлый круг диамет-
ром в 20 мм. Тень фиксировалась за пластинкой на рас-
стоянии 10, 20 и 30 см при помощи белого экрана. Для
постоянной регистрации на экран накладывали фото-
графическую бумагу. Шлифованная поверхность имеет
крупнозернистую структуру, которая дает очень затем-
ненное изображение и рассеивает свет. В процессе поли-
рования при регистрации его отдельных фаз площадь
тени в среднем несколько увеличивалась и зернистая
структура ее рассеивалась. По мере исчезновения зерни-
стой структуры возрастало рассеивание и увеличивался
световой круг. Поверхность была волнистой, неровной.
196
С увеличением продолжительности процесса полирова-
ния волнистость уменьшилась1.
Технологический режим
Изделия после шлифования должны быть тща-
тельно вымыты. При этом очень важно устранить остат-
ки разметочной краски. Суриковая краска остается на
стекле до конца полирования, в результате чего места
под краской остаются необработанными. Этот дефект
удалось устранить путем замены этих красок другими
легко растворимыми в кислотной ванне или же исполь-
зовать краски, разбавленные жидким стеклом и не со-
держащие сурик.
Подготовка изделий к полированию. Чистые изде-
лия транспортируют на поддонах, дно которых имеет
раскос, чтобы вода могла свободно стекать. Изделия
транспортируют в цех подготовки, расположенный перед
цехом полировки.
В цехе подготовки изделия помещают в корзины, из-
готовленные обычно из медной проволоки диаметром от
3 до 5 мм. Корзины имеют размер 50X80 см и высоту от
20 до 30 см. Изделия укладывают в корзину так, чтобы
после извлечения их из ванны вся жидкость моменталь-
но вытекала. Изделия не перекладывают, чтобы исклю-
чить их повреждение в результате частых перемещений.
На гладкой, внешне неповрежденной поверхности
внутренних стенок изделия имеются незаметные механи-
ческие повреждения. Эти повреждения после полирова-
ния превращаются в грубые дефекты, так как на них
осаждались продукты травления, которые препятство-
вали равномерному растворению стекла. Поэтому бу-
тылки заполняют водой и закрывают, чтобы они не
всплывали в ванне на поверхность. На рюмки, частично
наполненные водой, кладут защитные резиновые пла-
стинки. Слабым прижатием создают вакуум, вследствие
чего пластинка прочно удерживается. Этим способом
можно также защитить внутренние стенки толстостен-
ных изделий. Остальные изделия с неровными или зуб-
чатыми краями укладывают в корзины без защитных
1 Приблизительно в 1925 г. были проведены опыты химического
полирования имитаций драгоценных камней, поверхность которых
должна была быть особенно ровной. Отражение и блеск ухудша-
лись, а шлифованные грани закруглились.
197
приспособлений. После полировки изделия вновь кладут
в паллеты, в которых изделия направляют для просмот-
ра и контроля дефектов, возникающих в процессе поли-
рования.
Полировочный раствор для предварительного подо-
грева имеет температуру от 50 до 60° С. Толстостенные
изделия нс выдержали бы большого температурного
скачка при погружении в ванну или резкого температур-
ного спада по завершении травления. Поэтому в цехе
полировки имеется большая емкость с водой, температу-
ра которой от 30 до 40° С. В эту емкость помещают кор-
зину с изделиями для уменьшения температурного пере-
пада.
Полировочная ванна представляет собой свинцовый
сосуд размером 90X70 см в основании и высотой около
60 см. Стены армированы железным каркасом, что пре-
пятствует их деформации. Свинцовый сосуд ставят в со-
суд ббльши^ размеров, в котором находится вода для
ополаскивания полированных изделий. Содержимое обо-
их емкостей обогревают водой или водяным паром, про-
пускаемым через свинцовый змеевик.
Для приготовления свежего раствора сначала нали-
вают воду и затем добавляют к ней небольшими пор-
циями серную кислоту. При этом выделяется значитель-
ное количество тепла. После охлаждения приливают
фтористоводородную кислоту. Чтобы не допустить пере-
грева, раствор перемешивают. От случайного разбрызги-
вания кипящей кислоты работник должен быть защищен
маской, резиновыми фартуком, сапогами и перчатками.
Пары отсасываются вентилятором.
Уровень жидкости в сосуде не должен превышать
трех четвертей его высоты, чтобы в процессе полирова-
ния кислота не проливалась в ванну, предназначенную
для ополаскивания изделий.
По одному' из технологических режимов в свежепри-
готовленный раствор кладут около 5 кг стеклянного боя,
который снижает большую начальную агрессивность
раствора. Свежий травильный раствор настолько сильно
действует на поверхность стекла, что вместо полирован-
ной поверхности получается поверхность, покрытая бо-
роздами. В другом случае свежему раствору' дают отсто-
яться некоторое время, чтобы снизилась его агрессив-
ность, или снижают температуру смеси, а затем, с
уменьшением концентрации, повышают ее.
198
Перед началом работы испытывают эффективность
действия травильного раствора. Изделие держат в дере-
вянных клещах или в руке, защищенной резиновыми
перчатками. Как и в процессе полирования, изделие на-
ходится в ванне в движении и затем его ополаскивают.
Неправильный состав и неправильная температура рас-
твора могут явиться причиной дефектов изделий (табл. 8).
Таблица 8
Дефекты изделий
Дефект Причина Устранение
Неровная, сожжен- ная поверхность Осадок на поверх- ности («облепленный» предмет) Замедленный про- цесс полирования Раствор интенсивно воздействует Раствор содержит в избытке HF и слиш- ком горячий Низкая температу- ра, недостаточно H2SO4 Слабая кислота Добавить в раствор стеклянный бой Снизить температу- ру Повысить темпера- туру, добавить H2SO4 Добавить HF, повы- сить температуру
Полирование
После предварительного подогрева корзины с
изделиями опускают в ванну. Последняя сконструирова-
на так, чтобы корзины можно было переставлять из по-
лировочной ванны в ванну для ополаскивания, и наобо-
рот. В полировочной ванне корзины перемещаются в
вертикальном направлении. В результате этого раствор
приводится в движение; кислота движется вокруг изде-
лий и частично смывает образующиеся пузырьки газа,
жидкие продукты и нерастворимые соли — сульфаты и
фториды. Продолжительность погружения изделия опре-
деляют опытным путем. В общих чертах действует пра-
вило, согласно котором) уменьшение числа погружений
сокращает общую продолжительность полирования, что
ухудшает качество полированной поверхности. В резуль-
тате сокращения времени погружения и увеличения их
числа до оптимального соотношения общая продолжи-
тельность полирования увеличивается. В этом случае по-
лированная поверхность становится более гладкой, бле-
193
стящей и ровной. При слишком коротком, но многократ-
ном погружении общая продолжительность процесса по-
лирования увеличивается, но качество поверхности уже
не улучшается. Поэтому при опытном полировании пер-
вого образца проверяют различное количество погруже-
ний и их продолжительность (табл. 9).
Таблица 9
Количество и продолжительность погружения изделий
Число погружений Продолжительность одного погружения изделия в ванне в сек Обтая продолжительность погружения изделия в ванне в сек
3—4 8—10 40—50 15—30 5 1—2 45—120 40—50 40—100
В промежутке между погружениями изделия 5—10
раз ополаскирают в водной ванне. Тонкостенные изде-
лия, например рюмки с мелким и узким узором, полиру-
ют менее продолжительно, чем толстостенные изделия с
глубоким и широким узором (220—270 сек, чистого вре-
мени). После последней промывки корзину с изделиями
направляют для разгрузки и последующего заполнения.
Изменение состава травильного раствора. Для свин-
цового стекла используют смесь следующего состава:
1—2 объемн. ч. 75 %-ной фтористоводородной кислоты,
1 V2-—2 объемн. ч. концентрированной серной кислоты и
1 V2—2 объемн. ч. воды1. Состав раствора приспособлен
к составу стекла, температура раствора—-к способу
эксплуатации.
После полирования в течение 1—1 */2 ч толстостенных
изделий и после 3 ч тонкостенных изделий, например
рюмок, в ванну добавляют смесь HF и H2SO4 в соотно-
шении 1 :2. На 100 л раствора достаточно около 5 л сме-
си свежих кислот. Фтористоводородная кислота раство-
ра расходуется на реакцию разложения стекла, серная
кислота — на перевод фторидов в сульфаты. При этом
образуется вода, которая вместе с остальными продукта-
ми реакции разбавляет раствор.
Для поддержания постоянного состава применяют
химический анализатор, при помощи которого непрерыв-
1 Соотношения даны в объемах вследствие затруднительной
манипуляции с концентрированными кислотами.
200
но контролируют концентрацию кислот и восполняют их
расход1 (рис. 99). На все изделия травильные раство-
ры должны действовать одинаково, недопустимы резкие
колебания их состава, которые всегда отрицательно вли-
яют на качество полируемых изделий.
Нерастворимые продукты, которые появляются в ви-
де белой мути, следует устранять один раз за смену.
Рис. 99. Схема автоматического регулирования кислотного по-
лировочного раствора
1 — насос для перекачивания проб; 2—емкость; 3— дозирующее устрой-
ство; 4— титровальные ячейки анализатора; 5 и 6 — вентили; 7 — бюретки;
8 и 9 — регулятор подачи кислоты; 10 — элемент; // — анализатор; 12 — по-
лировочная ванна; 13— сборники кислот
Осадку дают возможность осесть, и затем осторожно со-
бирают его широкой лопатой. Удобнее собирать осадок
следующим образом: сначала раствор взболтать, на
дно емкости опустить сосуд высотой 3—4 см, закрываю-
щий полностью дно ванны. Муть будет осаждаться в со-
суд, который затем осторожно вынимают вместе с осадком.
С увеличением продолжительности полирования эффек-
тивность процесса уменьшается, несмотря на удаление из
ванны осадка и добавки новой порции кислоты. Поэтому
все содержимое ванны спускают в сточные ямы для ней-
трализации и готовят новую травильную смесь. При
ежедневной 8-ч эксплуатации ванна работает нормально
в течение одной недели (максимально 14 суток при ус-
ловии полирования тонкостенных изделий).
1 Патент № 108060 инж. Властимила Купфа.
201
Исправление дефектов
па полированных изделиях
Высушенное полированное стекло направляют
для контроля и выявления дефектов. На стекле дефекты
обозначают жирными цветными карандашами, которые
изготовляют из воска, парафина, реже из церезина с до-
бавкой красителя. Большинство дефектов возникает в
результате механического повреждения поверхности при
перемещении изделий, начиная с загрузки в печь для
отжига.
Существенного уменьшения количества дефектов,
возникающих в процессе химического полирования, до-
стигают благодаря тщательной защите изделий от по-
вреждений. Некоторое число дефектов в виде выступов
па стекле вызывается остатками разметочной краски, ес-
ли работают с суриком. Подобный же дефект возникает
также в местах плотного прикосновения металлической
проволоки корзины к стенкам полируемых изделий. В
обоих случаях полировка поверхности стекла замедляет-
ся, так как кислота не имеет к ней свободного доступа.
Меньшее количество дефектов вызывают частички стек-
ла, оставшиеся на недостаточно промытых узорах после
шлифования.
Часто дефекты возникают при шлифовании неровным
шлифовальным кругом (рис. 100), при травлении изде-
лий парами HF (рис. 101) или обусловлены структурой
поверхности, отшлифованной на недостаточную глубину.
Так, например, по краям рюмки узкая полоска была мок-
рой, и вода стекала тонкой струей в направлении узора.
Пары протравливали поверхность только в сухих местах,
где они непосредственно соприкасались со стеклом.
Дефекты исправляют механическим полированием.
При глубоких дефектах изделия полируют на деревян-
ных кругах, при мелких — на войлочных. В качестве по-
лировочного материала используют пемзу, инфузорную
землю или мелкий синий шлам, представляющий собой
осевшие отходы шлифовального песка.
Большие поверхности (днища) и поверхности верх-
них краев изделий непосредственно перед шлифованием
и полированием подвергают тотько грубому шлифова-
нию. После химического полирования эти поверхности
дополнительно шлифуют и полируют механическим спо-
202
Рис. 100. Элемент люстры
после химического полиро-
вания. Кислота усиливает
следы шлифовального кру-
га и указывает направле-
ние шлифования
Рис. 101. Верхняя часть
рюмки, травленной пара-
ми HF
собом. Такой технологический режим является следстви-
ем того факта, что большие ровные поверхности имеют
всегда после химического полирования зернистую струк-
туру и грубую волнистость. Зернистая структура образо-
валась в результате слишком мелкого шлифования. Гру-
бая волнистость вызвана течением кислотной смеси, так
как на больших шлифованных поверхностях даже не-
значительные неровности становятся хорошо различи-
мыми.
Другим дефектом является протравливание краев и
стенок. Опытный работник, шлифующий хрусталь перед
химическим полированием, никогда не будет затачивать
края топкостенных изделий до острых граней или шли-
фовать поверхность или узор на такую глубину, когда
толщина остающейся стенки составляет менее 1 мм. Он
контролирует процесс полировки топкостепных изделий
для того, чтобы снять только тонкий слой стекла. Острые
пильчатые края можно исправить только за счет сниже-
ния высо'^ы рюмок.
Изделия с протравленными насквозь стенками испра-
вить невозможно.
Из анализа множества дефектов, которые образуют-
ся преимущественно на нешлифованных поверхностях
изделий, следует, что надо полировать только изделия с
предварительно отшлифованной поверхностью. Там, где
гладкую поверхность стеклоизделия шлифовали только
местами в лучшем случае, можно увидеть волнистой, ко-
торая производит впечатление дефекта. На плохо отшли-
фованной поверхности, например, па внутренней стенке
изделия, возникают дефекты, которые очень трудно ис-
править; в этом случае применяют небольшие полиро-
вальные круги.
Полированные изделия возвращают в цех шлифовки
в том случае, когда полированный шлиф хотят допол-
нить матовым. В большинстве случаев это узкие мелкие
узоры.
Поверхности и узоры, которые должны остаться непо-
лированными, нельзя перед полированием покрывать
теми же защитными веществами, что и при травлении,
так как обычные защитные вещества — асфальты и воски
в горячей травильной ванне размягчаются и стекают.
Даже суриковое покрытие, подобное ранее применяв-
шейся разметочной краске, не является достаточно
стойким.
204
Нейтрализация отходов
процесса травления
и химического полирования
В процессе травления и химического полирова-
ния образуются газообразные, жидкие и твердые вред-
ные вещества.
Газообразные продукты. Фтористый водород осо-
бенно интенсивно улетучивается из теплых полировоч-
ных растворов. Газы содержат также фтористый крем-
ний и пары серной кислоты. В результате испарения
теплый полировочный раствор теряет около 20% исход-
ного количества фтористоводородной кислоты и около
5% серной кислоты. Газообразные продукты надо отса-
сывать из пространства над ванной и обезвреживать их.
Поэтому вредные газы пропускают сначала через рас-
твор известкового молока, а затем через кусочки извест-
няка. Воздух с минимальным содержанием ядовитых га-
зов выводится через деревянную трубу, внутренние сте-
ны которой покрыты толстым слоем асфальта, или через
трубу из новодура и выбрасывается в окружающую ат-
мосферу. В ЧССР максимально допустимое содержание
HF в атмосфере составляет 0,001 мг/л. Если предприятие
расположено в местности, которая хорошо проветрива-
ется воздушными потоками, то окружающая раститель-
ность не подавляется даже после десятилетней эксплуа-
тации предприятия. В то время как предприятие, рас-
положенное в защищенной от ветра долине, системати-
чески заражает окружающее пространство ядовитыми
парами и уничтожает растительность, главным образом
деревья. Холодные травильные растворы менее опасны,
так как их концентрация ниже концентрации полировоч-
ных растворов. Поэтому при комнатной температуре
улетучивание кислот весьма ограничено.
Сточные воды. Количество сточных вод в процессе
полирования зависит от способа ополаскивания. Полиро-
ванные предметы ополаскивают в двух водных ваннах—
в теплой и холодной. Воду меняют периодически; при
этом 1—2 раза за смену резко повышается количество
кислот и солей в отходах. Более рационально ополаски-
вать изделия проточной водой.
Сточные воды должны иметь концентрацию в 100 раз
меньше исходной концентрации травильного раствора,
так как разбавление этих вод 1 : 100 является оптималь-
205
ным для процесса нейтрализации. Поэтому не следует
излишне разбавлять и тем самым напрасно расходовать
воду. Сточные воды, недостаточно нейтрализованные и
спущенные в большом количестве в водоемы, губят ры-
бу, водную фауну и растительность. Поэтому сточные
воды необходимо нейтрализовать известняком. Теорети-
чески уравнения нейтрализации кислых сточных вод из-
вестняком следующие:
2HF 4- СаСО3 = CaF2 + Н2О + СО2;
H2SO4 + СаСО3 = CaSO4 + Н2О + СО2.
В действительности же на такой ход реакции можно
рассчитывать только в том случае, если известняк име-
ется не в виде гравия или крошки, а распылен в виде
мелкого порошка. Применение кусковой негашеной из-
вести также дает небольшой эффект, так как куски по-
крываются слоями фтористого и сернокислого кальция,
которые прерятствуют дальнейшему процессу нейтрали-
зации:
2HF + СаО + Н2О = CaF2 + 2Н2О;
H2SO4 + СаО + Н2О = CaSO4 + 2Н2О.
Выгодно применять доломит, который дает MgF2 и
MgSO4, обладающие повышенной растворимостью, что
уменьшает объем осадка. При этом концентрация раст-
воренных магниевых соединений невысока и не опасна.
Лучшим решением являются очистительные сооруже-
ния, где отходы улавливаются и утилизируются в про-
мышленном масштабе. Оборудование дорогое и эконо-
мически доступно только большим заводам, но оно край-
не необходимо для поддержания чистоты рек. На вре-
менных установках растворимые соединения превраща-
ют в нерастворимые и тем самым снижают кислотность
сточных вод до допустимого предела. Отходы разбавля-
ют так, чтобы количество ионов F~ не превышало вели-
чины в 1 мг в 1000 г воды. Кислотность не должна превы-
шать величину pH = 4,8, которая является предельно до-
пустимой границей для жизни рыб. Фтористоводородная
и серная кислоты не устраняются методом самоочистки,
однако они нейтрализуются речной водой за счет ее вре-
менной жесткости:
Са(НСО3)2 + 2HF = CaF2 + 2Н2О + 2СО2;
Са(НСО3)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2Н2О + 2СО2.
206
Длина зараженного участка реки уменьшается с по-
вышением уровня воды (весной, осенью) и, наоборот,
удлиняется в период выпадения небольшого количества
атмосферных осадков. Щелочные фториды, образовав-
шиеся в процессе разложения стекла, хорошо раствори-
мы в воде; фториды кальция и магния обладают значи-
тельно меньшей растворимостью. Поэтому присутствие
этих солей в воде используют для образования мало
растворимого фторида кальция. В насыщенном растворе
сернокислого кальция растворимость фторида кальция
падает до 2,58 мг на 1000 г, что соответствует концент-
рации 0,63 мг F~ на 1000 г. Эта величина ниже границы
токсичности. При спуске отработанного раствора в коли-
честве 100 кг за 8 ч, т. е. 3,3 г!сек с содержанием H2SO4
и HF в соотношении 8: 1, для нейтрализации кислым уг-
лекислым кальцием достаточно негашеной извести око-
ло 2 г/сек. Это количество окиси кальция содержится в
200 л воды, имеющей жесткость 1°. Жесткость воды в
1—2° достаточно низка, и поэтому количество протекаю-
щей за 1 сек воды таково, что большие реки гарантиру-
ют чистоту воды.
Интересный процесс наблюдается при наличии в воде
свободной угольной кислоты. Нейтрализацию осуществ-
ляют следующим образом: в реку в месте сброса сточ-
ных вод вносят известняк в виде гравия, связывающий
кислоту. Временно образуется кислый углекислый каль-
ций: СО2 + Н2О + СаСОз = Са (НСО3)2. Последний связы-
вает растворимые щелочные фториды.
Техника безопасности
Фтористый водород является веществом, раздра-
жающим верхние дыхательные пути. Будучи сильным
протоплазменным ядом, фтористый водород свертывает
кальций в тканях. В результате вдыхания фтористого
водорода происходит болезненное раздражение слизи-
стой оболочки. Затем веки и слизистые оболочки носа и
рта покрываются кровоточащими, трудно заживающими
волдырями. При этом могут быть повреждены зубы, мо-
жет возникнуть острое воспаление гортани и гнойный
бронхит. При высоких концентрациях HF ощущается
потеря чувствительности и даже обоняния. Потеря чув-
ствительности может привести к смертельному отравле-
нию, так как работник уже не ощущает запаха фтори-
207
стого водорода. На коже также образуются волдыри.
Пострадавший чувствует боль под ногтями, появляется
тошнота, иногда наступает расстройство центральной
нервной системы. Вдыхание паров с содержанием 0,02%
HF вызывает раздражение слизистых оболочек носоглот-
ки и глаз. Подобные свойства имеет также и фтористый
аммоний. Если в 1 лг3 воздуха содержится фтористого
водорода в количестве нескольких лга, то это может быть
причиной хронического отравления, сопровождаемого
расстройством пищеварения и нервной системы. Вдыха-
ние паров, содержащих фториды, например, при неосто-
рожном приготовлении матирующих растворов и
чернил, также может вызвать отравление. Причиной
смертельного отравления могут быть фториды, попадаю-
щие в пищу. Весьма опасно отравление горячим поли-
ровочным раствором. Воздействие концентрированной
фтористоводородной и серной кислот усугубляется высо-
кой температурой раствора (50°С). Первая степень от-
равления— появление белых шаровидных волдырей. За-
тем наступает разложение ткани с образованием трудно
заживаемых ран. Пораженные места обмывают в течение
5 мин большим количеством свежей воды. Затем на пора-
женные места кладут компресс, смоченный в растворе
кислого углекислого натрия, в растворе аммиака или в из-
вестковой воде. Наконец, пораженные места смазывают
магниевой мазью. При глубоком поражении ткани пост-
радавшему необходимо немедленно оказать медицин-
скую помощь. Если ядовитые вещества попадают в ор-
ганизм с пищей, то необходимо выпить молока или из-
вестковой воды. Аптечка со средствами первой помощи
должна находиться вблизи цеха травления или цеха хи-
мической полировки стекла. Специально для цеха трав-
ления в аптечке хранят 3—5%-ный раствор бикарбоната
натрия в литровой бутылке. Запас порошка бикарбоната
хранят в склянке. Защитной мазью «Пнфадолан Д» в
тубах ежедневно покрывают руки и лицо для профилак-
тической защиты от паров фтористоводородной кислоты.
Защитные средства. При работе с фтористоводород-
ной и серной кислотами надевают резиновые бесшовные
перчатки. Лучше надевать две пары перчаток, чтобы при
случайном повреждении стеклом верхней перчатки ниж-
няя осталась целой. Когда приготовляют раствор, нельзя
в кислоту лить воду, кислоту приливают небольшими
порциями. Резиновый фартук должен быть достаточно
208
длинным, около 20 см от пола. Необходимо также иметь
резиновую обувь. На лицо надевают прозрачный пласт-
массовый щиток и щелочной респиратор с часто заменя-
емый! наполнителем. Только в исключительных случаях,
в хорошо проветриваемых помещениях, респиратор не
надевают.
Применение химического полирования
Большим преимуществом этого способа является
получение хорошего блеска на отполированных издели-
ях, скорость полирования и возможность полировать се-
рийные партии, что дает значительный экономический
эффект.
Химическим способом полируют шлифованный хру-
сталь, свинцовое прессованное стекло обычное и шлифо-
ванное. Реже полируют стекло без содержания окиси
свинца.
3. ПОЛУЧЕНИЕ СЛОЕВ.
ПОВЫШАЮЩИХ СВЕТОПРОНИЦАЕМОСТЬ
Слои с повышенной светопроницаемостью, т. е. с
уменьшенным отражением света, отливают цветами ра-
дуги. Они образуются путем выщелачивания поверхно-
сти стекла кислотой. Метод является примером, показы-
вающим, как технику обработки, разработанную перво-
начально для оптического стекла, для повышения свето-
проницаемости оптических систем, весьма успешно при-
меняют для полого стекла, в производстве бижутерии,
особенно изделий, имитирующих шлифованные драго-
ценные камни. Цветные слои, изготовленные таким спо-
собом, обладают более высокой светопроницаемостью по
сравнению с цветными слоями, обработанными хлори-
дом олова, или слоями с высоким коэффициентом пре-
ломления, наносимыми при помощи вакуума, обладаю-
щими металлическим блеском и повышающими отраже-
ние на 40—60%.
После соответствующей обработки па поверхности
стекла образуется тонкий слой, отливающийся различ-
ными цветами — от желтого до фиолетового. Цвета
обусловлены интерференцией света в тонком слое, обла-
дающем иным коэффициентом преломления по сравне-
нию с исходным стеклом. Тонкий слой образуется следу-
14—1484
209
ющим образом: с поверхности стекла удаляют щелочи и
некоторые окислы, остается в основном окись кремния с
меньшим коэффициентом преломления. Из этого следу-
ет, что для цветовой обработки наиболее пригодны мяг-
кие стекла, с поверхности которых кислоты способны
вымывать максимальное количество щелочей с тем, что-
бы оставить очень тонкий слой окиси кремния. Выщела-
чиваемость окислов прямо пропорциональна их раство'
римости в воде. Ниже приведено количество раствори-
мых окислов, выраженное в г на 100 мл воды:
К2О—125
Na2O—80
ВаО—2,89
В2О3—2,45
СаО—0,126
РЬО—0,05
MgO—0,0006
ZnO—0,0002
Al2O3—0,00000
SiOo—0,00000
Приведенные данные показывают, какими окислами
надо обогащать стекло, чтобы оно легко поддавалось
воздействию кислоты и, наоборот, что стекло, содержа-
щее ZnO, А120з и SiO2, обладает химически стойкой по-
верхностью. На поверхности такого стекла трудно соз-
дать тонкий слой окиси кремния, особенно за короткое
время.
В результате образования па поверхности стекла
слоя окиси кремния поверхность исходного мягкого и
химически нестойкого стекла приобретает химическую
стойкость.
Если после выщелачивания стекло приобретает фио-
летовую окраску, то толщина слоя SiO2 составляет 74
длины волны. Красно-фиолетовый оттенок служит дока-
зательством того, что от спектра остались его красный
и фиолетовый края, т. е. было достигнуто полное погаше-
ние света в средней части спектра, отвечающей желто-
зеленому цвету. Стекло, покрытое тонким цветным сло-
ем, обладает пониженной отражательной способностью и
повышенной светопроницаемостью. Потери отражения
такого стекла в сравнении с листовым стеклом снижа-
ются приблизительно на 20—25%. Измерения показали,
что светопроницаемость стекла с тонким цветным слоем
составляет более 98%, а это практически означает, что
стекло отражает менее 2%, из которых определенная
часть приходится еще на поглощение стеклом.
Стеклоизделие почти не имеет собственной тени, па-
дающая тень также едва уловима. В упрощенном виде
210
данное явление можно объяснить тем, что стекло стано-
вится менее видимым. Прозрачное стекло с сильным
блеском хорошо заметно потому, что с увеличением бле-
ска стекла возрастает отражение света от его поверх-
ности, в результате уменьшается доля света, проходя-
щего через стекло, и тогда стекло дает более темную
тень.
Если по достижении красно-фиолетового цвета про-
должить выщелачивание стекла, то последовательно по-
являются цвета, образующие видимый спектр в следую-
щем порядке: желтый, красный и красно-фиолетовый.
Механическая прочность поверхности стекла существен-
но понижается, под действием кислоты опа заметно раз-
рушается и становится матовой.
На ход процесса выщелачивания влияют химический
состав стекла, вид кислоты, температура раствора, в то
время как влияние концентрации кислоты сравнительно
небольшое. Существенное значение имеет продолжитель-
ность действия раствора. Из кислот, как было установ-
лено проф. Е. Богуновским (промышленное училище
г. Пршерово), хорошо зарекомендовала себя хлоросвин-
цовистая кислота (Н2РЬС14).
Влияние температуры и продолжительности воздей-
ствия кислоты. Для данного вида кислоты наиболее
важными факторами являются температура и продол-
жительность процесса. С повышениехм температуры
очень быстро сокращается время, за которое образуется
интерференционный красно-фиолетовый слой. При испы-
таниях чехословацких оптических стекол было установ-
лено, что к особо химически стойким относятся стекла
кронглас и кронглас борный, у которых для образования
слоя требуется несколько часов при температуре 100° С
и 100%-ной концентрации кислоты. Наоборот, стекла тя-
желый кронглас, тяжелый борный кронглас и тяжелый
флинтглас являются нестойкими. Наименее стойкие
стекла выщелачиваются даже слабо подкисленной во-
дой. К ним относится тяжелый флинтглас. Состав опти-
ческих стекол приведен в табл. 10.
При выщелачивании чехословацких стекол 100%-ной
Н2РЬС14, имеющей температуру 80° С, были достигнуты
результаты, приведенные в табл. 11.
В табл. 12 дано время выщелачивания для средне-
стойких стекол, а в табл. 13 — плотность оптических
стекол.
14*
211
Таблица 10
Химический состав оптических стекол в %
Компоненты Стекла
TF 648/339 TF 673/322 F 620/333 BaF 589/486
SiOo 40,8 38,7 45,0 48,4
РЬО 51,2 55,6 45,2 14,2
Na<>O 1 4,4 4,8 — ,5
К2О 6,5 3,0 5,0 6-^
A.S2O3 — ,5 — ,5 — ,5 —,8
Ва2О3 — — — 1,2
ВаО — — — 20,5
Таблица 11
Время выщелачивания оптических стекол
• Цвет слоя Стехла
SE2 SE5
Желтый Красно-фиолетовый .... Синий Зеленый Радужный 15 мин 15 мин 30 сек, 15» 35 » 15 » 45 » 16 » 10 » 30 сек 1 мин 25 сек 2 » 50 » 14 » 17 »
Поверхность значительно повреждена — 23 мин
Таблица 12
Время выщелачивания среднестойких Стекол в минутах
Цвет слоя Стекла
BaF6 F3
Желтый 53 61
Фиолетовый 63 65
Сине-фиолетовый 82 84
Зеленый 100 105
Радужный 145 163
Поврежденная поверхность 174 184
212
Таблица 13
Плотность оптических стекол
Стекла Обозначения Плотность
SF2 TF 648/339 3,86
SF5 TF 673/322 4,07
F2 F 620/363 3,61
F3 F 613/370 3,54
F4 F 617/366 3,59
BaF6 BaF589/486 3,55
BaSFl BaTF 626/391 3,72
Примечание. Первая цифра означает коэффициент преломления
(TF = 1,648), вторая цифра — константу Аббе (TF=33,9),
Технологический режим
Хлоросвипцовистую кислоту приготовляют сле-
дующим образом: 37%-ную соляную кислоту доводят до
кипения и добавляют в нее хлористый свинец до тех пор,
пока он полностью не растворится. Раствор приобретает
золотистый оранжевый цвет. При разбавлении этой кис-
лоты на дне сосуда выделяются игольчатые кристаллы
хлористого свинца, а цвет меняется в светло-желтый.
Чаще всего кислоту применяют в следующих концентра-
циях (в %): 0,1; 1; 5; 10; 20 и 100.
Стекло, предназначенное для цветовой обработки,
тщательно очищают от пыли и ополаскивают 5%-ным
раствором едкого натра или едкого кали. Остатки жир-
ных загрязнений удаляют с поверхности при помощи
растворителей, например бензолом или эфиром. Затем
стекло ополаскивают водой и погружают в раствор НС1,
IINO3 или H2SO4.
Раствор хлористосвинцовистой кислоты готовят в
стеклянном сосуде, который обогревают на водяной ба-
не. Выделяющиеся пары кислоты попадают в холодиль-
ник, присоединенный к сосуду, и конденсируются. Кон-
денсат возвращается снова в сосуд.
Изделия предварительно подогревают в подсобной
водной ванне, подкисленной небольшим количеством
НС1. Предварительное подогревание необходимо для то-
го, чтобы изделия после погружения в теплую ванну не
потрескались под действием возникающих напряжений и
213
чтобы погружаемые изделия нс снизили температуру
раствора, что позволяет работать по определенному гра-
фику времени. В противном случае крупные изделия
охлаждали бы раствор до различной температуры. Изде-
лия помещают не на дно сосуда, а на специальные при-
способления, так как поднимающаяся со дна кислота ус-
коряет процесс на нижней поверхности предмета. Хоро-
шо зарекомендовала себя подставка простой конструк-
ции, состоящая из стеклянных палочек, которые выпол-
нены таким образом, чтобы изделия касались их только
в нескольких точках.
Весь технологический процесс необходимо вести в
хорошо проветриваемом помещении, лучше всего в вы-
тяжном шкафу, оснащенном хорошим вентилятором, так
как выделяющиеся пары ядовиты.
Контроль процесса по времени дополняется контро-
лем визуальным. Ванну с изделиями располагают так,
чтобы можн^ было наблюдать за отражением света от
поверхности изделия и тем самым за меняющимся цве-
товым оттенком. По достижении необходимого цветового
оттенка изделия извлекают из ванны и ополаскивают
дистиллированной водой.
Выбор стекла соответствующего химического состава
является одним из основных условий получения цветово-
го оттенка достаточной интенсивности и за определенное
время. Слабое окрашивание поверхности стеклянных из-
делий уменьшает видимость изделия до минимальной
степени и подчеркивает цветовое восприятие. Изделия
становятся как бы воздушными.
Применение
Слои с повышенной светопроницаемостью при-
меняют при отделке поверхности оптических стекол и
для украшения полого стекла и бижутерии.
4. ДЕКОРИРОВАНИЕ СТЕКЛА
ЦВЕТНЫМИ ПРОТРАВАМИ (ДИФФУЗИЯ)
Цветные протравы образуют особую группу спо-
собов облагораживания стекла, обычно причисляемых к
художественным, так как те и другие имеют одина-
ковый способ нанесения, т. е. при помощи кисти, распы-
лением или печатью, и аналогичный способ обжига.
214
Принципиальное различие заключается в том, что при
раскрашивании стекла на его поверхность наносят слой
чужеродного вещества, который при высокой температу-
ре соединяется с исходной поверхностью, остающейся
без существенных изменений. В случае же цветных про-
трав на поверхность стекла наносят суспензию, которая
содержит соли серебра или меди. При высокой темпера-
туре ионы этих металлов проникают в поверхностны?!
слой стекла с одновременным выходом ионов щелочных
металлов. Ионы серебра или меди окрашивают стекло и
на определенную глубину изменяют его химический
состав.
Обмен ионов на поверхности стекла следующий:
Na - силикат + Ag+ = Ag - силикат 4- Na+;
2Na -силикат 4- Cu++ = Си - силикат 4- 2Na+.
Исходную суспензию после обжига смывают вместе с
остатками этих металлов и продуктами ионообменной
реакции, таким образом на исходной поверхности не ос-
тается никакого нового слоя. Исходное стекло окрашива-
ется вследствие проникания, т. е. диффузии, ионов сереб-
ра или меди. Толщина окрашенного слоя определяется
глубиной, на которую проникают ионы металлов. У крас-
ной протравы ионы проникают на глубину, в несколько
раз превышающую толщину красного поверхностного
слоя. Ионы серебра также восстанавливаются в стекле.
Химический состав стекла, среда в обжиговой печи, про-
должительность обжига и уровень температуры оказыва-
ют влияние на окрашивание поверхностного слоя стекла.
Процесс нанесения протрав называется лессировани-
ем, а смеси, содержащие соли меди или серебра,— лесси-
рующими смесями. Подобное облагораживание металлов
называется цементацией. В процессе цементации некото-
рые элементы или вещества проникают в поверхность
металла и придают ему новые свойства. Иногда понятие
«цементация» означает облагораживание стекла цветны-
ми протравами.
У стекла поверхностный слой, образованный диффу-
зией серебра или меди, также обладает улучшенными
свойствами. Например, существенно улучшается хими-
ческая стойкость. Это объясняется тем, что ионы натрия,
которые легко вымываются и поэтому являются причиной
215
плохой химической стойкости стекла, заменяются в про-
цессе лессирования ионами металлов.
Стекло, обработанное цветными протравами, нельзя
сравнивать с раскрашенным стеклом по внешнему виду.
Первое обладает естественным блеском и прозрачным
цветом. Кроме того, такая поверхность обладает лучшей
химической стойкостью в отличие от раскрашенного
стекла, так как краски всегда менее химически стойки.
Раньше протравы носили названия по цветам: жел-
тые, красные и черные; под желтой подразумевали про-
траву, образованную солями серебра, под двумя осталь-
ными — соли меди. В настоящее время, когда при помо-
щи как солей серебра, так и солей меди получено много
других цветов, протравы нельзя называть по полученно-
му цвету. Теперь протравы называют по металлу, кото-
рый дает соответствующий цвет, а именно, серебряная
протрава (желтая, коричневая, красно-коричневая, фио-
летовая, синяя) и медная протрава (желтая, оранжевая,
зеленая, черная, красная).
Серебряная протрава
Серебряная протрава, которую раньше называли
серебряной желтью, известна со времен раннего средне-
вековья. Художники украшали ею окна храмов уже в
XI в. В XVIII в. о серебряной желтой протраве упомина-
ется в книге Кункеля «Ars vitraria». В начале XIX в. се-
ребряной протравой занимается Бедржих Эгерманн из
Полевска под Новым Бором и внедряет ее в промышлен-
ное производство. Ее применяли и иногда применяют
сейчас в производстве художественного стекла вместо
транспарантных красок.
Воспроизводимость процесса и его своеобразие были
всегда предметом многочисленных исследований. По-
следние касались главным образом условий диссоциации
солей серебра, обмена ионов щелочных металлов на
ионы серебра, диффузии, иногда на большую глубину,
дающей различные оттенки, и интенсивности окрашива-
ния поверхности стекла. Было также проверено, что по-
верхность стекла, окрашенную серебром в красно-желтый
цвет, можно получить только методом лессирования, так
как окрасить всю прозрачную стекломассу серебром в
процессе варки не удалось. Частицы серебра не растворя-
ются и стекло поэтому не окрашивается, а становится
216
мутным. В экспериментах, при которых сваренное и окра-
шенное серебром стекло резко охлаждалось методом
фриттования, стекло оставалось прозрачным.
В процессе лессирования при повышенной температу-
ре происходит обмен катионов между стеклом и лесси-
рующей смесью. В стекло проникают ионы серебра, а из
стекла уходит такое же число ионов щелочных металлов.
Возможность обмена обусловлена почти одинаковыми
размерами ионов. Радиус Ag+ равен 1,13 А, радиус Na+—
о
0,98 А. Ионы серебра проникают с поверхности на опре-
деленную глубину. В стекле иногда содержатся восста-
новители, которые восстанавливают ионы серебра в ней-
тральные атомы серебра. Затем атомы серебра собирают-
ся в кристаллы коллоидных размеров. Величина этих
кристаллов и обусловливает цвет протравы. Было дока-
зано, что абсорбционная кривая лессированного стекла и
абсорбционная кривая серебряных гидрозолей тождест-
венны. Это является также доказательством зависимости
цвета протравы от величины частиц серебра. Следова-
тельно, вещества, которые способны в стекле оказывать
влияние на величину этих частиц, определяют цвет про-
травы. В принципе можно сказать, что мягкие стекла об-
разуют мелкие кристаллы, для которых характерно жел-
тое окрашивание; твердые стекла образуют крупные кри-
сталлы, для которых характерно красное и фиолетовое
окрашивание. Таким образом, при помощи серебряной
протравы можно получить светло-желтый, темпо-желтый,
коричневый, красно-коричневый, фиолетовый и, в послед-
нее время, синий цвет.
На окрашивание и его интенсивность, т. е. на величи-
ну кристаллов, влияют: виды и количество восстанови-
тельных веществ в стекле и его вязкость, химическая
стойкость соединений серебра, концентрация серебра в
лессирующей смеси, температура обжига и продолжи-
тельность обжига при максимальной температуре.
Влияние состава стекла
Наибольшее влияние оказывают не главные ком-
поненты стекла, а некоторые добавки в малых дозах и
окислительно-восстановительные условия в стекле. Повы-
шению интенсивности способствуют восстановительные
условия, обусловленные присутствием закиси железа,
217
мышьяковистого и сурьмянистого ангидридов. Наиболее
выгодными являются компоненты с низкой окислитель-
ной степенью, так как они обладают наивысшей восста-
новительной способностью. Например, цветное топазовое
стекло с содержанием органических веществ в шихте и
соединений железа, или стекло, содержащее закись же-
леза и добавку винного камня, который удерживает же-
лезо в низкой окислительной степени, или желть с содер-
жанием органических добавок в шихте дают более темные
цвета.
Соотношение охры и AgCO3 1 : 3, продолжительность
обжига 2 ч и температура 600° С.
Определенным преимуществом обладают стекла, сва-
ренные из загрязненного сырья с содержанием железа и
особенно загрязненного песка. Протравы на стекле, сва-
ренном из чистого сырья, более светлые. При этом важ-
ную роль играет соотношение закиси и окиси железа в
стекле; их ,равновесие в процессе варки стекла зависит
от состава стекла, температуры и среды печи.
Количество железа ограничивают, если лессирован-
ное стекло должно приобретать цвет горного хрусталя.
В таком случае выгодна добавка сурьмянистого ангидри-
да, который оказывает наибольшее влияние на интенсив-
ность окрашивания (табл. 14).
Таблица 14
Влияние возрастающего содержания 5Ь20з
Компоненты Состав стекла
1 2 3
S1O2 71 71 71
СаО 12 11 10
Na2O 17 17 17
Sb2O3 •— 1 2
Цвет Светло-желтый Желтый Темно-желтый
Сурьмянистый ангидрид как более сильный восстано-
витель по сравнению с мышьяковистым ангидридом в ко-
личестве 1—3% в стекле является причиной красно-ко-
ричневого окрашивания. Окись алюминия в количестве
1—5% сдвигает цвет свинцовоборного стекла через фио-
летовый к синему; при этом восстановительная среда
нежелательна вследствие содержания в стекле окиси
218
свинца. Окись бора и окись лития также повышают ин-
тенсивность и изменяют оттенок.
Серебряную протраву можно наносить на стекла раз-
личного состава, например на стекло листовое, зеркаль-
ное, свинцовое и на чешский хрусталь. При этом одина-
ковая лессирующая смесь дает различные цвета.
Состав лессирующей смеси
Соль серебра смешивают с индифферентным ве-
ществом, не участвующим в реакции. В качестве индиф-
ферентного вещества применяют охру желтую нежже-
ную, охру красную жженую, окись железа, глину, као-
лин или сернокислый барий. Добавка сульфида железа
FeS в качестве индифферентного вещества благоприятно
влияет на процесс. Будучи веществом мало стабильным,
FeS переходит в Fe2O3, т. е. действует как восстановитель
и вследствие этого усиливает окрашивание. Если индиф-
ферентное вещество должно быть особенно мелкозерни-
стым, то применяют вещества, осажденные химическим
путем, как, например, BaSCX.
К этой смеси добавляют воду, терпентинное масло или
спирт. Образуется кашеобразная суспензия, которую на-
носят на стекло. Следует упомянуть о влиянии даммаро-
вого лака, если суспензия приготовлена па скипидаре.
Даммаровый лак в процессе обжига протравы дает про-
дукты, которые, обладая восстановительными свойства-
ми, оказывают благоприятное воздействие на интенсив-
ность окрашивания. В водной суспензии подобное воз-
действие оказывают добавки крахмала, клея или других
сгораемых веществ.
Концентрация серебра не имеет решающего значе-
ния; большое значение имеет вид соединения и его вос-
станавливаемость. Из солей серебра используются окись
серебра Ag2O, углекислое серебро Ag2CO3, хлористое се-
ребро AgCI, азотное серебро AgNO3, сернистое се-
ребро Ag2S. Соли серебра, как и все соли дорогих метал-
лов, нестойкие и легко разлагаются. Из солей серебра
наиболее стойкое сернистое серебро. Окись серебра дает
окраску при самой низкой температуре обжига. Наибо-
лее выгодно применять углекислое серебро в соотноше-
нии 1 : 3, а также хлористое серебро в соотношении 1 : 5.
Соотношение солей серебра и охры колеблется от 1 : 10
до 1 : 1, оптимальное соотношение 1 : 5. При высокой кон-
219
центрации серебра 1 : 1 лессирующая смесь легко сплав-
ляется со стеклом. При замене соединений серебра не-
обходимо иметь в виду его различное содержание в раз-
ных солях.
Из лессирующей смеси в поверхность стекла перехо-
дит незначительная часть серебра, остальное остается в
смеси. При концентрации 1 : 5 в стекло переходит в сред-
нем около 10% Ag, и, следовательно, около 90% Ag оста-
ется в смеси. Отработанную смесь смывают и снова ис-
пользуют с добавкой свежей смеси. В лессированной по-
верхности концентрация серебра достигает 1% в пересче-
те на состав стекла.
Лессирующая смесь должна быть мелкой и гомоген-
ной, поэтому ее надо тщательно измельчить или расте-
реть. Присутствующие зерна, например песка, образуют
вокруг себя места с повышенной концентрацией серебра
и дают отличное окрашивание. Такие смеси можно пред-
намеренно использовать в декоративных целях.
Некоторые добавки в лессирующей смеси оказывают
благоприятное влияние на процесс лессирования. При
добавках BaSO4 титанового ангидрида TiO2, пиролюзита
и окислов железа окраска протравы достаточно интен-
сивна даже при уменьшенной дозе соли серебра. Добав-
ка сернокислого лития Li2SO4 приводит к образованию
на первой фазе литиевого стекла вследствие замены Na+
и К+ на Li+, так как меньшие по размерам ионы лития
легче проникают в стекло. Возникшее литиевое стекло
лессируется лучше.
Однако в большинстве случаев необходимо опытным
путем определить для каждого сорта стекла оптимапь-
ный состав лессирующей смеси.
Температура обжига
и продолжительность выдержки
Интенсивность окрашивания возрастает с повы-
шением температуры, верхний предел которой ограничен,
однако, температурой деформации стекла. Окраска из-
меняется в зависимости от продолжительности обжига,
особенно при максимальной температуре, так как с по-
вышением температуры скорость диффузии ионов увели-
чивается. Ограничение уровня температуры, необходимое
вследствие опасности деформации стекла, компенсирует-
ся большой выдержкой, достигающей 2 ч. При высоких
220
температурах повышается также скорость роста колло
идных частиц сереора, вследствие чего окрашивание сме
щается в сторону красного.
Химическая стойкость
В процессе лессирования образуется поверхност-
ный слои, окрашенный в желтый цвет и обладающий зна-
чительной химической стойкостью и повышенной механи-
ческой прочностью. Химическая устойчивость поверхно-
сти менее стойких стекол повышается на два гидролити-
ческих класса в сравнении с применяемым исходным
стеклом. Это можно наблюдать на примере средневеко-
вых стекол. Лессированные участки остались невредимы-
ми или слегка поврежденными под действием атмосфер-
ных факторов. Нелессированные места разрушены в зна-
чительной степени. 'J
Глубина диффузии
Глубина проникания Ag+ в стекло обусловлена
его составом. У мягких, легкоплавких стекот она больше
у стекол твердых —меньше. Обычно глубина диффузий
колеблется от 0,15 до 0,23 мм, однако может быть и
меньше. Большая глубина, свыше 0,23 мм не является
типичной. ’
К проверке данных о толщине диффузпопных слоев
у нас приступили потому, что уже макроскопические на-
блюдения и испытания показали, что толщина протравы
на некоторых стеклах во много раз больше чем это дол-
жно быть по данным, приводимым в мировой литературе
В литературе также приводятся сведения об уветичении
толщины слоя при заданной температуре в зависимости
от времени. Ф. Салакварда приводит
в зависимости от выдержки:
60 мин.............,
90 ».................
180 »................
толщину протравы
0,037 мм
0,098 »
0,317 »
Толщина протравы после выдержки в течение 3 ч при-
близительно в 9 раз превышает толщину пвотоавы посте
1 «выдержки. X. Тобер в работе,' J
в 1961 г. о красном лессировании стекла соединениями
серебра, нашел, что глубина серебряной протравы на спе-
циальном стекле колеблется от 10 до 100 ик
221
Сульфидные стекла, как, например, типа топаз или
янтарь, при лессировании серебром окрашиваются в тем-
но-рубиновый цвет, при этом толщина слоя, измеренная
при помощи микроскопа, превышает 0,25 мм. Измерения
по поперечному сечению стекла осложняются тем, что ин-
тенсивность окрашивания по мере углубления последо-
вательно снижается и плавно переходит в бесцветное
стекло.
При исследовании контуров следует отметить, что края
цветных рисунков не имеют четких границ. Расплывча-
тые очертания говорят о том, что лессирующий процесс
идет не только в глубину, но и в стороны. Неоднократные
измерения показали, что глубина кромки, окаймляющей
края лессированной поверхности, даже превышает глуби-
ну протравы. Это следует из того, что ионы серебра бы-
стрее диффундируют в верхние слои, в том числе и в сто-
роны, чем в более глубокие слои. Это явление наблюда-
лось у толстостенных изделий. Вследствие низкой тепло-
проводности стекла его поверхность при нагревании теп-
лее внутренних слоев стекла. Кроме того, тепло должно
проходить через слой лессирующей смеси, в то время как
около лессирующего покрытия тепло проникает в стекло
свободно, без препятствий. При более высокой темпера-
туре на поверхности стекла, превышающей температуру
внутренних слоев и температуру стекла под лессирующим
покрытием, процесс лессирования протекает быстрее и
на большее расстояние, так как скорость диффузии ио-
нов серебра прямо пропорциональна температуре.
Интенсивность окрашивания изменяется в зависимо-
сти от глубины диффузии. При последовательном трав-
лении фтористоводородной кислотой стекол, окрашен-
ных сульфидами, были получены пять и более цветовых
тонов, как и при травлении накладного стекла. Подоб-
ных эффектов можно достигнуть гравированием или по-
лированием.
Скорость диффузии можно в значительной степени
повысить, если вести процесс при температуре, сущест-
венно превышающей температуру размягчения стекла.
В процессе нагревания должен быть нагрет только по-
верхностный слой, что не приводит к деформации из-
делия.
Весь процесс лессирования складывается из следу-
ющих операций. Сначала на поверхность стекла наносят
лессирующую смесь, основным компонентом которой яв-
222
ляется хлористое серебро.
Покрытые изделия помеща-
ют в электростатическое по-
ле, образованное током вы-
сокой частоты. За короткий
промежуток времени смесь,
содержащая хлористое сере-
бро и обладающая электро-
проводностью, нагревается.
В результате нагревания до
высокой температуры хлори-
стое серебро разлагается и
ионы серебра проникают в
поверхность стекла и окра-
шивают его. При этом наг-
ревается только тонкий слой
стекла под лессирующей
смесью. Таким способом на-
носят деления на калибрую-
щие сосуды, термометры и
другое техническое стекло.
Протрава
и неоднородность
стекла
В 1820 г., лессируя
стекло серебряной протра-
вой, Эгермани получил жел-
тую окраску поверхности
стекла. Он испытывал также
соединения других метал-
лов, в частности, применил
медный купорос и смесь обе-
их протрав с добавкой сое-
динений других металлов.
Эти смеси он испытывал на
всех стеклах, производив-
шихся в то время, и получил
стекло (приблизительно в
Рис. 102. Л птиалиновое стек-
ло. На графине хорошо разли-
чимы свили, показывающие
движение стекломассы в ходе
набора и формования (фото
М. Мюллера)
1828 г.), имитирующее драгоценные камни, которое было
названо литиалином (рис. 102).
Ст. Бахтику удалось точно воспроизвести не только
разноцветное полосатое окрашивание на поверхности
стекла, но и получить различную окраску на шлифован-
223
Рис. 103. Фотограмма стекла, негомогенность которого выявлена
процессом леосирования и выражена в виде свилей различных цве-
товых оттенков (фотобумага была наложена на внешнюю сторону
изделия и освещена изнутри)
ных поверхностях в более глубоких слоях стенки изделия.
Для контроля изделия сравнивали с весьма многочис-
ленными образцами литиалина Пражского художествен-
но-промышленного музея.
Было доказано, что цветные полосы являются усиле-
нием и цветовым выражением полос и свилей в стекле,
обусловленных небольшими перепадами в его химиче-
ском составе. Эти перепады обычно недоступны невоору-
женному глазу. Их нельзя определить обычными спосо-
бами. Полосы стекла, имеющие различный химический
состав, обладают различной способностью принимать ио-
ны серебра и меди, которые проникают в стекло в процес-
се лессирования. Стеклодувы издавна хорошо знают, что
вызывает основные дефекты, т. е. свилистость и неравно-
мерность распределения красной протравы, подтвержде-
нием чего является тщательная сортировка боя, для то-
го чтобы в горшок при варке стекла для красной про-
травы не попадай бой иного или подобного состава;
в противном случае это вызывало нежелательную свили-
стость.
Медная протрава также дает свили и даже такие, ко-
торые до сих пор невозможно было определить оптиче-
224
ским или каким-либо иным методом и установить их про-
исхождение.
Лессируя стекла прозрачные и непрозрачные, можно
определить дефекты процесса стекловарения, вызыва-
емые огнеупорами или возникающие в процессе ручного
или машинного формования изделий, проследить про-
цесс переработки и перемещения стекломассы при вы-
дувке, прессовании, вытягивании и т. д. Дефекты и из-
менения можно наблюдать на шлифованных сечениях
или на фотограммах, снятых со стекла методом прямой
фотопечати (рис. 103), на которых фиксируются фигу-
ры, проявленные процессом лессирования.
Применение
Первоначально серебряную протраву применяли
в декоративных целях. Позже вследствие ее особых
свойств, особенно высокой химической стойкости, нача-
ли применять в производстве технического стекла, а
именно, для нанесения делений на лабораторное и меди-
цинское стекло (например, шприцы). Серебряную про-
траву применяют также для маркировки электрических
лампочек. Это стало возможным главным образом бла-
годаря внедрению шелкотрафаретной печати. Протрава
в этом случае заменяет травленые линии.
В свое время в оптике большой интерес представляли
лессированные фотографические фильтры. Желтый цвет
постепенно переходил в бесцветное стекло, и поэтому, на-
пример в пейзажной фотографии, желтый цвет протравы
заглушал цвет неба и позволял заснять пейзаж при той
же экспозиции.
В производстве художественного стекла особых эф-
фектов можно достигнуть шлифованием и последующим
лессированием накладного стекла, обладающего различ-
ной способностью принимать протраву.
Определенный интерес представляют комбинации
протравы с цветными стеклами. Протрава в сочетании с
синим стеклом дает зеленый цвет, переходящий в жел-
тый или синий в зависимости от толщины стекла.
Медная протрава
Медная протрава образует на поверхности стек-
ла прозрачный слой, окрашенный в сочный рубиново-
15—1484
225
красный цвет. Согласно существующим теориям красный
цвет поверхностного слоя обусловлен коллоидной фор-
мой меди с величиной частиц в 50 ммк. Однако в послед-
нее время вновь появились работы (индийские авторы),
в которых утверждается, что причиной красного цвета яв-
ляется не элементарная медь, а красная закись меди.
Красный слой образуется:
1) в результате обменной реакции в поверхностном
слое стекла, при которой ионы щелочных металлов в стек-
ле заменяются ионами меди из лессирующей смеси;
2) диффузией ионов меди в стекло при повышенной
температуре;
3) восстановлением большей части ионов меди Си++
и Сп+ в металлическую медь;
4) скоплением распыленных частиц при повышенной
температуре в частицы коллоидных размеров, вследствие
чего стекло окрашивается в красный цвет.
Лессирующая смесь в основном состоит из глины и
сернокислой меди в таком соотношении, чтобы были га-
рантированы диффузия и оптимальный ионообмен. Диф-
фузия протекает при первом обжиге, в результате чего
поверхность стекла окрашивается в желто-зеленый цвет.
В процессе второго восстановительного обжига диффун-
дированные ионы меди восстанавливаются в Си+ и, ча-
стично, в металлическую медь. При третьем обжиге
в условиях повышенной температуры медь собирается
в частички коллоидных размеров.
При обычных условиях поверхностный слой протравы
устойчив по отношению ко всем химикатам, кроме горя-
чих растворов щелочей. Слой протравы более устойчив по
отношению к фтористоводородной кислоте по сравнению
с исходным стеклом. Кроме химической стойкости про-
трава повышает механическую прочность стекла.
Для медной протравы характерен исключительно топ-
кий слой. Он настолько тонкий, что даже при незначи-
тельном повреждении поверхности тотчас появляется ни-
жележащий слой бесцветного стекла. Незначительными
царапинами определяют вид цветного слоя на стекле.
Медная протрава дороже серебряной, хотя в этом
случае сырьем является более дешевый медный купорос,
чем соли серебра. Цену повышает трехкратный обжиг,
который соответственно в 3 раза увеличивает расход
электрической энергии. При трехкратном обжиге расхо-
ды, связанные с манипуляцией изделиями, также выше.
226
Обжиг в лерах невозможен вследствие высоких требо-
ваний к герметизации процесса восстановления. Если
протраву изготовляют в небольшом масштабе, то обжи-
гать ее можно в два приема, для чего печь после восста-
новительного обжига проветривают и вновь вклю-
чают.
После второго восстановительного обжига медной
протравы стекло, рассматриваемое в отраженном свете,
имеет черный цвет, а в проходящем свете — темно-зеле-
ный. Эту переходную форму красной протравы начали
применять приблизительно после 1914 г. и называли ее
благородной художественной чернью.
Производство черной протравы отличается от произ-
водства красной протравы тем, что второй обжиг проте-
кает при высоких температурах с большей продолжи-
тельностью обжига. Необходимо внимательно следить за
тем, чтобы при охлаждении в печь не проникал воздух.
При несоблюдении этих условий образуется только тем-
но-красная протрава.
Черная протрава окрашивает поверхность в черный
цвет, обладающий бархатным отливом, который не уда-
ется получить никакими художественными красками.
Восстановительные протравы и литиалин
Общей для всех восстановительных протрав яв-
ляется реакция восстановления солей серебра, меди и
других соединений, из которых наиболее часто применя-
ются соединения висмута. Соли перечисленных металлов
восстанавливаются непосредственно на поверхности стек-
лом, специально сваренным для этих целей, или процесс
восстановления протекает при обжиге изделий.
Восстановительные протравы обладают широкой гам-
мой цветов. Имеются различные сорта протрав серых,
коричневых, ярко-красных, желтых, синих, зеленых, ро-
зовых с золотистым оттенком, оранжевых цветов. В за-
висимости от состава лессирующей смеси, соотношения
солей Си и Ag, добавок и разбавителей, способа нанесе-
ния, температуры обжига и продолжительности обжига
можно получить на одном и том же сорте стекла нанесе-
нием одной и той же смеси различные цветовые оттенки.
Лессирующие смеси наносят всеми способами —от про-
стейших до комбинированных, когда на поверхность из-
делия последовательно наносят несколько сортов смесей.
15*
227
К лессирующим смесям иногда добавляют крупнозерни-
стый неактивный материал. Изделия обливают смесью,
после чего постукиванием, вращением, стряхиванием или
вибрацией достигается новое распределение смеси по по-
верхности изделия. Протравы обжигают в один или не-
сколько приемов, когда поверхность сосуда перед каж-
дым последующим обжигом покрывают иной лессирую-
щей смесью. Лессированные предметы дополнительно по-
лируют механическим способом, иногда их поверхность
травят или матируют, чтобы достигнуть вида природных
камней.
Восстановительные протравы бывают как прозрачны-
ми, транспарентными, так и непрозрачными. Вполне по-
нятно, что на прозрачном стекле протравы рассматрива-
ются в свете проходящем и отраженном, в то время как
на непрозрачном, интенсивно окрашенном или помутнев-
шем стекле протравы рассматриваются только в отра-
женном свете*
Отдельные изделия часто имеют различные цвета и
оттенки (например, одно изделие окрашено в зеленый, а
другое в яркий голубой цвет), хотя изделия изготавли-
вали одинаковым способом. Этот дефект, можно исклю-
чить, если соблюдать одинаковый технологический режим
для всех изделий.
Литиалины, изготовленные в 1828—1840 гг., являют-
ся первыми восстановительными протравами. Эгерманн
применил стекла, обладающие восстановительными свой-
ствами, и стекла, недостаточно проваренные, т. е. него-
могенные. Лессирующую смесь наносили на изделие
кистью по возможности ровным слоем. Разноцветные по-
лосы возникали вследствие различной восстановительной
способности негомогенпого стекла. Эгерманн использо-
вал также различные восстановительные способности
внешней и шлифованной поверхности, т. е. нижних слоев,
обработанных на различную глубину (см. рис. 102).
Кристаллическая протрава (рис, 104)
Чтобы определить, как действуют на стекло от-
дельные компоненты лессирующей смеси, изделие по-
крывали только медным купоросом. Для этого готовили
насыщенный раствор медного купороса при температуре
точки кипения. К раствору добавляли декстрин для сни-
жения поверхностного натяжения при нанесении раство-
228
ра на стекло, а также для
повышения адгезии к сте-
клу и прочности слоя.
Раствор наносили ки-
стью, или изделия облива-
ли раствором, или погру-
жали в него на некоторое
время. При охлаждении
из насыщенного раствора
выкристаллизовывались
кристаллы медного купо-
роса. Уже после первого
обжига на стекле возни-
кал узор матовых кристал-
лов, которые обладали
слабым желтым или зеле-
новатым оттенком, что
можно было определить
только тщательным осмо-
тром. Поверхность стекла
разрушалась в глубину.
Автор проследил раз-
рушение поверхности при
помощи микроскопа, для
Рис. 104. Кристаллическая про-
трава
чего поверхность стекла с оттиском кристаллов покрыл
в вакууме тонким слоем алюминия и затем фотографи-
ровал поверхность в падающем боковом свете так, что
на микроснимке были освещены только наиболее сильно
разрушенные места поверхности стекла.
Белые цветы, подобные инею, после третьего обжига
становятся розовыми и представляют собой совершенные
оттиски плоских кристаллов медного купороса.
Процесс был разработан не только для красной про-
травы, но и для желтой, а также для комбинации про-
трав
Старое серебро
Хлорид серебра, который для изготовления жел-
той протравы получают обычно действием раствора хло-
ристого натрия на азотнокислое серебро по уравнению
1 Чехословацкий патент № 89963, действующий от 3 февраля
1958 г„ инж. Ст. Бахтин.
229-
AgNO3 + NaCl = AgCl-l-NaNOs, является также хорошим
флюсом с точкой плавления 455° С. Это и является одной
из главных причин, почему к смеси на желтую протраву
добавляют жженую охру. В процессе обжига охра теря-
ет коллоидную структуру и, вследствие этого, плавится
при более высокой температуре. Хлорид серебра с неж-
женой охрой в процессе обжига приплавляется к стеклу.
Это явление было соответствующим образом использова-
но в целях получения так называемого старого серебра.
Бахтин приготовил лессирующую смесь для желтой про-
травы из нежженой желтой охры и хлорида серебра в со-
отношениях от 2 : I до 1 : 1 и выше, обжиг которой вел-
ся обычным для желтой протравы способом. После об-
жига на поверхности оставалась приставленная к стек-
лу шлакообразная серая, местами даже черная масса.
Шлакообразный нанос окаймлялся гладкой полоской
шириной в 0,5 мм, обладающей металлическим блеском
и электропроводностью. Серебряная полоска окаймля-
лась с внешней стороны полосой в 1—1,5 .пл/, лессиро-
ванной в желтый цвет.
Иногда применяют рельефный метод нанесения лес-
сирующей смеси на поверхности изделия. Поверхность
после обжига полируют агатом, гематитом или щеткой,
изготовленной из стекловолокна. В результате на поверх-
ности получают блестящее серебро, контрастирующее с
более глубокими неполированными темными местами.
Изображения, получаемые фотографическим путем.
При помощи особого фотохимического процесса из лес-
сирующей смеси получают изображения. На поверхность
стекла наносят слой с содержанием галоидных солей се-
ребра, обладающих высокой светочувствительностью.
Как и в процессе фотографирования, в этом слое после
освещения возникает скрытое изображение. Последнее
вызвано тем, что на освещенных местах восстанавлива-
ется серебро в количествах, прямо пропорциональных си-
ле света, прошедшего через негатив. После этого изделие,
содержащее восстановленное серебро, обжигают. Изде-
лие более интенсивно окрашивается в присутствии 25%
сернистого ангидрида в среде печи. Сернистый ангидрид
можно заменить сернокислым закисным железом, серно-
кислым окисным железом или сернокислым алюминием,
наносимым на изделие в виде дополнительного слоя. Как
и в процессе лессирования, серебро диффундирует в стек-
ло и окрашивает его.
230
Нанесение лессирующих смесей
Способ нанесения определяется функцией протра-
вы и размерами поверхности, предназначаемой для по-
крытия.
Для равномерного нанесения смеси по всей поверхно-
сти стекла применяют широкую кисть. При этом симмет-
ричные изделия ставят на вращающийся поворотный
круг.
Протрава оригинальной структуры возникает в том
случае, если лессирующую смесь разбрызгивать пульве-
ризатором. Кроме обычных, равномерно нанесенных
слоев можно получать протраву с плавным переходом
от самых светлых до предельно интенсивных оттенков.
Более грубую структуру получают путем нанесения
щеткой смеси через силоновую сетку. Поверхность стек-
ла покрывается цветными точками, которые с определен-
ного расстояния дают равномерный цветовой оттенок,
что напоминает технику акватинтового зерна, применя-
емого в графике.
Особенно сложно наносить смесь тогда, когда про-
трава должна покрывать определенный ограниченный
участок, и особенно в том случае, когда покрытие долж-
но быть не равномерным, а рельефным, чтобы протрава
после обжига обладала цветовыми переходами. Этот про-
цесс дает лучшие результаты, если применять стекло, об-
ладающее повышенной способностью давать в процессе
лессирования интенсивные цвета. В этих случаях при-
меняют метод обычной художественной тушевки. Осо-
бенно эффективна фигурная живопись. Покрытие можно
также стирать мокрой кистью и тем самым вымывать со-
ли из лессирующей смеси.
Большие возможности существуют для нанесения
смесей восстановительных протрав, называемых также
дымовыми протравами. В этих случаях лессирующую
смесь наоборот наносят неравномерно, чтобы после об-
жига получить разноцветную поверхность. С этой целью
используются также различные добавки. Смесь в раз-
личной консистенции наносят неравномерно кистью.
Если изделие постукивать, то на его поверхности образу-
ются неравномерные сгустки. Если к лессирующей смеси
добавить грубозернистый материал, то вокруг более
крупных зерен возникает более толстый слой смеси. Гру-
бозернистый материал не должен реагировать с компо-
231
лентами лессирующей смеси. Хорошо зарекомендовали
себя также округленные зерна искусственного корунда
или плоские кристаллы карбида кремния. При резком
вращении предмета крупные частицы образуют попереч-
ный слой. В результате сильного постукивания частицы
покрытия группируются в форме чешуи. Протраву можно
также применять в виде шлама, который наливают на
поверхность изделия.
После обжига эти протравы напоминают такие при-
родные камни, как, например, малахит или азурит.
Слой лессирующей смеси, свеженанесенный или отча-
сти подсохший, можно царапать иглой, деревом, твердой
резиной пли гребенкой, вследствие чего на темном фоне
выделяются белые прозрачные полосы.
Для нанесения лессирующей смеси способом репро-
дукции применяют метод шелкотрафарстной печати (сет-
ки из неметаллических волокон). Методом прямой шел-
котрафаретной печати или методом декалькомании про-
траву наносят на калиброванную посуду, инъекционные
шприцы и ампулы для инъекционных растворов. Такая
печать не стирается и отличается высокой химической
стойкостью.
Применяют также печать при помощи стальных пла-
стинок, графленых или цинковых клише по методу на-
пыления. По бумаге или непосредственно по стеклу пе-
чатают только смесью вяжущих веществ и разбавителей
с добавкой органических красителей, чтобы печать хоро-
шо выделялась на поверхности стекла. Затем печать за-
пыляют порошком сухой концентрированной лессирую-
щей смеси.
Защитные покрытия
Защитные слои, нанесенные на поверхность стек-
ла, препятствуют в процессе обжига доступу солей сереб-
ра или меди к стеклу. После обжига стекло под защит-
ными слоями остается бесцветным или такого цвета, ко-
торым обладало исходное стекло.
Для медной протравы применяют смесь сажи с дам-
маровым лаком, разбавленную скипидаром. Для желтой
серебряной протравы была разработана смесь, сущест-
венным компонентом которой являются растворимые со-
ли щелочных металлов. При этом можно предполагать,
232
что происходит обмен ионов щелочных металлов на ио-
ны серебра, содержащиеся в лессирующей смеси.
Для разбавителей защитных покрытий существует
основное правило, согласно которому лессирующую
смесь, которая разбавлена водой, необходимо наносить
на слой, нерастворимый в воде, т. е. лессирующую смесь
для медной протравы наносят на защитный слой, разбав-
ленный скипидаром с добавкой даммарового лака. На-
оборот, лессирующую смесь, которая разбавлена скипи-
даром, например смесь для серебряной протравы, необ-
ходимо наносить только на слой, растворимый в воде.
Были также испытаны различные комбинации, как,
например, для красной протравы смесь сажи с глиной
в соотношении 1:1с добавкой скипидара и даммарового
лака.
Защитные покрытия чаще всего наносят кистью. От
медной протравы стекло можно защищать слоем, кото-
рый наносят в виде пасты методом печати со стальных
пластин. Узор, нанесенный печатью, после высыхания по-
крывают лессирующей смесью. Уже после первого обжи-
га узор становится бесцветным на цветном фоне. Таким
способом можно печатать как узор, так и промежутки
между ним. Узор становится соответственно красным пли
черным на бесцветном фоне или, наоборот, бесцветным
на цветном фоне.
Защитные покрытия для медной протравы могут еще
содержать соли серебра. Так возникает комбинация с се-
ребряной протравой. Для штриховых рисунков это смесь
сажи с хлористым серебром в соотношении 3:2с добав-
кой скипидара и даммарового лака.
Комбинация протрав
Из взаимных комбинаций протрав хорошо уда-
ется сочетание красной и желтой протрав. Смесь с со-
держанием солей серебра для желтой протравы наносят
перед третьим обжигом медной протравы. Комбинация
красной протравы с красками или золотом в большинст-
ве случаев практически неосуществима, так как на крас-
ки и на золото отрицательно воздействует окислительно-
восстановительная реакция. Процесс обжига комбинации
позолоты с красной протравой необходимо вести при до-
вольно низкой температуре и только при замедленном
процессе восстановления, в результате чего образуется
233
недостаточно темная протрава. Обычно обжиг золота
совмещают с третьим обжигом протравы. Транспарант-
ная краска, нанесенная па красную или иную медную
протраву, прозрачна, так как опа растворяет тонкий слой
стекла с содержанием меди, на который такая краска
действует как флюс.
Сочетание протрав с транспарантными красками при-
водит во многих случаях к замене последних протравами.
Обычно протравы имеют совершенно гладкую ровную
поверхность, в то время как для красок характерна не-
значительная рельефность слоя. Иногда довольно труд-
но отличать люстры от протрав. Однако у красной про-
травы даже при незначительном повреждении виден ни-
жележащий слой бесцветного стекла.
Протравы можно сочетать со всеми механическими
и химическими способами обработки стекла. Протравы
можно наносить, например, на граненую или гравирован-
ную поверхность, на стекло накладное или прошлифо-
ванное. После лессирования стекло можно дополнитель-
но подвергнуть тонкому шлифованию. Гравюра на крас-
ной протраве отличается контрастностью, однако в
случае трудоемких гравюр возникает опасность повреж-
дения протравы наждачной смесью. Особо выгодной и
быстрой отделкой является полировка топких слоев на
малых полировальных кругах, в результате которой про-
является цветовое разнообразие тончайших слоев. Про-
травы можно обрабатывать пескоструйным аппаратом
или матировать и протравливать сильно разбавленной
фтористоводородной кислотой тонким слоем пли на глу-
бину, па которой стекло имеет исходный цвет. Желтая
протрава, особенно темная, гравированная электроко-
рундовымп кругами, имеет па краях мелких разрезов
плавный цветовой переход.
Применение протрав
До сих пор медную протраву применяют только
для декорированного стекла. Напротив, применение се-
ребряной протравы вследствие простоты технологии и
пригодности для стекла крайне разнообразного состава
распространилось на техническое, лабораторное, мерное
стекло, а также на термометры, где лессирование выгод-
нее процесса травления с последующим втиранием
краски.
234
В течение длительного периода протравы применяли
только стеклоделы Борской области. В настоящее время
тоже можно сказать и о медной протраве, получение ко-
торой отличается сложной технологией. При работе с
медной протравой необходим большой опыт, чтобы по-
лучить стабильные результаты. В Борской области для
красной протравы варят стекло определенного состава.
Для медной протравы используют также такие цветные
стекла, компоненты которых не влияют на процесс лесси-
рования, например закись кобальта.
Глава четвертая
НАНЕСЕНИЕ ТОНКИХ СЛОЕВ НА СТЕКЛО
Слои, нанесенные на стекле, могут иметь разно-
образный состав, внешний вид и свойства. Их наносят на
готовое изделие при комнатной температуре и соединяют
с поверхностью изделия при температурах, не приводя-
щих к его деформации. Такими слоями могут быть сте-
кольные краски, мороз, драгоценные металлы и люстры.
Ирризирующие, переливающие цветами радуги слои
наносят как на предварительно нагретое, так и на холод-
ное стекло, но при пониженном давлении. Определенное
значение имеют силиконовые слои благодаря их способно-
сти улучшать поверхностные свойства стеклянных из-
делий.
1. РОСПИСЬ КРАСКАМИ
Стекольные муфельные краски
Стеклянные предметы расписывают муфельными
красками, которые представляют собой тонко измельчен-
ные цветные стекла или смеси легкоплавких стекол с ок-
рашенными компонентами. Краски имеют температуру
размягчения и плавления ниже температуры размягче-
ния стеклянного изделия, на который их наносят. При
подготовке к нанесению порошки красок смешивают с со-
ответствующими связывающими веществами и разбави-
телями. Изделия с нанесенным слоем обжигают в специ-
альных печах при температурах ниже температуры раз-
мягчения стекла, но выше температуры размягчения слоя
краски таким образом, чтобы после обжига краска была
гладкой и блестящей.
236
Стекольные муфельные краски в качестве основных
компонентов содержат РЬО, В2Оз, SiO2 и иногда Na2O.
Эти компоненты дополняют суриком РЬзО4, борной кис-
лотой НзВОз, кварцевым порошком SiO2 и иногда бурой
Na2B4O?. В соответствии с требованиями, предъявляемы-
ми к свойствам красок, добавляют другие материалы и
изменяют взаимное соотношение всех компонентов.
Приведенные выше основные компоненты дают бес-
цветное и прозрачное стекло. Окрашивание в бесконеч-
ном диапазоне оттенков достигается добавлением окра-
шивающих веществ, называемых красителями. Большей
частью это соединения металлов. Красящая и кроющая
способности этих добавок должны быть достаточно высо-
кими, чтобы даже при весьма малой толщине слои все-
таки были окрашенными и непрозрачными. Добавки от-
части нарушают характер расплава. Некоторые краски
после обжига даже при раздавливании не обнаруживают
известного характерного раковистого излома. Иногда при
обжиге нанесенной краски стекловидной становится толь-
ко ее поверхность, тогда как нижние слои не имеют ха-
рактера стекла.
Ниже приведены температуры плавления (в ° С) ос-
новных видов сырья, используемых в производстве кра-
сок:
Размолотый кварц . . . .
Борная кислота ..........
Бура.....................
Сурик .................
Полевой шпат . . . .
Азотнокислый калий . .
Карбонат натрия . . . .
Карбонат калия . . . .
1713
577 (при 70° разлагается
до В2О3)
741
888 (при 480—540° раз-
лагается до РЬО)
1200
334
853
909
Начиная примерно с X в. для росписи церковных окон
применялись контурные краски. Черная контурная крас-
ка представляла собой стекло, окрашенное окисями же-
леза, меди, а позднее и кобальта. Интересно, что контур-
ная краска зачастую сохранялась лучше, чем основное
стекло. Из других оттенков раньше других была найде-
на так называемая телесная краска, много позднее были
получены краски различных цветовых оттенков.
В современном производстве настойчиво стремятся
свести к минимуму число изготовляемых цветовых оттен-
ков краски данного типа, ограничив его двумя-тремя де-
237
сятками видов красок. Изготовленные краски необходи-
мо смешивать в произвольных соотношениях, чтобы мож-
но было получить желаемые оттенки, нужные художнику.
Виды муфельных красок
Состав муфельных красок приведен в табч. 15.
Таблица 15
Химический состав стекольных муфельных красок без добавок
красителей
Компо- Плавни Кроюши е краски Прозрач-
ненты 1 2 3 4 1 2 ные краски
РЬО 61 68,4 73,28 34,7 72,2 57,6 76,3
SiO2 15,3 11,7 15,0 35,7 27,8 33,6 11,2
ВоОз 23,6 19,8 11,3 17,2 —• 6,17 12,6
Na2O — — .—- 7,61 — 2,71
ZnO ~в — 5,08 — — —
По составу муфельные краски представляют собой:
1) тонко измельченные цветные стекла—прозрачные
краски и морозы;
2) легкоплавкие стекла или плавни с красителями —
краски непрозрачные, поверхностные, кроющие и рельеф-
ные;
3) смеси металлических резинатов с разбавителями и
связывающими веществами — золото, платина, серебро,
люстры.
По внешнему виду и свойствам краски делятся на:
1) прозрачные;
2) поверхностные;
3) кроющие;
4) рельефные и высокую эмаль;
5) морозы;
6) драгоценные металлы;
7) люстры.
Этим перечнем не ограничивается ассортимент кра-
сок. Наряду с прозрачными и кроющими красками, на-
пример, в период между двумя мировыми войнами, из-
готовляли полупрозрачные или просвечивающие краски.
Для стальной печати ранее поставляли чрезвычайно соч-
ную черную краску, называемую иридиевой чернью.
В настоящее время изготовляют более дешевые новые
238
черные краски, которые в основном представлены комби-
нациями сочно окрашенных окислов железа, кобальта,
меди и других металлов.
Переводные печатные краски подготавливают таким
образом, чтобы их можно было нанести на бумагу для
декалькомании литографской или офсетной печатью и пе-
ревести с нее на стекло.
В настоящее время, когда краски все более и более
применяют в механизированных процессах, особенно для
офсетной печати, в них уже соответствующим образом
подобраны наполнители и разбавители. Офсетная печать
вызвала революцию в производстве красок. Во много
раз увеличилась потребность в них. Производство и свой-
ства красок тщательно контролируют, поскольку офсет-
ная печать на многократно используемой стеклянной та-
ре справедливо предъявляет повышенные требования к
химической и механической устойчивости красок. Бутыл-
ки должны выдерживать минимум пятидесятикратную
чистку применяемыми в настоящее время химическими
препаратами, которые рекомендуют для очистки буты-
лок перед заполнением другими видами напитков и пи-
щевых продуктов.
Большое число патентов посвящено связывающим
веществам и разбавителям для нанесения красок. Много-
красочная офсетная печать предъявляет требования как
к максимальному сокращению интервалов между опера-
циями последовательного нанесения красок, так и к пе-
чатной машине, которая должна быть устроена таким об-
разом, чтобы бутылки с нанесенным слоем выходили из
нее прямо в ленточную печь для обжига. Это явилось
причиной перехода к производству термопластичных свя-
зующих. Краски с этими связующими при обычных тем-
пературах твердые, кусковые типа сургуча. Они содер-
жат связывающие вещества, представляющие смесь раз-
личных восков. Лишь при нагревании до определенной
температуры они расплавляются до такого состояния,
которое позволяет их наносить на изделие. Они имеют то
преимущество, что при нанесении на холодное стекло
сразу же затвердевают, обеспечивая возможность неза-
медлительного нанесения последующей краски (рис. 105).
Систему красок подбирают таким образом, чтобы они
имели разную температуру плавления; сначала наносят
слой краски с наибольшей температурой плавления (на-
пример, 160° С), очередная краска содержит связываю-
239
Рис. 105. Двухцветная печать: оф-
сетной печатью нанесена белая
грунтовочная краска (термопла-
стичная), на которой сделан от-
тиск красной краской. В обож-
женном слое хорошо видна сет-
чатая структура (фото й. Брока)
щее вещество с темпера-
турой плавления на 20°
ниже и т. д. Изделия с
нанесенной таким обра-
зом краской затем обжи-
гают обычным способом.
Приготовление красок
для нанесения распыле-
нием имеет свои отли-
чия, поскольку краски не
должны забивать фор-
сунку распылителя и об-
разовывать мелких кру-
пинок после нанесения
слоя (большая смачивае-
мость) .
Как упоминалось вы-
ше, изготовители постав-
ляют стекольные краски,
в частности для механи-
зированных процессов,
уже смешанные со свя-
зующими и разбавителя-
ми, т. е. подготовленные
непосредственно для дан-
ного способа нанесения.
Таким образом, тщатель-
ное измельчение краски,
осуществлявшееся ранее при ручном труде художником,
перешло к изготовлению красок. Поэтому шаровые мель-
ницы уже не обеспечивают достаточного измельчения
красок и применяют более эффективный и экономически
выгодный непрерывный вибрационный процесс измель-
чения.
Свойства красок
Плавкость красок выбирают в зависимости от
вида стекла, на которое наносят краску. Поскольку
легкоплавкие стекла, в том числе и стекольные краски,
имеют меньшую химическую устойчивость по сравнению
с тугоплавкими, для каждого типа стекла применяют как
можно более тугоплавкие краски, которые можно обжи-
гать при температурах, не приводящих к деформации из-
делия. Так как большинство стеклянных изделий дефор-
240
мируется при температуре выше 570° С, последняя явля-
ется наибольшей возможной температурой обжига. По
сравнению с красками для фарфора, которые обжигают
примерно при 800° С, стекольные краски должны быть
гораздо более легкоплавкими.
Другим условием является одинаковая температура
(плавкость), т. е. чтобы все наносимые на изделие краски
можно было одинаково обжигать при данной температу-
ре. Это требование особенно важно при многокрасочной
офсетной печати, при изготовлении многоцветных гравюр
или многоцветных орнаментов. Более тугоплавкая крас-
ка после обжига останется матовой, тогда как более лег-
коплавкая образует потеки на поверхности стекла.
В настоящее время в распоряжении имеются краски,
плавкость которых в данной палитре достаточно согласо-
вана.
Химическая устойчивость зависит от химического со-
става краски. Ес снижает Na2O, которая, однако, в то же
время оказывает благоприятное влияние на плавкость.
При низкой химической устойчивости краска блекнет и
утрачивает блеск в результате выщелачивания поверхно-
стного слоя. Выщелачивается также и РЬО, которая яв-
ляется вредной для здоровья, особенно если это стеклян-
ная тара, предназначенная для пищевых продуктов и
напитков. Стандартом установлено максимально допу-
стимое количество выщелачиваемых веществ в милли-
граммах с 1 см2 поверхности стекла.
Кроющие краски непрозрачны и обычно более туго-
плавки, а тем самым и более устойчивы к химическим
воздействиям. В противоположность этому прозрачные
краски должны быть весьма легкоплавкими, чтобы при
обжиге хорошо проплавлялись и стали прозрачными. Их
химическая устойчивость поэтому ниже, чем у всех дру-
гих красок, и проявляется в том, что изделие через ко-
роткое время теряет блеск. Изготовлявшееся ранее туго-
плавкое художественное стекло типа чешского хрусталя
можно было расписывать более тугоплавкими, т. е. более
устойчивыми красками. Эти краски обжигали при тем-
пературе порядка 600° С.
Температурное расширение. При обжиге расписан-
ного изделия краска сплавляется с поверхностью стекла.
Поэтому здесь действуют основные положения, типичные
для соединения двух стекол — их термическое расшире-
ние должно быть примерно одинаковым. Средние коэф-
16—1484
241
фициенты линейного термического расширения различ-
ных стекол приведены в табл. 16.
Таблица 16
Средний коэффициент линейного расширения
Вид стекла Коэффициент термического расширения 10—7 Верхний пре- дел темпера- туры отжига в °C Температура деформации в °C
Обычное сортовое, листовое
и бутылочное 80—95* 530* 580*
Спал 47 556 590
Симакс 32 530 590
Нейтральное 63 575 595
Палекс 64 557 590
KS 87 535 570
PN 82 545 580
Унигост * 98 500 530
* Приближенные значения.
Из данных таблицы видно, что на каждый вид стек-
ла нужно наносить краску с соответствующим коэффи-
циентом расширения. Значительные различия в против-
ном случае ведут к возникновению напряжений между
краской и стеклом, которые проявляются в виде растрес-
кивания краски, а иногда и самого изделия. Особенно
хорошо видны трещины у прозрачных красок.
Кроме этого, данные таблицы показывают, что па
приведенные в ней стекла можно наносить краски с поч-
ти одинаковой температурой обжига, т. е. около 560° С,
однако с соответствующими коэффициентами расши-
рения.
Коэффициент термического расширения повышается
в наибольшей степени при добавлении Na2O, который,
однако, снижает химическую устойчивость красок. Силь-
нее всего снижают коэффициент расширения В2О3
и SiO2, одновременно повышая химическую устойчи-
вость. Поэтому в краски с большим термическим рас-
ширением чаще всего добавляют буру Na2B4O7, дающую
Na2O и В2О3, а в краски с меньшим термическим расши-
рением — борную КИСЛОТу Н3ВО3, вносящую только
В2О3.
242
Лишь в исключительных случаях стеклянные сосуды
расписывают легкоплавким стеклом с сильно отличаю-
щимся коэффициентом расширения, чтобы после обжи-
га поверхностный слой растрескался. Это используется
в декоративных целях. На практике этот способ обра-
ботки применяют для имитации старинных росписей по
стеклу (XV в.).
Абсолютное соответствие коэффициентов термиче-
ского расширения стекла и краски не является необхо-
димым условием. Легкоплавкие стекла-краски при об-
жиге образуют промежуточные слои с поверхностными
слоями изделия, которые с одной стороны ограничива-
ются краской, а с другой постепенно переходят в поверх-
ность стекла. При непрерывном переходе слоя, образуе-
мого стеклом к последним слоям краски, возникают про-
межуточные слои стекла, физические и химические свой-
ства которых изменяются постепенно. При этом терми-
ческое расширение стекла и краски выравнивается.
В образовании промежуточного слоя преимущественное
участие принимает легкоплавкая краска. Такое соедине-
ние краски со стеклом полностью проявляется при обжи-
ге тонкостенного расписанного изделия при температу-
ре, превышающей обычную температуру обжига. В ме-
стах нанесения краски стенки изделия продавливаются
подобно тому, как это имеет место в случае продавли*
вания кисти при росписи. Это вызвано изменением со-
става стекла по всей толщине и изменением поверхност-
ного натяжения.
Иным является способ, предложенный Бахтиком, по
которому па поверхность стекла наплавляют слои из
тугоплавких веществ обычно большей твердости.
Плавни
Плавнями называют легкоплавкие стекла. По со-
ставу это многокомпонентные системы, часто образую-
щие эвтектику. Чаще всего здесь речь идет о боросвин-
цовых и борощелочных силикатах или об их смесях.
Плавни обрабатывают с учетом введенных красителей,
которые в больших количествах повышают температуру
размягчения краски. Краска должна размягчаться как
можно в более широком интервале температур. При об-
жиге вязкость не должна быстро снижаться с повыше-
нием температуры во избежание расплывания и стека-
16*
243
ния красок либо их чрезмерной чувствительности к не-
точностям поддержания температур обжига.
Краски готовят из нескольких плавней разного хими-
ческого состава с целью получения нужных свойств
краски, например, различных температур размягчения
и коэффициентов термического расширения. При этом
ориентируются на получение результирующего коэффи-
циента термического расширения для посудного стекла
в диапазоне 90—95- 10~7. Для стекол другого состава
с другим коэффициентом расширения тепловое расши-
рение краски приводят в соответствие с тепловым рас-
ширением расписываемого стекла, например для стекла
типа сиал до 47 • 10”7.
Основным сырьем для производства плавней явля-
ются:
молотый кварц SiO2 дает SiO2;
борная кислота Н3ВО3 дает В2О3;
бура N12B4O? дает В2О и Na2O;
сурик РЬ3О4 дает РЬО;
полевой шпат KAISi3Oe дает К2О, А12О3 и SiO2;
азотнокислый калий KNO: дает 1\2О;
карбопат натрия Na2CO3 дает Na2O;
поташ К2СО3 дает К2О.
Каждый из упомянутых видов сырья дает соответст-
вующее количество кислорода, влияя тем самым на свой-
ства плавня, как это имеет место у всех неорганических
стекол.
Плавни оказывают влияние на красители, которое
сводится к тому, что:
1) полностью растворяют красители (ионное окра-
шивание прозрачных красок и морозов);
2) не реагируют с окрашенными компонентами и
красители остаются в краске в виде пигментов (покров-
ные и кроющие краски, некоторые морозы) ;
3) частично растворяются, окрашиваясь по ионно-
му типу, а частично остаются в виде пигментов (ограни-
ченная растворимость окиси хрома). На растворение
красителей здесь влияют температура и продолжитель-
ность обжига художественного стекла.
Плавни и красители при смешивании употребляют в
соотношении вплоть до 3 : 1, в зависимости от их типов.
Их смешивают таким образом, чтобы смешанная краска
имела определенную необходимую температуру обжига
и интенсивность окраски, которая снижается с увеличе-
244
нием количества плавня (краска разбавляется). Если
в результате добавления красителя краска имеет слиш-
ком высокую температуру обжига, она после обжига
остается матовой. Если смешанная краска имеет удов-
летворительный цветовой оттенок, но при этом стекает,
необходимо при смешивании применять более твердые
и более тугоплавкие плавни. Для достижения более ин-
тенсивной окраски большее количество красителя сме-
шивают с меньшим количеством плавня, который в этом
случае должен быть мягким и легкоплавким.
При всех этих требованиях должно выполняться ос-
новное правило, что лишь определенные виды красите-
лей способны смешиваться с определенными видами
плавней, в противном случае образуются совершенно
другие, большей частью нечистые цветовые тона.
Красители
Красителями являются неорганические соедине-
ния металлов, характеризующиеся абсорбцией видимого
света определенной длины волны. Их окраска является
дополнительной к цвету абсорбированного света. Кра-
сители должны обладать интенсивной окрашивающей
способностью, чтобы после добавления плавня краска
все-таки имела достаточную окрашивающую способ-
ность. Красители либо добавляют непосредственно
в смесь перед плавлением краски, так что они полностью
или частично (рис. 106) расплавляются в основном
стекле, либо смешивают с расплавленным плавнем, раз-
малывают вместе с ним, а соединение с основным стек-
лом происходит лишь при обжиге расписанного изделия.
При этом красители не плавятся, оставаясь в виде зерен,
распределенных в основном стекле при значительной
концентрации, так что краски являются непрозрачными.
Красители смешивают с основным стеклом в определен-
ном соотношении, чтобы готовая краска имела опреде-
ленные, четкие свойства, главным образом цветовой от-
тенок и плавкость.
По химическому составу красители представлены:
окрашенными окислами металлов, соединениями окпе-
лов металлов, металлами, сульфидами и селенидами
металлов, адсорбционными соединениями.
Окислы металлов, растворяющиеся в стекле и спо-
собные к ионному окрашиванию, как, например, СоО,
245
Рис. 106. Краска после обжига. Темные точки представляют кра-
ситель, нерасплавившийся при обжиге (Х490, фото Фр. Бенды)
дают прозрачные или просвечивающие краски. Краси-
тели для других типов красок, содержащих окислы ме-
таллов, подготавливают таким образом, чтобы свести
к минимуму их способность растворяться в несущем
стекле. На интенсивность цветового оттенка влияет кон-
центрация, ио только до определенной степени, когда до-
стигается максимум окрашивания. Превышение макси-
мума приводит к помутнению и седению окраски.
При обжиге красок, особенно тонкого помола, если
обжиг протекает при высоких температурах и продол-
жительное время, некоторые краски утрачивают блеск
и живость цветового оттенка. Это происходит в резуль-
тате выделения из расплава тонкодисперсной фазы или
растворения красителей. Так же как и при изготовлении
обычного цветного стекла, на окраску оказывает су-
щественное влияние химический состав стекломассы.
В частности, стекломассы, способные растворять краси-
тели, изменяют цветовой оттенок.
246
Краситель должен обладать хорошей кроющей спо-
собностью. В некоторых случаях достаточно уже 1%,
в других до 8% красителя. При изготовлении красок
краситель чаще всего добавляют в измельчаемую массу
для совместного помола с основным стеклом.
Светлые оттенки красок получают смешиванием кра-
сителей с белыми наполнителями. Если же при смеши-
вании красителей с наполнителями происходят нежела-
тельные изменения, применяются красители более свет-
лых тонов. Лишь пастельные краски тонких оттенков
приготовляют смешиванием красителя с преобладаю-
щим количеством наполнителя.
В последнее время большое внимание уделяют раз-
работке составов стабилизаторов, т. е. веществ, снижаю-
щих растворимость красителей в основной стекломассе.
Таким стабилизатором может быть каолин или прока-
ленная окись алюминия. Малой растворимостью отли-
чаются красители на основе шпинелей. Шпинелидами
являются минералы, которые можно рассматривать как
двойные окислы (из которых один двухвалентный, а дру-
гой трехвалентный, т. е. МеО -Ме2О3), или же как алю-
минаты, ферриты, т. е. соли кислот в анионе с трехва-
лентным элементом как алюминий, железо, хром и в
катионе — с двухвалентным. Поэтому красители шпи-
нельного типа готовят из окрашенных двухвалентных
окислов, взятых в стехиометрическом отношении трех-
валентных окислов. Смеси обжигают при температуре
800—1300° С. Примером колера шпинельного типа яв-
ляется тснарова синь СоО • А12О3, двойная кобальтоалю-
миниевая окись или алюминат кобальта.
Состав красителей. Синие красители и краски. Основ-
ным окислом, дающим синюю окраску, является окись
кобальта Со2О3. Красящая способность его настолько
велика, что для получения темно-синей окраски доста-
точно уже I % Со2О3. Максимальное количество для
кроющих красок составляет 3%. Окисью кобальта окра-
шены прозрачные краски и морозы, в которых она рас-
творяется. В кроющих красках она находится в виде не-
растворимого красителя. Тенарова синь является краси-
телем шпинельного типа СоО • А12О3. Цветовые оттенки
получают изменением соотношения обоих окислов.
Зеленые красители и краски. Окись хрома самостоя-
тельно или в комбинации с другими окислами окраши-
вает красители и стекло в зеленый цвет. Окись хрома для
247
изготовления красителей получают разложением бихро-
мата калия углем или серой, которые восстанавливают
бихромат до темио-зеленого тонкого порошка окиси
хрома:
К2Сг2О7 + 3/2 С - Сг2О3 + К2О + % СО2.
Окись хрома относительно мало растворима в стеклах
и плавнях. Насыщенная зеленая окраска вызывается,
вероятно, силикатами хрома. С другими окислами она
находится в красителях обычно в виде шпинели. Так,
в присутствии окиси меди, связанной СиО-Сг2О3, полу-
чаются светло-зеленые тона, с окисью кобальта
(Со0-Сг203) — темно-зеленые. Добавляют также дру-
гие ингредиенты, например гидроокись алюминия.
Свежую весеннюю зелень получают смешиванием за-
киси железа и окиси меди в соотношении 3:1.
Кобальтовая ринманова зелень представляет собой
двойную щинкокобальтовую окись ZnO • Со2О3 или же
кобальтовокислый цинк Zn(CoO2)2. Ее получают обжи-
гом окиси цинка с окисью кобальта при 500° С. Изме-
нение оттенка достигается также добавлением Сг2О3.
Черные красители и краски, К черным краскам обыч-
но не добавляют наполнители, потому что при этом
могли бы получаться только серые краски, а не черные.
Теоретически черная краска не является черной, так как
поглощает не весь падающий свет. Черные красители
содержат такие компоненты, как окиси железа, кобаль-
та, никеля, меди, хрома, марганца, закиси железа
и марганца.
Серые красители и краски получают из черных до-
бавлением наполнителей белого цвета. Поэтому, естест-
венно, серые краски мало устойчивы, так как в резуль-
тате смешивания с белой краской содержание черного
красителя в краске снижается и окончательный оттенок
после обжига значительно отличается от первоначаль-
ного даже при относительно небольшой растворимости
красителя в несущем стекле. Поэтому повышенные тре-
бования предъявляются к постоянству условий обжига
расписанных изделий, т. е. к уровню температур и дли-
тельности пребывания изделия при максимальных тем-
пературах.
Коричневые красители и краски. Для получения ко-
ричневых тонов смешивают несколько окислов до обра-
зования чистой коричневой окраски. Это преимущественно
248
соединения шпинельного типа, например смесь окиси
цинка с окисями железа ZnO • Fe2O3 и хрома ZnO • Сг2О3.
Иногда дополнительно добавляют окислы кобальта и ни-
келя. Для получения шоколадного оттенка берут равные
доли Fe2O3 и Сг2О3 или избыток Fe2O3.
Интересна зависимость окраски от физических
свойств окиси железа. Чистые оттенки получаются при
использовании окиси железа, приготовленной обжигом
щавелевокислого железа Fe2(C2O4)3. Полученная окись
занимает большой объем при очень низком насыпном
весе и весьма тонкодисперсна. В случае же применения
при приготовлении красителя Fe2O3, полученного из
сульфата, при неполном удалении избытка сульфатов
после обжига краска утрачивает блеск. При обжиге от-
тенок может быть изменен также высокой температу-
рой обжига или его продолжительностью, аналогично
тому, как это имеет место у серых тонов.
Красные красители и краски. Ярко-красную пли сиг-
нальную краски усредненного состава 3CdS • 2CdSe при-
готовляют обжигом сульфида кадмия CdS и селена Se
либо карбоната кадмия CdCO3 в смеси с серой и селе-
ном, иногда сульфата кадмия CdSO4 и смеси сульфатов
и селенидов щелочных металлов по уравнению:
2CdSO4 + Na2S + Na2Se = CdS -CdSe + 2Na2SO4.
Промытый осадок обжигают при температуре выше
300° С. В зависимости от условий осаждения, соотноше-
ния сульфида и селена, а также степени обжига обра-
зуются красные тона от светлой киновари до вишнево-
го. Краситель состоит из кристаллов сульфида и селе-
нида кадмия. Оранжевые красители содержат около
5% селена, темно-красные — до 18—20%. Путем взаим-
ного смешивания красок различных оттенков или смеши-
ванием с чистой кадмиевой желтью приготовляют раз-
нообразные желтые, оранжевые и красные красители.
Желтые красители и краски. Желтый цветовой от-
тенок дают: кадмиевая желть или сульфид кадмия CdS;
сурьмяная желть или пиросурьмяновокислый свинец
Pb2Sb20z; хромовая желть или хромовокислый свинец
РЬСгО4.
Кадмиевою желть различных цветовых тонов полу-
чают в результате смешивания в различных соотноше-
ниях аморфного и кристаллического сульфида кад-
мия.
24J>
Сурьмяная или неаполитанская желть представляет
собой в основном пиросурьмяновокислый свинец
Pb2Sb20z с небольшими добавками окисей цинка и алю-
миния; иногда в качестве стабилизатора добавляют
окись олова SnO2, которая дает охровый желтый цвето-
вой оттенок.
Хромовая желть, основным компонентом которой яв-
ляется хромат свинца РЬСгО4, золотисто-желтого цвета.
Изменение оттенка достигается хлоридом РЬС12 или суль-
фатом свинца PbSO4 или же сульфатом кальция CaSO4.
Хромовой желтью окрашивают также прозрачные крас-
ки и морозы.
Пурпурные и фиолетовые красители и краски. Кра-
сящим компонентом золотистой пурпури является кас-
сиева пурпурь. Это тонкодисперсный осадок гидроокиси
олова SnO(OH)2, или оловянная кислота Н25пОз, насы-
щенная адсорбированным коллоидным золотом. Тонко-
дисперсное золото приготовляют восстановлением хло-
ристого золота АиС13 хлористым оловом SnCI2 в кислой
среде. Гидроокись олова заменяют также окисями маг-
ния MgO, висмута Bi2Os, алюминия А120з или као-
лином.
Кассиеву пурпурь вплавляют в ювелирную эмаль.
Окраска зависит от содержания золота. Синеватый от-
тенок, особенно при светлых тонах, устраняют добавле-
нием хлористого или углекислого серебра.
Краски с золотом чувствительны к условиям терми-
ческой обработки. При пережоге получаются грязно-ко-
ричиевые тона вплоть до матовых. Влияет также состав
несущего стекла, например, свинцовые плавни дают си-
не-фиолетовые оттенки.
Обжиг красителей. Ингредиенты красителей тонко
измельчают и перемешивают. Приготовленные таким
образом смеси обжигают для получения красителей
нужных цветовых тонов.
При обжиге красителей протекают реакции в твер-
дой фазе и происходят изменения в кристаллических ре-
шетках, иногда их разрушение. Исследования, проведен-
ные, например, при обжиге окиси железа при разных
температурах, показывают, что физические изменения
в структуре кристаллов и нарушения кристаллической
решетки оказывают влияние на оттенок окраски, твер-
дость зерна красителя и его устойчивость к действию
плавней. Поэтому красители обжигают при температу-
250
Таблица 17
Физические свойства соединений, применяемых для красок
и красителей
Соединение Плотность Точка плавления в °C
А12О3 (окись алюминия) 3,5—4 2050
As2O3 (окись мышьяка) 3,74—4,15 2/5 (возгоняется)
В2О3 (окись бора) 1,84 577
ВаО (окись бария) 5,72 1923
Bi2O3 (окись висмута) 8,9 820
CdS (сульфид кадмия) 4,82 1750
СоО (закись кобальта) 6,47 1935
Со2О3 (окись кобальта) 5,15 900 (разлагается)
Сг2Оз (окись хрома) 5,21 1990
Си2О (закись меди) 6,7 1235
СиО (окись меди) 6,4 Выше 800 разлагается
FeO (закись железа) 5,7 1420
Fe2O3 (окись железа) 5,24 1570
МпО (закись марганца) 5,5 1650
Мп20з (окись марганца) 4,5 —-
МпО2 (двуокись марганца) 5,03 Выше 535 разлагается
\а2О (окись натрия) 2,27
NiO (закись никеля) 6,8 Выше 400
№20з (окись никеля) 4,83 600
Р2О5 (фосфорный ангидрид) 2,35 250 (возгоняется)
РЬО (окись свинца) 24—9,5 888
РЬСгО4 (хромовокислый сви-
нец) 6,3 844
Sb2O3 (окись сурьмы) 5,67 655
SiO2 (окись кремния) 2,2 1713 (кварц 2,65 т. пл.
1725)
SnO (окись олова) 6,4 700 (разлагается)
SnO2 (двуокись олова) 6,95 1800—1900 (разлагает-
ся)
ZnO (окись цинка) 5,47 1800 (возгоняется)
рах 800—1300° С, при которых обеспечиваются опти-
мальные свойства будущей краски.
Взятые в соответствующих весовых отношениях
и тщательно перемешанные компоненты для изготовле-
ния красителей засыпают в шамотные сосуды призма-
тической формы высотой около 20 см с основанием 15Х
ХЗО см. Призматическая форма сосудов выгодна для
полного использования пространства печи для обжига,
в которую их ставят вплотную друг к другу.
251
По достижении предписанного максимума темпера-
туры печь нагревают еще определенное время, чтобы
температура во всех точках печи выровнялась. После
охлаждения печи шамотные сосуды вынимают и полу-
ченные красители после контроля добавляют прямо в
основное стекло или плавни, вместе с которыми перема-
лываются до готовой краски, или же используются в ка-
честве компонента шихты при плавлении, где они рас-
плавляются до прозрачной краски, которую затем тон-
ко измельчают.
Свойства соединений, применяемых для получения
красок и красителей, приведены в табл. 17.
Наполнители
Наполнителями называют вещества, сообщаю-
щие краскам непрозрачность. Укрывистость красок до-
стигается наполнителями прямо или же в результате
рекристаллизации наполнителей в краске, а иногда и
самими красителями. Луч света проходит через краску,
содержащую наполнитель, не по прямой линии, а пре-
ломляется и отражается на поверхности кристаллов и
частиц добавляемых наполнителей либо же абсорби-
руется.
Краска должна иметь такую кроющую способность,
чтобы закрывать грунт, т. е. стекло или другую краску
при нанесении красок одна на другую. Для пастельных
красок требуется такой наполнитель, который обусло-
вил бы появление тонкого пастельного оттенка.
Наполнителями являются окиси олова, сурьмы, цир-
кония, церия, титана и, наконец, сами красители. Менее
часто встречаются наполнители типа фосфатов и суль-
фида цинка, а также смеси наполнителей.
Окись олова в качестве самостоятельного наполни-
теля применяют редко. Обычно она является составной
частью некоторых красителей и наполнение не являет-
ся ее основной функцией.
Окись сурьмы при большом ее содержании не рас-
творяется в стекле, тем самым выполняя функции на-
полнителя.
Окись циркония является одним из веществ, трудно
растворимых в стекле даже при повышенных температу-
рах. Поскольку она дешевле окиси олова, ее в настоя-
щее время и применяют более часто, чем последнюю.
252
Окись церия также растворяется в стекле ограничен-
но. При повышенном ее содержании и в присутствии
окислов железа стекло окрашивается в желто-зеленый
цвет.
Двуокись титана является весьма распространенным
наполнителем. На его кроющую способность влияет
и то, что он кристаллизуется в трех модификациях: ру-
тил, ан атас и брукит. В настоящее время ведут систе-
матические исследования двуокиси титана для исполь-
зования в качестве наполнителя при получении красок
и глазури, так как, в частности, ее присутствие сущест-
венно повышает химическую устойчивость и кроющую
способность красок. Количество добавляемого окисла
достигает 18%. Обычно одну его часть добавляют непо-
средственно в смесь перед обжигом, а вторую — на мель-
ницу при измельчении стекломассы. Это вызвано тем,
чтобы при его избытке и в присутствии окиси свинца
удается избежать образования титаната свинца, окра-
шивающего расплав в желтый цвет. Окись титана изго-
товляют в виде весьма топкого порошка, что ускоряет
и вообще влияет на его расплавление и рекристаллиза-
цию. На блеск и живость краски существенное влияние
оказывает ее индекс преломления, который всегда дол-
жен превышать показатель преломления стекла (у обыч-
ных стекол 1,51 —1,52), на которое наносят краски. Пока-
затель преломления окиси титана колеблется от 2,4 до
2,7 (в зависимости от кристаллографической системы) и
поэтому оказывает положительное влияние на блеск и
чистоту оттенка красок.
Целью последних исследований окиси титана являет-
ся устранение коричневатого оттенка, который возника-
ет в присутствии окислов железа, постоянно присутст-
вующих (следы). При обжиге художественных изделий
в печи необходимо поддерживать окислительную среду.
В восстановительной среде печи окись титана восстанав-
ливается до закиси, дающей темную окраску.
В черные и темные краски, а также в краски, содер-
жащие большое количество красителей, наполнители до-
бавлять не обязательно, поскольку нерастворимые или
труднорастворимые красители не прозрачны и дают, та-
ким образом, непрозрачные краски.
Температуры плавления наполнителей для муфель-
ных стекольных красок приведены ниже.
25.3
Наполнитель SnO2 Sb2O3 ZrO2 С1О2 TiO2 ZnO
Температура плавления в СС 1800— 1900 (воз- гоняется) 656 Около 2700 Около 270 1825 Около 1800 (при повы- шенном дав- лении)
Получение красок
Получение красок включает операции плавления,
помол, сушку и рассев.
Плавление. Для получения плавней смесь компонен-
тов сырья, подготовленную в соответствующих весовых
отношениях, при которых красители добавляют непо-
средственно в шихту, закладывают в предварительно
нагретые шамотные тигли диаметром около 25 см. Пос-
ле этого тигли устанавливают в печь. Температура печи
1000—1100° С, время плавления 1 —1,5 ч.
Процесс плавления контролируют отбором пробы на
стальной пруток и вытягиванием ее в нить. Вытянутое во-
локно не должно иметь узелков, которые являются дока-
зательством непроплавлепности шихты, и не должно со-
держать пузырьков, указывающих на недостаточную
степень осветления расплава. После плавления поверх-
ность расплава в тигле должна быть ровной, чистой
и гладкой.
По окончании плавления расплав фриттуют в холод-
ную воду. Правильно растрескавшаяся стекломасса об-
легчает дробление и размол до топкого порошка. При
постепенном охлаждении расплав дает не мелкую дроб-
лен ку, а большие куски, которые с трудом подвергают-
ся дроблению и помолу. Стеклянную мелочь после отде-
ления воды высыпают на оцинкованные листы и сушат
отходящим из печи теплом. Затем пустые тигли вновь
наполняют плавнем и закладывают в печь.
Размол фритты обычно осуществляют в шаровых
мельницах, которые имеют форму цилиндра с длиной,
равной его диаметру (например, 60 см, объем 160 л).
В стальном кожухе цилиндров прорезаны отверстия, за-
крываемые крышками с резиновыми уплотнениями. Мель-
ницы установлены на нескольких валках одна за другой.
Один из валков вращается мотором. Для мельниц боль-
шего объема применяют самостоятельный привод.
254
Часть объема мельничного сосуда или барабана за-
полняют фарфоровыми перемалывающими шарами.
Обычной жидкостью при помоле стекломассы являет-
ся вода. Однако гидролитическое разложение воды уве-
личивается с топкостью помола, поэтому в воду добав-
ляют скипидар или спирт. Эти добавки способствуют
лучшему просеву готовой краски, так как спирт или ски-
пидар испаряются, а измельченная краска остается
в виде порошка и не комкуется.
Продолжительность помола достигает 96 ч и более.
По окончании помола шлам пропускают через сито, на
котором отсеиваются крупные, недостаточно измельчен-
ные куски фритты. После этого жидкость выпаривают
из шлама в плоских чашах.
В последнее время повышенные требования предъяв-
ляются к тонкости помола и однородности частиц. Та-
кие повышенные требования вызваны развитием офсет-
ной печати. Первые опыты печати отличались грубыми
высокими слоями краски. При этом краска была слиш-
ком крупнозернистой и ее необходимо было продавли-
вать через сетку с малым числом отверстий. Тонкие
слои дает только частая сетка с большим числом от-
верстии, а для этого требуется как можно большая тон-
кость помола. Для нанесения красок при помощи кисти
или напылением тоже желателен тонкий помол, чтобы
не нужно было долго растирать краску на палитре.
Сушка. Эмалированные чаши, наполненные размо-
лотым шламом, на вагонетках доставляют в туннельные
сушилки, обогреваемые паром до температуры 60—80° С.
Циркуляцию воздуха обеспечивает вентилятор, выкачи-
вающий из сушилки насыщенный парами воздух и вса-
сывающий свежий.
Рассев. Вагонетку с высушенной краской в чашах
из сушилки направляют на рассев, при этом учитывают
свойства тонких порошков при обычных процессах клас-
сификации не проходить через отверстия сита, даже на-
много превышающие размеры просеиваемых частиц.
Просеивание ускоряют продавливанием. Если просеивае-
мое вещество слипается в большие куски, их следует
разбить деревянным молотом.
Просеянную краску засыпают в деревянные бочки,
выложенные бумагой для предохранения от влаги. Не-
большие количества упаковывают в бумажные пакеты,
которые укладывают в деревянные ящики. На упаковке
255
проставляют сведения о поставщике, виде краски, то-
варный знак краски и вес. Краски необходимо хранить
в сухом помещении, защищенном от значительных ко-
лебаний температуры (для предотвращения конденса-
ции водяных паров при снижении температуры, которое
способствует комкованию).
Смешивание и комбинирование красок
В соответствии с чехословацкими предписания-
ми для стекольных красок нельзя смешивать следующие
краски:
коралловую красную с зеленой, синен, серой и черной;
пурпурную с зеленой и коралловой красной;
естественную мумию с зеленой, синей, черной, коралловой крас-
ной и фиолетовой;
коричневую с зеленой, синей, коралловой красной и фиолетовой;
желтую >с синей и фиолетовой;
фиолетовую с зеленой, желтой, коричневой, коралловой красной
и естественной мумией;
зеленую с коричневой, коралловой красной, пурпуровой, фиоле-
товой и естественной мумией;
синюю с желтой, коричневой, коралловой красной и естествен-
ной мумией;
черную с желтой, естественной мумией, пурпурной и фиоле-
товой
серую с кадмиевой желтью и селеновой.
Смешивание с другими красками возможно только
в случае малого содержания красителя.
Из сказанного видно, что главным образом нельзя
смешивать кадмиевую желтую и селеновую красную с
любыми другими красками, но можно смешивать друг
с другом.
В настоящее время проводятся работы с целью огра-
ничения количества выпускаемых цветовых оттенков
и заменой их основными красками.
Органические компоненты стекольных красок
На стекольные заводы краски поставляют в ви-
де тонко размолотых порошков. Стекольные краски, так
же как и красители олифовых или других красок, пред-
ставляют собой пигменты, нерастворимые в разбавите-
лях и связывающих веществах, которые делают возмож-
256
ным их нанесение. Связывающие вещества и разбавите-
ли являются добавками органического происхождения —
выдыхающие масла, бальзамы и смолы. Как и при под-
головке обычных лакокрасочных материалов для дерева
или металла, окрашенные пигменты диспергируют в свя-
зывающих веществах с добавлением разбавителей таким
образом, чтобы после отверждения связывающих веществ
и испарения разбавителей зерна пигментов были скрепле-
ны связывающим веществом как между собой, так и с ос-
новным веществом. Отличие стекольных красок состоит
в том, что все разбавители и связующие вещества явля-
ются добавками, которые связывают зерна пигментов
лишь временно. Этим они отличаются от обычных красок.
При обжиге разбавители и связующее улетучиваются
либо же сгорают уже при низких температурах. После их
устранения, по мере дальнейшего роста температуры,
стекольная краска плавится и соединяется со стеклом.
Таким образом, наполнители и разбавители только по-
могают нанесению краски в холодном состоянии (анало-
гичным способом наносят краски и на керамику).
С развитием производства художественного стекла
и керамики расширяется число разбавителей и связую-
щих, однако основой остаются природные и синтетиче-
ские высыхающие масла, бальзамы и смолы.
Высыхающие масла до сих пор иногда неправильно
называют эфирными маслами. Они находятся в расте-
ниях в масляных железах, которые образуются из осо-
бых клеток в различных частях растений. Высыхающие
масла находятся, например, в цветах, в коре (корица),
в корнях (ирис), в плодах (тмин), в стволе (кедр) или
листьях (эвкалипт) дерева. Такими маслами может
быть пропитано и все растение (скипидар или терпентин
в смоле лиственницы и сосны). Преобладающее боль-
шинство высыхающих масел имеет приятный запах, и по-
этому их применяют в качестве компонентов парфюмер-
ных изделий. При росписи стекла и фарфора розмарино-
вое и лавандовое масла добавляют в блестящее золото
не только потому, что они являются хорошими разбави-
телями, но также из-за интенсивного запаха.
Имеется большое количество высыхающих масел, за-
пах и состав которых обусловлены видом растения и
климатическими условиями. Например, различные виды
терпентина — французский, венецианский, русский и ки-
тайский.
17—1484
257
Высыхающие масла являются легкими, подвижными
жидкостями, бальзамы — сиропообразными, а смолы —
твердыми веществами. Высыхающие масла имеют плот-
ность от 0.8 до 1,18; точку кипения от 140 до 250° С
и острый вкус. На бумаге они дают масляные пятна, ис-
чезающие при нагревании, в отличие от пятен жиров и
обычных масел. Они бесцветны или имеют светло-жел-
тую, коричневую вплоть до коричнево-черной окраску,
за исключением синего ромашкового масла. Интерес
представляет их легковоспламеняемость и высокий по-
казатель преломления, который является одним из при-
знаков высокого качества и признаком, по которому раз-
личают отдельные виды масел. Высыхающие масла рас-
творимы в органических растворителях: спирте, эфире,
бензине, бензоле, жирах и маслах. В воде они имеют
ограниченную растворимость или же вообще не раство-
ряются. По химическому составу высыхающие масла
представляют сложные смеси углеводородов и их окси-
производных, в частности терпентина, например терпен-
тиновые спирты, сложные эфиры, альдегиды и кетоны.
При изготовлении так называемых густых терпентинов
важно, чтобы при нагревании па свету они поглощали
кислород, приобретали желтую окраску, загустевали и
затвердевали. Из терпентина изготовляют густое масло
различной консистенции, применяемое для старинной
росписи.
Важным центром производства ароматических масел,
кроме терпентинового, являются окрестности Грасси и
Ниццы в Южной Франции. Здесь налажено их производ-
ство из специально разводимых растений. Способы
изготовления масла из растений разнообразные: прессо-
вание, дистилляция, экстракция пневматическая током
сухого воздуха или углекислого газа, экстрагирование
низкокипящими или высококнпящими растворителями
при нагревании или на холоду. Дистилляцию ведут при
обычном давлении или под разрежением, в токе сухого
или влажного водяного пара.
Терпентиновое высыхающее масло — бесцветная,
чуть желтоватая жидкость специфичного вкуса и запа-
ха, плотностью 0,860—0,877, точка кипения 154—155° С.
При продолжительном хранении плотность увеличивает-
ся до 0,885. Показатель преломления hd от 1,470 до 1,474
при 20° С. Температура воспламенения 30—36° С. При
нагревании до 160° С отгоняется 75% масла. На возду-
258
хе быстро окисляется и затвердевает с одной стороны
в результате потери летучих компонентов, с другой -
в связи с полимеризацией. Летучие смолы изредка при-
меняют самостоятельно лишь для приготовления красок.
Лавандовое масло получают дистилляцией свежих
или сушеных цветов лаванды. Из свежих цветов фран-
цузской лаванды получают до 0,8%, из сушеных 1,15%.
Масло бесцветное либо желтоватое вплоть до зеленова-
того; имеет горьковатый вкус; плотность 0,882—0,896,
оптическое вращение от 3 до 9°, показатель преломле-
ния по от 1,463 до 1,465. Основным его компонентом
является jксусполиналовый эфир — 30—40% общего
объема. Содержание сложных эфиров указывает на про-
исхождение: французское масло их содержит 30—40%,
испанское 24—30%, английское только 5—10%. Лаван-
довое масло является излюбленным материалом при
росписи тонких миниатюр. Из-за высокой стоимости это-
го масла его очень редко добавляют в краски.
Легкое масло является менее ценным видом лаван-
дового масла. Изготовляют его из колосистой лаванды.
Ио запаху напоминает как лаванду, так и розмарин.
Одним из существующих компонентов является а-кам-
фен, который не содержит лавандового масла. Француз-
ское масло имеет плотность 0,905—0,9176, испанское
0,904—0,922 и далмацийское 0,9033.
Розмариновое масло получают дистилляцией розма-
рина с выходом около 2%, бесцветное либо желтоватое
вплоть до желто-зеленого по запаху напоминает камфа-
ру; имеет горьковатый вкус. Из известных химических
соединений в нем имеются пинен, камфен, цинеол, кам-
фара и борнеол. Далмацийское масло имеет плотность
0,894—0,912, французское и испанское — 0,900—0,920.
Основой контроля качества является плотность и опти-
ческое вращение. Розмариновое масло является состав-
ной частью разбавителей для тонкой фигурной росписи.
Гвоздичное масло изготовляют дистилляцией из гвоз-
дичного корня, который растет на островах Занзибар,
Пемба и Мадагаскар. Содержание масла в гвоздике до-
стигает 16—19%. Свежее масло бесцветное либо чуть
желтоватое. При хранении желтеет и темнеет вплоть до
коричневой или красно-коричневой окраски. Масло име-
ет острый запах корня гвоздики. Вкус специфический.
Плотность 1,043—1,068, точка кипения 250—260° С,
оптическое вращение до 1,35°, nD = 1,528-^- 1,540. Ос-
17*
259
новным компонентом является свгенол — 75—95%,
иногда до 98%. Его плотность 1,06. Для технических це-
лей и для разбавления красок применяют масло из сте-
бельков с цветами гвоздики, содержащее до 95% евге-
нола, которое дешевле масла из цветов.
Бальзамы —• вещества органического происхожде-
ния, занимающие промежуточное положение между вы-
сыхающими маслами и смолами. Обычно это сиропооб-
разные жидкости цвета от желтоватого до коричнева-
того, которые сочатся из растений. Бальзамы
представляют собой высыхающие масла, у которых не
до конца прошел процесс смолообразования. При сов-
местном действии света и кислорода воздуха они пере-
ходят в смолы. Процесс этот весьма медленный. Хими-
чески бальзамы представляют смесь, с одной стороны,—
углеводов, спиртов, сложных эфиров, кетонов и альдеги-
дов, которые содержатся уже в высыхающих маслах,
с другой, —высших кислот и высших эфиров, что харак-
терно для смол.
В результате испарения высыхающего масла бальза-
мы переходят в смолу.
Терпентин. При ранениях хвойных деревьев стекает
смолистый сок, который является раствором смолы в вы-
сыхающем масле и называется терпентином. Его полу-
чают из ели, сосны и лиственницы. Деревья насекают
так, чтобы смолистый сок поступал в сосуды, закреплен-
ные на стволе. Бальзам является, в частности, продук-
том молодых клеток древесины и коры деревьев. Из
бальзама получают терпентиновое высыхающее масло,
которое неправильно называют терпентином. После
устранения масла бальзам переходит в смолу. Терпен-
тин очищают путем отстаивания, при котором осажда-
ются примеси.
Из известных терпентинов высокое качество имеет
венецианский, получаемый из южноальпийских листвен-
ниц. Это вязкая жидкость желтоватого цвета, тонкого
запаха и пряного вкуса. Французский терпентин имеет
запах лимона и специфический горький вкус. Обычные
терпентины представляют собой плотные и вязкие жид-
кости светло-желтого, желтого или коричневатого цве-
та, соответствующего их качеству. При долгом стоянии
терпентины мутнеют вследствие выделения кристалли-
ков абиетиновой кислоты, которая является специфич-
ным компонентом. В терпентине содержится высыхаю-
260
щих масел 15—20%, смол 40—45%. Терпентины раство-
ряются в спирте, а терпентиновые высыхающие масла —
в бензине и эфире.
Путем дистилляции из терпентинов получают терпен-
тиновые высыхающие масла, канифоль и смолу.
Копаивский бальзам представляет собой вязкую
жидкость специфического запаха и горького вкуса; пррг
старении затвердевает. Плотность составляет 0,920—
0,995, содержание высыхающих масел 38,57—38,90%.-
Для росписи стекла его применяют лишь изредка. Баль-
зам добавляют в вязкое масло в качестве добавки либо*
используют вместо этого масла. Исходным сырьем яв-
ляется бальзам южноамериканских копаивииков. Путем
сверления деревьев делают углубления, через встав-
ленные в эти углубления трубки из одного дерева выте-
кает до 50 л бальзама. Бальзамы Западной Индии име-
ют низкое качество, они более темные и твердые и пред-
назначены для технических целей. Бальзамы растворимы
в абсолютно чистом этиловом и амиловом спиртах, пет-
ролейном эфире, бензоле, сероуглероде и уксусной
кислоте.
Смолы — это безазотистые растительные выделения.
Они являются последним этапом окисления и полиме-
ризации высыхающих масел, сопровождающимся обра-
зованием смолы. Смолы представляют собой твердые
или полутвердые аморфные вещества, которые дают хи-
мически важные сложные эфиры и кислоты, как, напри-
мер, абиетиновую кислоту и ее изомер — пимаровую
кислоту. Большинство смол растворяется в спирте и дру-
гих органических растворителях с образованием лаков.
Смолы горят коптящим пламенем.
Смолы применяют в качестве связывающих веществ
или загустителей в стекольных красках. Основным усло-
вием их применения является получение минимальных
количеств золы, которая образуется при сгорании. По-
этому расписанные изделия необходимо на первом эта-
пе обжигать при подаче большого количества воздуха,
чтобы сгорание было полным во избежание неполного
восстановительного горения. Кроме того, из сложных
эфиров смол образуются резинаты, из которых изготав-
ливают люстры.
Дамаровую смолу (дамара по-малайски означает
обычная смола) ввозят с Малайских островов и из Авст-
ралии и получают ее из сока различных эвкалиптовых
261
деревьев. Смолу поставляют в виде мелких кусочков
величиной от одного до пяти зерен (слепленных вместе)
гороха. Беловатые, как бы запыленные кусочки смолы
имеют форму шариков, капель или сосулек. Цвет смолы
белый с желтоватым оттенком в проходящем свете
вплоть до красноватого. Дамаровая смола растворяется
во многих органических растворителях, например в тер-
пентиновом масле, хлороформе, сероуглероде, жирах,
частично также в спирте и эфире. Плотность ее 1,04,
точка кипения 150—190° С.
Дамаровую смолу поставляют уже растворенной в
терпентиновом масле или в терпентине, или под назва-
нием дамарового лака. Из кусковой дамары приготавли-
вают краски или защитные связывающие покрытия, для
чего смолу сначала измельчают до порошкообразного
состояния, затем растворяют. Для красок, применяемых
при росписи стекла и фарфора, дамаровая смола яв-
ляется наиболее распространенным связывающим ве-
ществом и«загустителем. Краски, приготовленные с да-
маровым лаком, маслянистые, растекающиеся и хорошо
стека ют с кисти.
Канифоль — это смола хвойных деревьев, получен-
ная отгонкой высыхающих масел из бальзама. Цвет ка-
нифоли от светло-желтого до коричневого. Она пред-
ставляет собой аморфное хрупкое вещество с блестя-
щим стекловидным изломом. Размягчается при 70° С
и плавится при 100° С. Плотность 1,07. Растворяется во
многих органических растворителях. Основным компо-
нентом является абиетиновая кислота (у мягкой фран-
цузской канифоли также и ее изомер — пимаровая кис-
лота). Раствор канифоли в спирте, а еще чаще в тер-
пентиновом масле также добавляют в краски в качестве
дешевого связующего. После испарения растворителей
в краске остается клейкий остаток. В краски нельзя до-
бавлять большое количество лака, так как канифоль
разлагается лишь при высоких температурах и вызыва-
ет, таким образом, разрывы и вспучивание слоя краски
при обжиге. Все же канифоль часто является компонен-
том лаков, однако лаки только с одной канифолью слиш-
ком хрупки, особенно после испарения растворителя.
Густое масло, добавляемое в краску, облегчает нане-
сение и дополнительное растекание краски; покрытие
высыхает и затвердевает постепенно. Густое масло при-
готовляют из старого терпентинового высыхающего мас-
262
ла. Жидкость хранят в бутылях из прозрачного стекла
Вместо пробки горлышко лишь прикрывают кружком
фильтровальной бумаги либо комком ваты. Бутыль ста-
вят на светлое теплое место. Масло загустевает быст-
рее тогда, когда его заливают в широкую стеклянную
чашу, прикрывают свободно положенным листом фильт-
ровальной бумаги и оставляют на свету и в тепле. На
свету и в присутствии кислорода в высыхающем масле
при температуре несколько выше комнатной протекают
полимеризационные процессы, в результате которых по-
вышается вязкость и происходит загустевание. Разуме-
ется. при этом часть масла улетучивается.
Густое масло выгодно применять как при росписи,
особенно при весьма тонкой, так и при обжиге. При эко-
номической оценке производства изделии следует учи-
тывать, что высокая стоимость некоторых препаратов
составляет лишь доли процента общих расходов, так как
расход этих компонентов незначителен. Зато хорошо вы-
сыхающее масло является гарантией качества. Густое
масло с успехом применяют и в тех случаях, когда ху-
дожник расписывает изделие по мягкому слою на сле-
дующий день. При контроле качества растертой краски
наблюдается явление, когда краска, растертая в подхо-
дящих для нее связующем и разбавителе, долго не изме-
няется, тогда как в неудачно подобранных смесях части-
цы пигмента сгущаются и отделяются от раствора свя-
зующего и разбавителя.
При новых механизированных процессах, как, на-
пример, офсетной печати, уже не обязательно работать
с природными, часто дорогостоящими разбавителями и
связующими веществами, которые приходится расходо-
вать в большом количестве. В краски добавляют синте-
тические добавки, которые выполняют функции раз-
бавителя и связующего и хорошо ведут себя при об-
жиге.
Испытания высыхающих масел, бальзамов и смол.
Разбавители и связующие вещества испытывают на чи-
стоту* и происхождение как физическими (плотность,
точки кипения и затвердевания, растворимость, показа-
тель преломления и оптическое вращение), так и хими-
ческими методами (число омыления, ацетильное, альде-
гидное, фенольное, кислотное и эфирное).
Кроме того, применяют некоторые специальные ме-
тоды испытаний, а также практические способы опреде-
263
ления качества приготовления покрытий, их нанесения,
отверждения и высыхания в зависимости от температу-
ры обжига.
Инструменты для росписи
При росписи обычно применяют такие инстру-
менты, как палитра, рейбер, шпатель и кисти.
Палитра — это стеклянная пластина, па которой рас-
тирают порошковые краски и смешивают их с разбави-
телями и связующими. Пластины обычно бывают квад-
ратные со стороной от 12 до 40 см, иногда круговые или
прямоугольные, например 30x50 см. Толщина малых
палитр около 6 лм/, больших — до 15 мм. Иногда палит-
ры изготовляют из стекла с заплавленной в пего прово-
лочной сеткой.
Одна сторона палитры должна быть матовой, чтобы
краску можно было хорошо растереть. Матовую поверх-
ность получают путем тонкого шлифования или обработ-
кой пескоструйным аппаратом, или химическим спосо-
бом. Палитра со слишком грубой матовой поверхностью
забивается краской, плохо очищается, а краски расти-
раются менее эффективно. Эти же недостатки имеют ме-
сто, когда палитра имеет неровную поверхность.
Рейбер. Краски на палитре растирают рейбером
грибкового типа. Размер рейбера выбирают соответст-
венно диаметру растирающей поверхности, который
обычно бывает не менее 2 и не более 12 см\ высота рей-
бера от 9 до 20 см. К качеству растирающей поверхно-
сти рейбера предъявляются такие же требования, как
и к поверхности палитры. Выгодно, если грань рейбера
несколько отклонена под острым углом, чтобы краска не
отходила и легко проникала в промежуток между рей-
бером и палитрой. При растирании краски художник
несколько наклоняет рейбер в направлении кругового
движения.
Шпателем предварительно обрабатывают краску
с разбавителем перед ее растиранием; при растирании
шпателем краску сдвигают в середину палитры, чтобы
она не перетекала через край, не разливалась по боль-
шой площади и не слишком быстро теряла летучие раз-
бавители. Шпатели бывают деревянными, металлически-
ми и пластмассовыми. Они имеют форму вытянутого
треугольника с закругленной вершиной. Рабочая грань
264
должна быть ровной и острой, поэтому она обычно сре-
зана наискось. Деревянные шпатели имеют толщину
2—3 мм, рукоятка несколько толще. Они дешевы, но
плохо очищаются от смеси. Металлические шпатели име-
ют толщину стального листа 0,5—1 мм, который закреп-
ляют в деревянной ручке. Эти шпатели упруги, легко
очищаются, однако непригодны для работы с некото-
рыми видами красок тонких оттенков. Например, они
окрашивают пурпурные краски до грязно-серых оттен-
ков. Пластмассовые шпатели по форме аналогичны де-
ревянным. Они являются наиболее выгодными, так как
отличаются упругостью, длительным сроком службы,
лучшей стойкостью стирающей грани и не окрашиваются
красками.
Кисти. Для изготовления кистей наиболее пригодны
волосы беличьи, барсучьи и конские, остриженные с хво-
ста, хребта или живота. Эти волосы весьма упруги и
прочны. Ценным свойством при росписи является струк-
тура поверхности волоса и устойчивость к химическим
воздействиям. Общая форма волоса влияет на форму
кисти. Длинные волосы с постепенно суживающейся вер-
шиной предназначены для изготовления кистей с острой
вершиной, и, наоборот, из ровных волос с короткой
вершиной изготовляют широкие кисти без острой вер-
шины.
Самыми мягкими являются конские волосы, из кото-
рых делают кисти с очень тонкой вершиной. Наиболее
жесткие — барсучьи, из которых изготовляют кисти с ту-
пой вершиной, без постепенного перехода. Такие кисти
хорошо подходят для нанесения золотой краски. Волосы
с хвоста обычно бывают самыми длинными и, особенно
у белок, имеют удлиненную вершину, иногда даже вол-
нистую. Из этих волос изготовляют длинные тонкие ки-
сти для росписи узких поясков золотом, а также для на-
несения высокой эмали.
Типы кистей (рис. 107). Кисти в основном бывают
круглые, заостренные, тупые, с косым срезом и плос-
кие, разной величины, в зависимости от расписываемой
поверхности. Для росписи небольших деталей пред-
назначены кисти с вершиной из небольшого числа тон-
ких волос.
Круглые кисти обычно короткие и широкие. Ими на-
носят каплеобразные и круговые рисунки, например
цветы и широкие листья.
265
У остроконечных кистей вершина сходится под весь-
ма малым углом. Наиболее тонкими кистями раскраши-
вают детали фигурных рисунков, тонкие арабески с уме-
ренным рельефом, детали цветов, тонкие линии и длин-
ные узкие листья. Такими кистями наносят также узкие
пояски люстров, золота и платины, так как они не остав-
ляют следов кисти в нанесенном слое.
Рис. 107. Основные типы кистей для росписи.
а —круглая: / — обойма; 2— ручка; б — заостренная; в — за-
остренная для росписи ободков; г—тупая; д — заостренная с ко-
сым срезом; е — плоская
Чтобы кисти были тупые, вершину срезают в попереч-
ном направлении. Такими кистями рисуют тени с рез-
ким переходом. Переход достигается путем смачивания
в краске только одной стороны кисти. Кроме этого, ими
наносят матирующие соли и кроющие лаки. К этой груп-
пе относятся кисти из свиной щетины, которые в нане-
сенном слое краски оставляют пластичные следы щети-
ны. Это явление используют при рисовании деревьев и
кустов.
Кисти с косым срезом получают путем срезания на-
искось волос примерно на одну треть длины кисточки.
Их предпочитают применять при нанесении полосок
(«ободков»).
Плоскими кистями расписывают большие поверхно-
сти красками, люстрами, жидким золотом, а также на-
носят лессирующие смеси.
266
Хранение кистей. Кисти необходимо хранить в тща-
тельной чистоте и без механических повреждений. Ки-
сти, используемые для росписи жидким золотом или
люстрами, изнашиваются меньше, однако при росписи
красками подвергаются механическим повреждениям,
так как краска собственно представляет собой мелкий
порошок, состоящий из острогранных осколков стекла.
Последние в процессе росписи повреждают нежную обо-
лочку волос, которые, таким образом, утрачивают проч-
ность, ломаются и распадаются.
По окончании росписи кисти необходимо вымыть в
терпентине, чтобы очистить их от связующих веществ
и зерен краски. Кисти необходимо промывать последо-
вательно в небольших количествах разбавителя.
Способы работы
Подготовка красок к нанесению. Краски по-
ставляют в виде тонко размолотых порошков, а для оф-
сетной печати и для нанесения распылением — уже
в готовом виде (с разбавителями и связующими веще-
ствами).
Сам по себе порошок не способен удерживаться на
стекле, поэтому его смешивают со связующими вещест-
вами. Связующие вещества подбирают в соответствии
со способом нанесения краски и регулируют их свойст-
ва путем добавления разбавителей. Готовую краску,
распределенную в связующих веществах и разбавите-
лях, наносят на стекло кистью, распылением или раз-
личными способами офсетной печати. Для каждого спо-
соба нанесения необходимы смеси со специфичными
свойствами.
При росписи связующие вещества и разбавители
должны обеспечивать в течение определенного времени
тягучесть краски и ее способность к нанесению. После
высыхания и затвердевания краска должна прочно
прилипать к стеклу. При нагреве она не должна рас-
текаться. При сушке и обжиге связующие вещества и
разбавители должны без остатка улетучиться или сго-
реть.
Подготовка красок для ручной росписи. Наибольшее
количество связующих веществ и разбавителей добавля-
ют в краски, которые предназначены для ручной роспи-
си кистью. Это нужно для того, чтобы мазки кистью бы-
267
ли тягучими и чтооы краска, прилипая к основанию, оо-
разовывала слой необходимой толщины. Смесь должна
высыхать и затвердевать постепенно, чтобы приготов-
ленной краской можно было пользоваться продолжи-
тельное время, не изменяя ее свойств.
Разбавителями являются летучие высыхающие мас-
ла, связующими веществами — бальзамы и смолы, спо-
собные к окислению. В результате окисления и испаре-
ния летучих компонентов краски застывают и затверде-
вают. Количество органических добавок в красках для
ручной росписи не всегда одинаково.
Для облегчения нанесения покрытия в краски часто
добавляют большое количество связующих. После об-
жига зерна краски не могут дать однородную блестя-
щую поверхность. При обжиге изделия, особенно в тех
случаях, когда разбавитель не испарился, происходит
так называемое кипение, пузырение и растрескивание
поверхности слоя, который приобретает шлакообразный
вид. Кром*е того, повышенное содержание органических
горючих в связующем оказывает восстанавливающее
действие на соединения свинца, который присутствует
во всех красках, так что цветовой оттенок изменяется
зачастую до грязно-серого цвета. Поэтому основным тре-
бованием при приготовлении красок является добавле-
ние при размешивании оптимальных количеств связую-
щих веществ и разбавителей.
При дозировке компонентов стараются достигнуть
их оптимального соотношения. Однако поддержание по-
стоянного соотношения возможно только у собственно
красок и связующих веществ, так как при кратковре-
менном пребывании на воздухе те и другие практически
не изменяются. Количество разбавителей нельзя точно
контролировать и держать постоянным, так как они ис-
паряются на воздухе, причем скорость испарения у каж-
дого разбавителя зависит от температуры окружающей
среды, размеров поверхности палитры, по которой раз-
мазана краска, а также от времени растирания или пе-
ремешивания краски. Наиболее простым и быстрым спо-
собом дозировки является отмеривание по объему,
более продолжительным — взвешивание отдельных до-
бавок. Относительно точного отмеривания можно до-
стигнуть путем наполнения компонентами мерных
цилиндров и определения количества их по разности от-
счетов па шкале. Опытные художники определяют пра-
268
вилыюсть состава краски уже по мазку кистью, другим
способом проверки является пробный обжиг.
При приготовлении краски для ручной росписи за-
служивает внимание агрегирование зерен краски. При-
готовленной растертой краской художник работает
только непродолжительное время. Периодически необ-
ходимо снова размешивать краску или добавлять не-
сколько капель разбавителя, который улетучился из
краски. Под микроскопом уже при 25—100-кратном уве-
личении видно, что растертая краска сначала монолит-
на, отдельные зерна невидимы. Через некоторый про-
межуток времени зерна собираются уже в большие ви-
димые агрегаты. Агрегирование часто наблюдается
в смесях жидкостей и твердых веществ в виде коллоид-
ных частиц. После растирания краски имеют структуру
грубых коллоидов.
Подготовка красок для распыления. Для красок,
предназначенных к нанесению распылением, наоборот,
употребляют минимальное количество связующего и раз-
бавителей. Наносить краски распылением можно даже
без применения связующего, например, лишь с водой
или спиртом, причем после обжига они имеют хороший
внешний вид. Однако после высыхания напыленная
краска легко повреждается механически, так как не свя-
зана со стеклом связующим веществом.
Растирание красок. Раньше краску растирали па па-
литре путем циклоидальных движений рейбера в на-
правлении по часовой стрелке и с последующим соби-
ранием шпателем на середину палитры. Величина исти-
рающей поверхности рейбера должна была определять
прикладываемую при растирании силу давления. Чем
больше поверхность, тем большим должно быть давле-
ние. Поэтому рейбер с малой поверхностью при одина-
ковом давлении более эффективно растирает краску.
Краску вначале растирали с разбавителем и только при
подготовке растертой краски непосредственно для рос-
писи добавляли связующее вещество, чаще всего дама-
ровый лак. При растирании краски с маловязким раз-
бавителем между рейбером и поверхностью стеклянной
палитры образуется тонкая пленка из смеси краски с
разбавителем и размолотая краска эффективно расти-
рается рейбером. Если к краске добавить связующее ве-
щество, возникает вязкая клейкая масса, растирать кото-
рую весьма затруднительно.
269
Раньше художник не мог подучать краску тонкого
помола, так как изготовляющие краски заводы не имели
таких совершенных и производительных помольных
устройств, как в настоящее время. Термин «растирание»
был перенесен на операции смешивания и гомогениза-
ции краски со связующими веществами и разбави-
телями.
Очистка стекла. Изделия, предназначенные к рос-
писи, очищают от пыли и следов пальцев, затем высу-
шивают.
Для очистки стекла нужно применять полотенца,
вытканные из длинного волокна. Короткие хлопковые
волокна легко отделяются и остаются на поверхности
стекла, шерстяные волокна не полностью сгорают и
являются причиной появления дефектов в обожжен-
ном слое.
Любоа загрязнение (оттиски пальцев от краски, пыль
и прочие загрязнения) проявляется при обжиге неустра-
нимыми дефектами, точками и трещинами. Краска на
расписанных изделиях перед обжигом удерживается на
стекле непрочно, что зависит от количества добавлен-
ного в краску дамарового лака.
Разметка. Некоторые виды рисунков (обычно слож-
ные) необходимо размечать. Наиболее простым спосо-
бом разметки является применение шаблона или копии
рисунка, вкладываемой внутрь расписываемого изде-
лия. Этот способ пригоден для росписи сосудов цилинд-
рической или конической формы при бесцветном или
слабоокрашенном стекле. При этом обводят только
контуры рисунка. Большая толщина стенки дает иска-
жение.
Для весьма точного нанесения рисунка при росписи
темного или непрозрачного стекла и стекла с закруг-
ленной поверхностью применяют трафаретную бумагу.
Через отверстия в бумаге тампоном из ваты или бархата
на стекло наносят порошок древесного угля или другое
вещество, которое не влияет на краску при обжиге. Пос-
ле этого обозначенный на стекле контур обводят конт-
растными чернилами с небольшой добавкой клея (гум-
миарабик) .
Подготовительные работы. При продолжительном
хранении в поверхностном слое содержится много тер-
пентина, поэтому при отборе содержимое нужно пере-
мешивать и краску отбирать у дна. Затем краску вновь
270
разбавляют на палитре. Не-
обходимо, чтобы добавляе-
мый при этом терпентин по
качеству соответствовал
терпентину, с которым рас-
тирали краски. В против-
ном случае частицы краски
агрегируются и обусловли-
вают неравномерность нано-
симого слоя. Особенно труд-
но достигнуть равномерно-
сти красок, которые нано-
сят мазками, например при
затенении поверхностными
красками или при нанесе-
нии матированного фона.
Комки и скопления краски
бывают видны и после обжи-
га. Если краски наносят од-
на на другую, нижняя
краска должна содержать
больше лака, чтобы не ад-
сорбировать терпентин из
верхней краски. Наоборот,
слишком большая добавка
лака приводит при обжиге
к выделению восстанавли-
вающих газов, которые не
только действуют на содер-
жащийся в краске свинец,
по и образуют закрытые пу-
зыри внутри краски и от-
крытые на ее поверхности;
в этом случае говорят, что
краска «кипит» (рис. 108,а).
Этот дефект встречается,
в частности, у красок, нане-
сенных толстым слоем, или
у прозрачных красок, в ви-
зуально видимом слое кото-
рых все дефекты довольно
хорошо заметны. При каж-
дом смачивании кисти крас-
Рис. 108. Роспись кроющей
эмалью (а) и дефект в крас-
ке, вызванный чрезмерной до-
бавкой связующих веществ,
способствующих пузырению
(«кипению») краски (б) (ав-
тор Б. Чабла, фото й. Пше-
нички)

ку нужно перемешивать, так как более тяжелая краска
оседает, а на поверхность выступает разбавитель.
271
Краски, размалываемые в терпентине, хорошо сме-
шиваются с ним при приготовлении их па палитре. При
росписи они тягучие. Наоборот, размолотые с водой
краски плохо смачиваются в терпентине и менее тягучие
при росписи. Для улучшения смачивания к краске, раз-
молотой с водой, выгодно добавлять хотя бы часть крас-
ки, размолотой с терпентином.
Если перекрываются краски, которые не долж-
ны смешиваться, их нельзя обжигать одновременно.
В этом случае вторично краску наносят после обжига
первой.
При нанесении красок необходимо выполнить основ-
ное правило — сначала наносят более тугоплавкие крас-
ки, затем после обжига на них наносят более легкоплав-
кие. При обратной последовательности верхний слой ли-
бо остается необожженным, либо, если обжиг
производится при повышенной температуре, нижняя
краска ирезмерно размягчается и может вызвать появ-
ление дефектов. Она может, например, растворить верх-
нюю краску или стечь с изделия; при этом вся поверх-
ность растрескивается.
Перед началом работы с повой партией краски или
до сих пор не применявшейся краской необходимо про-
верить ее цветовой оттенок, плавкость и возможность
разбавления. Для этого на небольшие изделия или на
кусок листового стекла краску наносят слоями разной
толщины или же слоем, сходящим на нет. Затем образ-
цы обжигают вместе с другими изделиями при одина-
ковых условиях.
Кроющие эмали являются наиболее распространен-
ными красками для росписи незатененных поверхностей.
Слой эмали после обжига совершенно непрозрачен, об-
ладает хорошей укрывпстостью. После обжига появ-
ляется блеск. Кроме красителя, они содержат и напол-
нители. Нанесение равномерного слоя на больших пло-
щадях, уже более 1 см2, затруднительно. Поэтому
сначала наносят краску кистью, затем ее перемешива-
ют на стекле иглой. После этого краску дополнительно
выравнивают постукиванием, чтобы она равномерно
разлилась. Таким же способом на большую поверхность
наносят прозрачные краски. При нанесении красок всег-
да сначала раскрашивают большие площади и в конце—
контурные линии и детали. Раскрашивание производит-
ся при возвратно-поступательных движениях кисти.
272
Поверхностные крас-
ки (рис. 109). Эти краски
предназначены для зате-
няющей росписи, когда
толстый слой не пригоден
(максимальная толщина
слоя около 0,1 мм). Пос-
ле обжига они имеют сла-
боинтенсивный блеск, так
как содержат несколько
меньше плавней (75—
90%), что необходимо
для хорошей укрывисто-
стп. Они содержат толь-
ко повышенное количест-
во красителя, а иногда и
небольшое количество на-
полнителя для оттенения.
Кроющая способность
этих красок довольно хо-
рошая даже при толщи-
не слоя, сходящей па
нет. При их нанесении на
прозрачное стекло снача-
ла наносят грунт белой
эмали, видный потом со
стороны задней стенки.
В поверхностные крас-
ки вместо лака добавля-
ют гвоздичное масло,
чтобы они, будучи нане-
сенными тонким слоем,
быстрее затвердевали в
в результате испарения
летучего разбавителя.
При нанесении теней пе-
реход на пет достигают
Рис. 109. Прошлифованное слои-
стое стекло, расписанное поверх-
ностными красками и отполиро-
ванным золотом (фото Й Брока)
тем, что одну сторону ки-
сти смачивают краской, а другую разбавителем.
Рельефные краски. Иногда краски наносят слоями
толщиной в несколько миллиметров. Рельеф имеет тол-
щину около 1 мм\ особенно высокие слои, иногда тол-
щиной до 10 мм, называют высокой эмалью. Рельеф-
ную краску в большинстве случаев покрывают блестя-
18—1484
273
Рис. ПО. Арабески, расписанные рельефной краской, после обжига
покрыты блестящим золотом, которое обожжено самостоятельно,
после обжига грунта (фото П. Брока)
•
тцим золотом так, что возникает представление, что
золото нанесено толстым слоем (рис. ПО). Этими крас-
ками наносят узкие площадки и линии. Краска должна
быть весьма тягучей и наносится длинной мягкой кистью
из беличьей шерсти, которая поглощает большое коли-
чество краски. Это обеспечивает непрерывность линий,
поскольку мазок не нужно прерывать для новой порции
краски. Золото наносят на обожженную краску. Таким
образом, изделие обжигают два раза. Если же золото
будет нанесено на любую необожженную краску, при
совместном обжиге получается окраска от розовой до
красной. Красная окраска различна в зависимости от
состава и вида краски, на которую нанесено золото, и не
воспроизводима.
Высокая эмаль (рис. 111) существенно отличается
от всех других красок как внешним видом, так и спо-
собОлМ нанесения. Если другие краски после обжига бо-
лее или менее стекловидны-—компактны, то высокий
слой эмали только спекается. Это предотвращает рас-
трескивание спая двух стекол (изделие и краска) в ре-
зультате различия их коэффициентов термического рас-
ширения. В спекшемся слое высокой эмали различия
коэффициентов расширения выравниваются упругостью
соединений отдельных зерен, которые лишь касаются
друг друга. Поэтому высокая эмаль более тугоплавка
274
по сравнению с другими красками. Для особо толстых
слоев предпочитают более крупные зерна для обеспече-
ния большей пористости (см. рис. 111). Однако туго-
плавкая краска сама по себе не дает хорошего соедине-
ния со стеклом. Поэтому сначала па стекло наносят
грунт — более легкоплавкую краску, которая обеспечи-
вает соединение. Эта легкоплавкая краска должна иметь
коэффициент расширения, промежуточный между рас-
ширением стекла и эмали, так чтобы в результате обра-
зовалось промежуточное стекло, подобное стеклу, при-
меняемому при соединении стекла с металлами с раз-
личными коэффициентами теплового расширения. Эту
грунтовую краску обжигают одновременно с высокой
эмалью.
Толстый слой высокой эмали наносят постепенно, что-
бы часть разбавителей могла улетучиться еще перед на-
несением очередного слоя. Готовую эмаль оставляют
в течение суток высыхать на воздухе, чтобы при обжиге
не происходило бурного испарения разбавителей, кото-
рое могло бы привести к разрушению всего слоя.
Если высокую эмаль обжигать при высокой темпе-
ратуре так, чтобы имела место большая степень спека-
Рис. 111. Цветок, нарисованный высокой эмалью, середина цветка
позолочена, листья расписаны рельефной краской (фото И. Брока)
18*
275
иия, краска будет растрескиваться по причине недоста-
точной упругости слишком прочных контактов между
отдельными зернами.
Матфон— это бесцветная или белая краска с добав-
кой тугоплавкого фарфорового порошка. Последний при-
дает обжигаемому слою шелковистый матовый вид, а
также повышает химическую устойчивость. хМатфон на-
носят широкой кистью на большие поверхности очень
тонким слоем. После обжига поверхность стекла стано-
вится только как бы матовой, однако при внимательном
просмотре обнаруживаются следы кисти. Матфон нано-
сят на стекло, например, в качестве грунта, по которому
после обжига делают роспись блестящим золотом. Зо-
лото на нем матовое, а на стекле без матфона — блестя-
щее. Если на матфон нанесена краска, например эмаль,
при одновременном обжиге обеих красок краска остает-
ся блестящей, а матфон матовым.
Если рке матфон составлен из краски с определен-
ным цветовым оттенком, слой после обжига имеет па-
стельную окраску.
Прозрачные краски. Эти краски просвечивают и ос-
тавляют неизменным стеклянный характер изделия. Они
представляют собой весьма легкоплавкие стекла, после
обжига в них не остаются непроплавленные частицы.
Поэтому их химическая устойчивость низка. Нанесение
прозрачных красок ручной росписью весьма трудоемко,
если требуется равномерная толщина слоя. При измене-
нии толщины изменяется и цветовой оттенок; это исполь-
зуют в декоративных целях.
Все виды красок растворяют в себе тонкие слои, на-
несенные на поверхности стекла, например лазурь, бле-
стящее золото, люстр, иризирующий слой. Особенно вы-
годно использование этого явления у прозрачных кра-
сок. Нанесенная на медную лазурь прозрачная краска
при обжиге настолько полно растворяет ее, что стекло
под краской имеет лишь первоначальную окраску. Опти-
ческие явления дают хрустальные и прозрачные краски,
ле растворяющие золото.
Наряду с классическим способом нанесения красок
кистью для нанесения их использовали накатывание
губкой, жесткой кистью, грубой тканью, царапание иг-
лой, деревянной палочкой и жесткой бумагой. Эти спо-
собы могут быть использованы и для нанесения блестя-
щего золота, а иногда даже и люстров.
276
Роспись пером явля-
ется в основном дополни-
тельной техникой и лишь
изредка самостоятельной.
Этим способом можно
наносить краски или дра-
гоценные металлы. Труд-
нее наносить люстры, так
как они чувствительны к
толщине наносимого слоя,
которую при росписи пе-
ром трудно выдерживать
одинаковой.
Перо может быть из-
готовлено из очина (для
широких линий) или из
нержавеющей стали (для
тонкой росписи). Л1ате-
риал пера должен быть
устойчив к действию раз-
бавителей и краски, что-
бы продукты разложения
не оказывали влияния
на цветовой оттенок.
Краска для рисова-
ния пером должна быть
весьма тонко растерта и
иметь большое количест-
Рис. 112. Рисунок, нанесенный пе-
ром при помощи блестящего зо-
лота на тонкое плоское стекло
(линии отбрасывают тень на ма-
териал, подложенный под стекло)
(автор И. «Пипса, фото П. Бро-
ка)
во разбавителей, облегчающих стекание краски с пера.
На перо краску наносят кистью. Широкие линии можно
наносить кроющими красками. Для тонкой росписи пред-
почитают поверхностные краски, которые и в тонком
слое имеют достаточную кроющую способность для то-
го, чтобы после обжига получить отчетливый и интен-
сивный цветовой оттенок. Наиболее надежна черная
краска. Меньшую кроющую способность имеют синяя,
зеленая, коричневая и красная краски. Штриховой рису-
нок холодными красками менее устойчив. Устойчивость
повышают нанесением пуговичного лака.
Золото, серебро или платина довольно хорошо нано-
сятся пером на бесцветное (рис. 112) или белое стекло,
так как их растворы имеют коричневатые оттенки. Зато
очень плохо расписывать ими стекла более темных цве-
товых оттенков, наносимые линии почти не видны, но
277
после обжига все детали и дефекты росписи хорошо
видны. Иногда рисунок, полученный трафаретной пе-
чатью, доводят пером (рис. 113), дополняя нанесенную
печатью черную краску другими цветовыми оттенками.
Рис. ИЗ. Фрагмент узора с краской, нанесенной трафаретной
печатью
Расписывать пером можно по предварительно нане-
сенному обычным способом рисунку. Готовый штрихо-
вой рисунок после высыхания обжигают.
Роспись карандашом с вжигающейся краской. Эти
карандаши изготовляют так же, как и обычные каран-
даши для стекла, и отличаются они от последних тем,
что содержат стеклянную краску, которая закрепляется
на поверхности изделия обжигом. Обычные карандаши
для стекла содержат органический или неорганический
краситель, диспергированный в воске или другом веще-
стве. Цветные карандаши с вжигаемой краской пересы-
щены цветными пигментами, а плавней содержат лишь
наименьшее необходимое количество. При росписи оста-
ется достаточно хорошо выраженный след. Однако пос-
278
ле обжига краска становится менее интенсивной, часто
едва заметной. Первоначальный довольно толстый слой
краски утончается в результате испарения и сгорания
связующего вещества; краска менее заметна вследствие
растворения окрашенных зерен пигмента как в плавне,
так и в поверхностном слое стекла.
Поэтому роспись карандашами не нашла широкого
применения даже в тех случаях, когда на поверхность
стекла наносили слой, дающий тонкую матовую и шеро-
ховатую поверхность (смесь кроющей краски с повышен-
ным содержанием тонкого порошка плавленого каолина
или другого белого вещества, например окиси титана).
Гораздо большее применение нашли способы, при ко-
торых стеклянную краску втирают в матовую поверх-
ность или в травленую линию, или же когда печатью
наносят связующий материал, а сухую краску наносят
распылением или втиранием кистью.
Технические требования и испытания красок
Основным требованием, предъявляемым к кра-
ске, является ее химическая устойчивость. Химическая
устойчивость красок, в основном прозрачных, не иссле-
довалась до тех пор, пока стекло, украшенное росписью,
предназначалось только для декоративных целей. При
применении в технических целях, например для нанесе-
ния шкал и особенно при механизированном нанесении
красок офсетной печатью на многократно используемую
стеклянную тару, было установлено, что краски облада-
ют низкой химической устойчивостью. Поэтому возникла
необходимость изменить химический состав красок, од-
нако лишь в такой степени, чтобы это изменение нс по-
влияло на краситель. Новые краски, более устойчивые
в химическом отношении, имеют многокомпонентные
основные стекла, которые часто образуют эвтектику
с весьма низкой температурой плавления и обладают
при этом повышенной химической устойчивостью.
При испытаниях красок контролируют следующие
свойства.
Зернистость красок. 10 г краски промывают струей
воды на сите с 10 000 отв)см2 (100 DIN); краска должна
проходить через сито без остатка.
Цветовой оттенок и блеск. На осколок стекла нано-
сят стандартную краску и тем же способом испытуемую
279
краску. Оба образца обжигают совместно по определен-
ной кривой обжига. После этого образцы сравнивают
визуально, имеют ли они одинаковый блеск и цветовой
оттенок. Более точный контроль окраски возможен при
измерении поглощения света определенных длин воли.
Тепловое расширение и плавкость. Наиболее быст-
рым до сего времени является практическое испытание —
после обжига стандарта и испытуемого образца их ви-
зуально сравнивают, устанавливают, не появились ли
трещины в результате различия коэффициентов расши-
рения и на сколько хорошо проплавилась краска.
Влажность. Образец высушивают при температуре
105° С в течение 3 ч до постоянного веса. Допускается
влажность не более 1,5%.
Химическая устойчивость. Согласно швейцарскому
стандарту для красок с температурой обжига 580—600° С
определяется количество выщелачиваемого свинца; оно
не должно превышать 0,003 г с поверхности изделия
100 см2. Осколок стекла с краской, нанесенной на изме-
ренной в см2 площади, после обжига погружают в
4%-ный раствор уксусной кислоты на 24 ч при темпе-
ратуре 20° С. В краске не должны обнаруживаться мато-
вые места окрашенной поверхности и изменяться внеш-
ний вид. Содержание выщелоченного свинца определяют
расчетным путем по весу осадка хромата или сульфата
свинца, полученных обычным методом анализа. Этот
стандарт распространяется на художественное стекло
для напитков.
Техника безопасности
Чистоте атмосферы в помещениях для росписи
должно уделяться больше внимания, чем в других про-
изводствах. Это необходимо, с одной стороны, для охра-
ны здоровья художников, которые подвергаются вред-
ному воздействию выделяемых соединений свинца из
красок, и, с другой стороны — в целях предотвращения
появления дефектов на изделиях, возникающих при дей-
ствии пыли и загрязнений.
Необходимо также хорошее освещение. Как правило,
художник работает у окна. Если работают при искус-
ственном освещении, свет должен быть рассеянным, ин-
тенсивным и бесцветным. Помещение необходимо пре-
дохранять от действия прямых солнечных лучей. Темпе-
280
ратура в помещении должна быть около 20° С или
несколько выше.
Обычно воздух в художественной мастерской насы-
щен запахом высыхающих масел, поэтому необходима
достаточная вентиляция, без сквозняков, вызывающих
завихрения пыли.
В периоды времени года, когда воздух пересыш.ен
парами, в мастерской собирают достаточный запас пред-
назначенных к росписи изделий; на поверхности изделий
с более низкой температурой, принесенных из холодного
склада в помещение, конденсируется влага, так что при
нанесении на поверхность такого стекла блестящего ме-
талла его слой не мог удерживаться и легко стирался бы
после обжига.
В художественных мастерских могут иметь место
случаи отравления соединениями свинца. Плавни в кра-
сках, как правило, имеют повышенное содержание бора-
тов и силикатов свинца.
В пищеварительный тракт организма человека тон-
кий порошок соединений свинца может поступать через
органы дыхания при манипуляциях с порошкообразны-
ми красками перед их растиранием с добавками, а так-
же при нанесении «морозов». Порошкообразные частицы
красок, в том числе с разбавителями, попадают в орга-
низм, в особенности у курящих. Действие свинца на ор-
ганизм человека неодинаково. Отравление обычно со-
провождается появлением бледности, которая по
мере прогрессирующего отравления сменяется пепель-
но-серым оттенком лица. Бледность вызывается сниже-
нием числа кровяных телец и содержания гемоглобина.
Часто отравление сопровождается пожелтением белкой
глаз. Пострадавший чувствует утомление, переходящее
в сонливость, аппетит теряется почти полностью. Усили-
вается головная боль. Давление в области желудка по-
вышается. Появляется боль в желудке. В профилакти-
ческих целях рекомендуется пить молоко, которое спо-
собствует связыванию свинца и тем самым выведению
его из организма.
Выздоровление ускоряется при своевременном вме-
шательстве врача и прекращении работы с соединения-
ми свинца. Основной профилактикой свинцовых отрав-
лений являются неукоснительное соблюдение требова-
ний техники безопасности при работе со свинцовыми
красками и личная гигиена работников.
281
Применение
Стеклянные обжигаемые краски, наносимые
росписью, применяются для технического стекла и стек-
лянной тары, главным образом для стеклянной посуды.
Холодные краски
Понятие роспись под стеклом обозначает нане-
сение рисунка на одну сторону стекла, чаще всего пло-
ского. Наблюдатель как бы рассматривает рисунок че-
рез слой стекла с чистой стороны.
В средней Европе роспись под стеклом была типич-
ным видом народного искусства. Способы нанесения
росписи известны со времени Римской империи. Перво-
начально на поверхность стекла наклеивали фольгу из
золота. На фольге гравировали рисунки или надписи и
защищали ее слоем наплавляемого стекла. Позднее по-
явились оловянные и серебряные зеркала.
Для этой цели используют исключительно холодные,
не требующие обжига краски, поскольку в основном
роспись наносят на большие поверхности стеклянных
пластин, обжигать которые было бы весьма сложно.
Однако краски защищены стеклом от механических и
химических повреждений. Применяют два типа красок.
В качестве грунта применяют кроющие краски. С ними
комбинируют просвечивающие краски, которые прида-
ют грунту цветовой оттенок. Из белых красок просве-
чивающими являются цинковые белила, тогда как свин-
цовые или титановые белила хорошо глушат стекло. Из
других красок просвечивающими являются сиены. При-
родная и искусственная охра имеет хорошую кроющую
способность.
Роспись осуществляют волосяными кистями: для
топкой росписи применяют кисти из конского волоса.
Связывающим веществом для пигментированных кра-
сок обычно является льняное масло. Для красок, быст-
ро затвердевающих с этим маслом, применяют маковое
масло, которое затвердевает медленнее, либо смесь
упомянутых масел. Отверждение ускоряется, если доба-
вить легко испаряющееся терпентиновое масло или тер-
пентиновую смолу, которые выполняют функции
разбавителей. Нецелесообразно добавлять вещества, ус-
коряющие затвердевания масел, так называемые сиккати-
282
вы; при их действии масла темнеют и слой краски рас-
трескивается. Из природных смол добавляют мастику,
растворенную в терпентиновой смоле. В последнее вре-
мя применяют также краски, приготовленные на основе
синтетических смол. Для упрочнения поверхности реко-
мендуют расписываемое стекло подогреть до 90—480°С
в зависимости от вида применяемой смолы.
Эмульсионные краски приготовляют смешиванием
яичного белка и желтка с эмульгированной смесью воды
и льняного масла или олифы.
При росписи процесс обратен процессу нанесения ри-
сунка на стекло. Сначала намечают контуры, затем ри-
суют детали, после этого наносят просвечивающие кра-
ски и лишь потом большую часть поверхности покры-
вают кроющей краской, которую при обычной росписи
наносили бы первой в качестве грунта. Роспись ведут
по образцу, предварительно нарисованному на бумаге.
Само собой разумеется, что очередные слои краски на-
носят после высыхания предыдущего слоя. Ошибки
в нанесении рисунка исправляют путем царапания.
Роспись под стеклом практически применяют до на-
стоящего времени при нанесении надписей на зданиях,
вывесках и рекламных щитах, когда надпись наносят на
одной стороне стекла краской или бронзой и оттеняют
второй грунтовочной краской. В отдельных случаях рос-
писью имитируют перламутр, мрамор с прожилками или
дерево. Холодными красками также наносят техниче-
ские данные на стеклянных частях различных приборов,
где хорошо применимы репродукционные фотохимиче-
ские способы нанесения или офсетная печать, которая
дает возможность осуществлять многоцветные комби-
нации.
2. ДЕКОРАТИВНЫЕ «МОРОЗЫ»
Декоративными «морозами» называют бесцвет-
ный или прозрачный окрашенный бой легкоплавких
свинцовистых стекол, состав которых не отличается от
состава прозрачных красок. Окрашивающие добавки
в них не бывают полностью расплавленными даже после
обжига. Зернистость колеблется в пределах от 0,1 до
0,5 мм. Морозы наносят на стекло и затем обжигают
большей частью при температуре около 540° С. В этом
случае они соединяются с поверхностью стекла так, что
283
Рис. 114. Ваза, на шлифовальные грани которой
нанесен неправильными участками цветной мо-
роз (автор Вл. Поспихал, фото Й. Пшенички)
не образуют непрерывной поверхности: отдельные зерна
эффектно выделяются, их острые грани и углубления
оплавляются (рис. 114).
При нанесении поверхность стекла покрывают слабо
клеящим слоем, на котором закрепляются зерна моро-
за. Слой наносят равномерной толщины, чаще всего ки-
стью. При обжиге к клеящему слою предъявляют сле-
дующие требования: разбавитель должен легко испа-
ряться, связующее вещество не должно ожижаться
284
при повышенной температуре, а целиком сгорать, не
оставляя золы. Для покрытий готовят раствор терпен-
тина, загущенный небольшой добавкой дамарового лака.
Если требуется, чтобы в условиях серийного производ-
ства клей сохранял свои свойства продолжительное вре-
мя и при этом снижалась летучесть и происходило по-
степенное загустевание слоя, добавляют смазочное мас-
ло, загущенный терпентин, лавандовое масло или же
применяют различные комбинации разбавителей и свя-
зующих веществ.
Для мороза с большей зернистостью необходимо на-
нести более толстый слой покрытия. Поэтому предпочи-
тают покрытие с большей вязкостью; для мелкозернисто-
го мороза — наоборот. Слой покрытия должен иметь
малое поверхностное натяжение, чтобы в нем после на-
несения не оставались следы кисти и слой был распреде-
лен равномерно.
Мороз наносят на слой покрытия путем насыпания
зерен лопаткой и удалением избытка стряхиванием. Из-
быток зерен стряхивают на подстилку, и их можно ис-
пользовать снова. Недостаточно вязкое и тонкое покры-
тие не удерживает зерна мороза, которые спадают с по-
верхности. Слишком вязкое покрытие может вызвать
два дефекта. В таком покрытии закрепляется слишком
много зерен, так что зерна наслаиваются кучками и пос-
ле обжига дают толстый неоднородный слой. Кроме то-
го, при стряхивании избытка незакрепившихся зерен
весь слой вследствие большой его массы сдвигается и
распределяется по поверхности с образованием незапол-
ненных мест, так что непрерывность слоя нарушается.
Зерна, которые частично увлажнились при насыпании
на слой покрытия, легко склеиваются и комкуются. По-
этому их нельзя применять вторично сразу же после
встряхивания; необходимо дать им высохнуть.
Испытывался способ нанесения клеящего слоя напы-
лением через трафарет, который дает возможность по-
очередно наносить несколько слоев различного цвета.
Особая цветовая гамма достигается, если после нанесе-
ния крупнозернистого мороза нанести мелкозернистый
мороз другого цвета, зерна которого задерживаются
в промежутках между крупными зернами.
При сплавлении весьма мелкозернистого мороза по-
лучается более или менее непрерывная монолитная по-
верхность, которая является имитацией известной кера-
285
Рис. 115. Фрагмент стекла с сильно
сплавленными зернами. Хорошо
виден пигмент, оставшийся нерас-
плавленным
мической росписи. Иног-
да оплавленную таким
образом поверхность рас-
писывают кроющими
красками, достигая того,
что они неровной матовой
полупрозрачной поверх-
ностью напоминают ста-
рые росписи либо же
обожженный мороз по-
крывают прозрачной
краской и получают тот
же эффект.
Для наплавления на
поверхность стекла узора
применяли также поро-
шок, полученный из лег-
коплавких стекол с более
высоким показателем
преломления по сравне-
нию с обычным стеклом.
Кроме того, обычную ба-
лотину наносили на грунт
из легкоплавкого стекла,
плавня или прозрачных
красок. Особый интерес
представляет применение
балотины с повышенным показателем преломления.
Для правильно обожженного мороза характерна хо-
рошая связь с поверхностью стекла, большая площадь
контакта каждого отдельного зерна; острые грани
и углубления слегка закруглены. Высокие вязкость и по-
верхностное натяжение стекломассы при обжиге приво-
дят к тому, что первоначально неправильные и остро-
гранные зерна приобретают часто форму полусферы
(рис. 115).
При слишком низкой температуре обжига зерна со-
единяются с поверхностью стекла лишь небольшими кон-
тактирующими площадками. При высокой, наоборот,
зерна расплываются и объединяются в неправильные вы-
сокие скопления; иногда слой прерывается. Эти скопле-
ния вследствие различий теплового расширения стенок
изделия и мороза могут впоследствии привести к рас-
трескиванию. У несплавленных зерен возможные разли-
286
чия в коэффициентах термического расширения пе при-
водят к явлениям растрескивания.
В местах, где перед обжигом зерна мороза были ску-
чены, большие группы их сплавляются. При небольшом
превышении температуры обжига также образуются не-
большие скопления некоторых зерен. Скопление образу-
ется, если зерна располагаются тесно друг около друга
или если большое зерно расположилось около малого
или же мороз состоит из зерен слишком разной ве-
личины.
Художественный мороз применяют для украшения
сортового стекла. Изготовляют его большей частью
только окрашенным в основные цвета. Для получения
других оттенков краски можно смешивать в различных
соотношениях. Например, оранжевая краска может
быть получена смешиванием желтой и красной в соотно-
шении 1:1. Для смешивания необходимо брать краски
одного изготовителя.
При работе с морозами и при насыпании их на стек-
ло всегда получается пыль частиц свинцовистых стекол.
Поэтому рекомендуется работать в кабинах, имеющих
вытяжную вентиляцию. Профилактикой против отравле-
ния является также операция отсева измельченной мас-
сы перед применением с целью удаления частиц пыли,
образовавшихся при манипуляциях с морозами.
3. ДРАГОЦЕННЫЕ МЕТАЛЛЫ
Из драгоценных металлов для заплавления в по-
верхность стекла применяют серебро, золото и платину.
Эти металлы невозможно путем плавления соединить
с поверхностью стекла из-за высокой температуры их
плавления (табл. 18).
Твердость драгоценных металлов
Таблица 18
Металл Температура плавления в °C Твердость
по Моосу По Бринеллю
Ag 960,5 2,7 10—25
Au 1063 2,5 15—20
Pt 1773,5 4,3 55—65
287
Их твердость также не очень высока. Металлы нано-
сят несколькими способами, однако всегда так, чтобы
металл был соединен со стеклом соответствующим про-
межуточным слоем, который обеспечивает устойчивость
к обычному воздействию при использовании. Соедини-
тельнЫхМ слоем является клей, как это имеет место
у листкового или сусального золота, с помощью которо-
го металл соединяют со стеклом в холодном виде. Дру-
гим типом соединений является легкоплавкое стекло —
борат свинца, который соединяет с поверхностью стекла
так называемое полируемое золото. После обжига его до-
полнительно полируют механическим путем. Третьим
типом соединений является сложный слой, состоящий из
сплавов металлов с содержанием стекловидной фазы.
Этим способом с поверхностью стекла соединяют так на-
зываемое блестящее золото, которое после обжига не
требуется полировать. С верхней стороны сусальное
и блестящее золото защищено тем же веществом, кото-
рым соединяется с поверхностью стекла; полируемое зо-
лото не защищено.
В отличие от обжигаемых стекольных красок, кото-
рые сохраняют зернистый характер, у блестящих заплав-
ляемых металлов даже при значительном увеличении
обожженный слой кажется непрерывным. Это обуслов-
лено тем, что частицы в слое металла диспергированы до
атомарного состояния вследствие того, что они химиче-
ски связаны в исходном органическом сырье. В случае
применения полируемого золота, находящегося в виде
золотого порошка, механически диспергированного в
плавне, с помощью которого соединяют его со стеклом
при температуре обжига на 500° ниже температуры плав-
ления золота, сплошного покрытия не получается.
Драгоценные металлы после обжига либо сохраняют
блеск и поэтому называются соответственно блестящим
серебром, золотом или платиной или же становятся ма-
товыми и требуют дополнительного полирования.
Блестящее золото
Решающим фактором для расширения украше-
ния стекла драгоценными металлами было открытие
блестящего золота и платины. На стоимость изделия
влияет толщина слоя драгоценного металла. Толщина
слоя золота составляет от 2хЮ~5 до 1,2Х10~4 мм.
288
Блестящее золото представляет собой раствор,
в котором золото, серебро и родий связаны химически
в виде органических соединений. Кроме золота раствор
содержит также металлические резинаты висмута, хрома
и кобальта. С помощью спектрального анализа было
найдено большое число других металлов. Можно предпо-
лагать, что они присутствуют в виде непредвиденных
примесей в упомянутых резинатах.
Отдельным металлам приписывают основные свойст-
ва блестящего золота. Резинат висмута при обжиге пе-
реходит в окись висмута, образующий стекловидную фа-
зу, в которой диспергировано золото. Серебро, с одной
стороны, изменяет основной цвет обожженного золота
в более светлый, с другой — вызывает миграцию щело-
чей к поверхности стекла из-за диффузии серебра к
этой поверхности. Родий, по всей вероятности, повышает
твердость выделившегося золота и тем самым его меха-
ническую устойчивость к истиранию.
Из растворителей и разбавителей особое значение
имеют розмариновое и лавандовое масла. Их интенсив-
ный аромат перекрывает неприятный запах соединений
золота и серы. Запах проявляется только при обжиге
позолоченных изделий, когда сначала улетучиваются
ароматические смолы и лишь после этого дурно пахну-
щие соединения серы. Необходимую при росписи конси-
стенцию регулируют добавлением асфальтового лака в
растворе толуола или нитробензола. Применять нитро-
бензол выгоднее, чем толуол, так как он не только яв-
ляется разбавителем, но и улучшает прилипание золота
к стеклу, так как растворяет в четыре раза больше во-
ды, особенно при повышенных температурах. Таким об-
разом, нитробензол способен связать воду, удерживае-
мую поверхностным слоем стекла и снижающую прили-
пание золота. При испарении нитробензола вместе с ним
испаряется и вода. Нитробензол также является рас-
творителем резинатов металлов, которые получают
осаждением из растворимых солей щелочных смоля-
ных мыл.
Приготовление. Блестящее золото приготовляют из
четырех основных компонентов: органических соединений
золота, резинатов добавляемых металлов, ароматичных
смол и добавок, регулирующих вязкость. 99,9 %-ное зо-
лото растворяют в царской водке до получения хлорис-
того золота АиС13. Нагреванием серы с терпентином по-
19—1484 28£>
лучают серный бальзам. Хлористое золото реагирует с
серным бальзамом, давая основное органическое соеди-
нение золота.
По обычной методике (по Хсйнбаху) резинаты добав-
ляемых металлов Bi, Сг, Со получают взаимодействием
солей этих металлов со смолистыми канифольными мы-
лами.
Смолы обладают интенсивным запахом, поглощаю-
щим запах соединений серы, растворяют резинаты ме-
таллов и отчасти оказываю! влияние на вязкость гото-
вого препарата блестящего золота. В качестве добавок
применяют розмариновую, фенхельную и лавандовую
смолы.
Регулирующими вязкость веществами являются ас-
фальт, растворы смол и разбавители — нитробензол и
толуол.
Обычно имеющиеся в продаже виды блестящего зо-
лота додержат от 12 до 17% червонного золота. Это
большей частью коричневые вплоть до черно-коричне-
вых вязкие жидкости, подготовленные к нанесению на
изделия как пером, так и кистью. Для офсетной печати
блестящее золото подготавливают особо, чтобы при ми-
нимальном расходе была покрыта как можно большая
поверхность стекла. Растворы обычно содержат лишь
8% золота, так как слой, наносимый для печати, бывает
более толстым. Есть рекомендации, что 100 г препарата
достаточно для позолоты поверхности стекла пло-
щадью 2,8 .и2.
Нанесение. Если рисунок состоит из линий, блестя-
щее золото наносят пером. В других случаях обычно
применяют волосяные кисти различной формы, завися-
щей от величины и вида расписываемой поверхности.
Тонкие кисти предназначены для нанесения более широ-
ких линий и полос, для больших поверхностей кисти из-
готовляют толще и длиннее; толщина их составляет от 3
до 5 мм и более. Большие площади покрывают с помо-
щью плоских кистей. Узкие полоски наносят длинной
кистью, которая позволяет взять нужное количество рас-
твора, исключая необходимость повторного смачивания
кисти.
Путем разбавления золота достигают разной интен-
сивности цвета. В настоящее время блестящее золото
изготовляют различных оттенков — от лимонного цвета
до темного, так называемого рваного золота, а также
2G0
Рис. 116. Стеклянная пуговица, расписанная блестящим
золотом
различные препараты, с помощью которых получают
специфичный рисунок.
Золото следует наносить равномерным слоем одина-
ковой толщины. Слишком толстые слои при обжиге да-
ют дефект. Тонкий слой плохо кроет, просвечивает и
легко поддается истиранию. При рассматривании обож-
женного золота в отраженном свете имеющиеся неболь-
шие различия в толщине слоя незаметны.
Ранее, когда блестящее золото обладало небольшой
прилипаемостью, им расписывали в основном те места
изделия, которые были защищены от истирания, напри-
мер суженные горлышки сосудов и углубления. У штам-
пованных пуговиц с пластичным рельефом золотом по-
крывают всю поверхность, затем стирают его с выступа-
ющих частей, оставляя только в углублениях (рис. 116).
Штампы соответственно обрабатывают. Даже до настоя-
щего времени блестящим золотом не расписывают руч-
ки кувшинов, как детали, особо подверженные истира-
нию. На изделиях, подвергающихся прямому действию
пламени, золотые обручи не рисуют. II, наоборот, выгод-
но втирать золото в вытравленные линии, полученные
с помощью пантографа или гильоширной машины.
19*
291
В этом случае золото, находясь в углублении, хорошо
защищено от истирания, легко наносится, а избыток уда-
ляют фильтровальной бумагой или тряпкой.
Раствор золота для росписи поставляется в склянках
(объем 100 г). Для получения минимальной поверхности
раствора его отливают в склянку меньшего объема. Из
золота испаряются летучие компоненты смол, раствор
густеет, вязкость увеличивается и блестящее золото при
нанесении образует толстый слои. Загустевшее блестя-
щее золото нужно разбавлять теми разбавителями, ко-
торые рекомендует поставщик для того или иного вида
золота, прибавляя его по каплям. Запас разбавителя це-
лесообразно хранить в капельницах. Они обеспечивают
возможность точной дозировки в каплях, легко закрыва-
ются и хорошо предохраняются от попадания пыли.
Дефекты при нанесении и сушке. Перед позолотой
изделия должны быть тщательно очищены от пыли, на-
липшей |На их поверхности, а также от оттисков паль-
цев. Сначала изделия обмывают теплой водой. Оправ-
дало себя обтирание поверхности шерстяной длинново-
локнистой тряпочкой, смоченной в 96%-ном или
50 %-ном спирте, затем поверхность изделия шлифуют
оленьей шкуркой.
На свеженанесенпом слое легко закрепляются воло-
конца и частицы пыли, хорошо адсорбируя жидкую фазу.
В результате этого вокруг темной точки появляется свет-
лая корона с меньшим содержанием золота. После об-
жига поверхность золота покрывается светлыми, иногда
насквозь просвечивающими пятнами. Редко, но бывает,
что загрязнения попадают непосредственно в раствор
золота. На позолоченной поверхности в этом случае по-
лучаются темные точки, состоящие из более концентри-
рованного раствора. При достаточном опыте удается
распознать причину дефекта Эти дефекты особенно за-
метны при просмотре изделия в проходящем свете.
На практике расписанные золотом изделия обычно
оставляют на ночь в помещении при температуре 20° С.
При крупномасштабном производстве продолжитель-
ность сушки сокращают, применяя вентилируемые су-
шилки. При этом необходимо предотвращать быстрый
приток воздуха, поднимающего пыль. Воздух перед по-
дачей в сушилку фильтруют. Сушка при температурах
более 40° С приводит к растрескиванию поверхности зо-
лота.
292
Изделия, покрытые позолотой, обжигают при тех же
условиях, что и изделия, покрытые краской. Режим об-
жига устанавливает поставщик золота. Для чехословац-
ких стекол температура обжига составляет 520—540° С.
Роспись блестящим золотом часто комбинируют с рос-
писью красками.
Наиболее важной операцией при обжиге золота явля-
ется первая фаза обжига, т. е. обездымливание, которое
происходит до температуры 400° С. Сначала температу-
ру повышают постепенно, чтобы из печи могли выйти
испаряющиеся летучие компоненты золота и чтобы печь
не заполнялась дымом при разложении и горении менее
летучих органических веществ. Это требование необхо-
димо соблюдать особенно при обжиге больших поверх-
ностей золота или больших количеств мелких изделий,
покрытых золотом. При обжиге тонкостенных изделий,
когда печь заполнена небольшой массой стекла, темпе-
ратуру в ней повышают быстрее и печь быстрее запол-
няется дымом. На практике часто поступают так: после
включения обогрева открывают печь и тепло уходит
с воздухом. Технологически это правильно, но не эконо-
мично. Более правильным было бы периодически вклю-
чать электронагрев в соответствии с определенной кривой
обжига, используя при этом автоматический программ-
ный регулятор. Дверцы и выпускное отверстие приоткры-
вают, доводя тем самым температуру до 400° С. Золотое
зеркало иа стекле образуется при температурах 350—*
450° С, однако в этот период золото еще не прочно закре-
пилось на изделии. При дальнейшем нагревании следят
за тем, чтобы изделия выдерживали при максимальной
температуре, не допуская снижения последней до тех
пор, пока нс получится прочного соединения золота со
стеклом и не выровняется температура внутри печи.
Приоткрывая дверцы в печи, создают условия для
получения окислительной среды, которая обеспечивает
полное сгорание органических веществ и серы. При не-
достаточном подводе воздуха возникает восстановитель-
ная среда, при которой несгоревшие вещества оставляют
следы на поверхности золота, особенно иа изделиях.
Прилипание блестящего золота. До сих пор не су-
ществует надежных методов, с помощью которых можно
было бы определять в воспроизводимых абсолютных или
относительных значениях прилипание золота, его устой-
чивость к стиранию и его твердость. Эмпирические ме-
293
тоды, как правило, чрезмерно субъективны и не дают да-
же приближенных значений. Так, например, прочность
прилипания к стеклу определяют по степени внедрения
ногтя пальца в слой золота. В других случаях вместо при-
липания определяют стирание золота со стекла без учета
изменения степени прилипания после. Стирание золота
со стекла тоже не поддается точному измерению, потому
что толстый слой прочнее тонкого и различия в толщине
слоя значительно искажают полученные результаты. По-
вышенные требования к прилипанию определяют выбор
состава золота и способ его приготовления для нане-
сения.
Ниже приведены описания проводимых исследова-
ний, имеющих своей целью показать степень прилипания
золота к стеклу и поиск средств и способов ее повыше-
ния. Полученные результаты заслуживают внимания
уже по одному тому, что были выявлены химические из-
менения*поверхности стекла, сопровождающиеся измене-
ниями физического состояния поверхности, которая су-
щественно влияет на прилипание золота к стеклу.
В результате этих исследований было установлено,
что на поверхностные свойства стекла влияют отжиг,
химический состав стекла, состояние поверхности, пред-
варительный обжиг, диффузия серебра, очистка спиртом,
запотевание и улетучивание щелочей.
Влияние отжига. Для нанесения позолоты выбирали
такое стекло, взятое с одних и тех же стекольных заво-
дов, на котором золото хорошо удерживалось. Это были
заводы, имеющие примитивное оборудование, отжига-
тельные печи были простыми, плохо проветривались
и обогревались генераторным газом. Выпускаемые стек-
ла были мягкими, с повышенным содержанием щелочей.
При отжиге эти стекла довольно легко обесщелачива-
лись в среде отжигательной печи, что обеспечивало хо-
рошую прилипаемость стекла.
Влияние состава стекла. Стекла с наибольшим содер-
жанием щелочей и сульфидные стекла, такие, как желтое
и топаз, имеющие в своем составе повышенное содержа-
ние окисей калия и натрия, обнаруживают большую
склонность к прилипанию (с блестящим золотом). По-
верхность стекла этого типа при определенном нагреве
теряет щелочи и затем блеск. При нагревании на газо-
вой горелке это стекло превращается в белое вещество.
При нанесении серебряной протравы ионы серебра диф-
294
фундируют в стекло на глубину, составляющую пример-
но 0,25 мм, и цвет протравы при этом меняется до ко-
ричнево-красного. Стекло иного типа при тех же услови-
ях после обжига приобретает желтую окраску поверх-
ности, при этом глубина лазури составляет сотые доли
миллиметра.
Эти неустойчивые стекла являются как бы разновид-
ностью стекол типа Викор, отличаясь от них тем, что в
структуре их после удаления щелочей при обжиге или
воздействии сернистого газа образовались свободные
места в структуре.
Неровность поверхности. Блестящее золото хорошо
прилипает к стеклу, имеющему рельефную роспись. При
обжиге сплавляется только вещество, которое образует
рельеф. Предполагают, что хорошее прилипание блестя-
щего золота обусловлено его способностью механически
закрепляться на неровной поверхности, которая, кроме
того, препятствует процессу истирания.
Предверительный обжиг. До недавнего времени по-
верхность изделий, особенно ценных, перед нанесением
золота подготавливали путем предварительного обжига.
Собственно говоря, предварительный обжиг является
первой стадией получения красной лазури. Смесь обож-
женного сульфата меди и необожженной охры в соотно-
шении 3—4 : 1 с добавлением воды наносят на изделия
и обжигают при температуре 400° С. Обжиг при этой
температуре способствует обссщелачиванию поверхности
стекла и микроскопическому разрушению ее. В этом слу-
чае механическая связь стекла и золота играет значи-
тельную роль.
Диффузия серебра. Повышенное прилипание золота
к стеклу, покрытому серебряной протравой, следует отне-
сти за счет связи между обоими металлами через проме-
жуточный слой.
Очистка спиртом. Па качество золочения благопри-
ятное воздействие оказывает не только механическое
удаление пыли с изделия, но и, видимо, протирание его
спиртом, который выполняет две функции: связывает во-
ду на поверхности стекла, а также улучшает его смачи-
ваемость. Например, нанесенные золотом пояски не име-
ют по краям разрывов и мелких пузырьков.
Запотевание. Осенью, а иногда и весной уменьшает-
ся прилипаемость золота. После обжига на неостывшем
изделии золото еще держится, а после полного охлажде-
295
ния оно отслаивается. Если предназначенный для позо-
лоты предмет был принесен в мастерскую в конце дня и
расписан золотом на другой день, дефект не обнаружи-
вается. Это объясняют появлением связанной воды на
поверхности стекла. Золото в таком случае отделено от
поверхности стекла этой связанной водой. Предполага-
ют, что степень связывания воды будет возрастать по
мере увеличения содержания щелочей. II наоборот, уда-
ление этой воды вместе с содержащимися в поверхност-
ном слое щелочами может повысить степень прилипае-
мости блестящего золота.
Улетучивание щелочей. Доказательством улетучива-
ния натрия служит появление желтой окраски пламени
при нагревании изделия в печи, например, перед раз-
верткой краев кувшинов и при оплавлении краев обто-
ченных отливок и рюмок. Поверхность стекла после уле-
тучивания щелочей приобретает некоторую тугоплав-
кость, блестящее золото не закрепляется на ней даже в
том случае, если в золоте содержится окись висмута.
Полируемое золото
Растертую смесь золотого порошка с плавнем
наносят кистью на стекло после добавки связующего ве-
щества и разбавителя. После обжига поверхность стекла
с нанесенным золотым слоем приобретает землистый
цвет. Металлический блеск его получается в результате
механической полировки. О значительной толщине нано-
симого слоя золота можно судить потому, что поверх-
ность сначала обрабатывают тонким песчаным шламом
или же стеклянными щетками, имеющими волокно тол-
щиной до 0,05 мм. После этой обработки золото приоб-
ретает металлический цвет, но остается матовым. Далее
внешний вид золота с помощью полировки доводят до
сильного блеска (рис. 117). При последующих операци-
ях обработки поверхность приглаживают с помощью
агата, затем полируют куском гематита и, наконец, вен-
ской известью или плавленым мелом, которые наносят
оленьей шкуркой. При всех шлифовочных и полировоч-
ных операциях в суспензию добавляют мыльный рас-
твор, улучшающий полирующие свойства порошков.
Наилучший блеск поверхности достигается при обжиге
блестящего золота. Раньше агаты и гематит вставляли
обычно в металлические обоймы с деревянной ручкой.
296
Рис. 117. Бокалы с декоративными поясками, полученными наклеива-
нием (защитное покрытие нанесено стальной печатью), и отполиро-
ванными на выступающих листах
При трении о гладкую поверхность агата и гематита
мягкие участки поврежденного золота сглаживаются
песком и стеклянной щеткой.
Механические процессы обработки поверхности золо-
та не только дороги, но их можно применять только
лишь при определенной толщине слоя. Поэтому в насто-
ящее время полируемое золото применяют лишь при из-
готовлении уникальных изделий высокого качества.
Золото приготовляют путем восстановления раство-
римого в воде хлористого золота в кислой или щелочной
среде. В кислой среде выделяются б лее крупные части-
цы, чем в основной. Поэтому щелочная среда более вы-
годна, так как получаемое более дисперсное золото по-
крывает большую поверхность. В целях получения мел-
ких частиц золота пользуются более разбавленным рас-
твором. Например, 1 г хлорида золота разбавляют в
1000 мл воды. Восстановителем при кислом способе яв-
ляется сульфат железа. При восстановлении в щелочной
среде кислый раствор хлорного золота нейтрализуют по-
ташом, добавляя его до получения щелочной реакции.
После этого восстанавливают золото добавкой раствора
297
щавелевой кислоты. При выделении золота растворы
тщательно охлаждают, чтобы выделилось как можно
больше мелких частиц. Порошкообразный осадок золота
после этого декантируют и высушивают.
К золоту добавляют наполнитель, который улучшает
равномерность его распределения на поверхности. В ка-
честве наполнителя употребляют, например, окись рту-
ти. При обжиге окись ртути восстанавливается до ме-
таллической, которая возгоняется. Этим достигается
получение более тонкого слоя золота.
Плавни. В качестве плавня используют борат свин-
ца, который получают из теплого раствора азотнокисло-
го свинца путем добавки теплого насыщенного раствора
буры в виде нерастворимого в воде осадка. Осадок за-
тем промывают на фильтре и высушивают в сушилке.
При приготовлении смеси золотого порошка добав-
ляют серебро. Соотношение этих компонентов обычно
бывает 7; 1, а в так называемом зеленом золоте серебра
на одну весовую часть больше. Уже 12,5% серебра
в применяемых драгоценных металлах существенно ме-
няет цвет золота после обжига.
Последовательность операций для росписи такая же,
что и для росписи красками. Сначала смесь золота и
борнокислого свинца растирают с терпентином. Можно
приготовить растертую смесь впрок. В начале растира-
ния рейбер не прижимают к палитре, чтобы не растереть
золотую пыль в лепестки, которые плохо наносятся на
стекло. Растертую смесь смешивают с терпентином, за-
тем добавляют дамаровый лак. Перед нанесением лака
добавляют сухой терпентин или терпентиновое масло.
После росписи и сушки изделия обжигают.
В настоящее время при росписи употребляют уже
готовый препарат порошкового золота, диспергирован-
ный в растворе блестящего золота. Содержание золота
17%. Золото наносят так же, как и блестящее, и затем
обжигают. Блестящее золото отличается от полируемо-
го тем, что в нем золото находится в виде растворенного
химического соединения, тогда как в полируемом наряду
с раствором блестящего золота имеется суспензия по-
рошкообразного.
Пленочное золото
Тонкие пленки золота толщиной менее 0,0001 мм
еще в древности наклеивали на поверхность стекла или
298
Рис. 118. Блюдо, позолоченное пленочным золотом
заплавляли в него (рис. 118). Пленочное золото, иногда
называемое чешуйчатым, наклеивают художники-специ-
алисты.
Перед тем как наклеить пленочное золото, поверх-
ность стекла гравируют или шлифуют, придавая ей ше-
роховатость для обеспечения хорошего прилипания клея
и пленки к стеклу. Клеи применяют бесцветные с пока-
зателем преломления, близким к коэффициенту прелом-
ления стекла. Клеи бывают двух типов — быстросохну-
щие и кроющие. Быстросохнущим клеем драгоценный
металл приклеивают к стеклу. Кроющий клей готовят
таким образом, чтобы его затвердевание, сопровождаю-
щееся испарением летучих растворителей, а тем самым
ломкость происходила как можно позже.
Клеями являются растворы шеллака, мастики, янта-
ря, канадского бальзама и других веществ в спирте,
терпентине, терпентиновом масле, хлороформе, бензоле
и т. п.
Листковое золото наносят следующим образом. Ши-
рокой плоской кистью, изготовленной из длинных волос
барсучьей шерсти, аккуратно касаются листочков золо-
та; при этом острые торчащие чешуйки гладких волос
хорошо захватывают золото. После высыхания нанесен-
ного слоя клея его покрывают медленно сохнущим кле-
ем, который образует защитный слой, предохраняющий
мягкое золото от механических повреждений.
299
Этот способ усовершенствовал С. Бахтик путем при-
менения соответствующим образом приготовленных
эпоксидных смол. Преимущества способа следующие:
повышение производительности труда, повышение меха-
нической и химической устойчивости и получение стек-
ловидной поверхности. Время выдержки при сушке
можно сократить до 30 мин и более. Получаемый сла-
бый желтоватый оттенок при этом не является недо-
статком.
При гравировании или шлифовании рисунка не долж-
но получаться глубоких засечек и острых граней, кото-
рые могут разорвать листки золота.
Применяющееся 22-кратное чешуйчатое золото со-
держит 917/1000 червонного золота.
Декатирование золотом применяют в производстве
предметов роскоши и изделий на экспорт. Преимущест-
вом этого способа является возможность получить из-
делие, ^покрытое с обеих сторон одинаковым золотом.
Порошковое золото
Порошковое золото называют золотой пудрой.
Раньше его изготовляли путем растирания чешуйчатого
золота с патокой или медом. Патоку или мед отделяли
от золотой пыли путем промывания. В настоящее время
пудру получают исключительно путем восстановления
солей золота. Тонкий порошок золота наносят кистью на
клейкий грунт, расписанный блестящим золотом. Вы-
сохшее блестящее золото достигает клейкости при на-
гревании. После обжига золото становится матовым и
его шлифуют только топким песком. Порошковое золо-
то поставляют нескольких видов, отличающихся содер-
жанием серебра, которое придает золоту различные цве-
товые оттенки вплоть до зеленого.
Полируемое серебро
Для нанесения на стекло готовят смесь плавня
с порошком серебра или карбонатом серебра, причем
в качестве плавня применяют и борат свинца (рис. 119).
На 8—10 вес. ч. серебра или 10—12 вес. ч. карбоната
берут 1 вес. ч. плавня.
300
Рис. 119. Пуговица, расписанная блестящим серебром
(смесь платины и золота)
Блестящая платина
Блестящую платину приготовляют так же, как
и блестящее золото. Однако чистую металлическую пла-
тину для украшения не применяют. Ее смешивают с бле-
стящим золотом в различных соотношениях для получе-
ния различных цветовых оттенков. Из-за внешнего вида
блестящую платину иногда называют блестящим сере-
бром.
4. НАНЕСЕНИЕ ЛЮСТРОВ
Изделия, украшенные люстрами, несравненно
дешевле, а технология их производства значительно про-
ще по сравнению со стеклом, покрытым тонким цветным
слоем.
Люстры образуют на поверхности стекла тонкую бес-
цветную или окрашенную пленку, которая в определен-
ной степени повышает прочность стекла к механическо-
го 1
му воздействию и удару, препятствует появлению цара-
пин. Слой люстра обладает большей упругостью по срав-
нению с поверхностью стекла. Коэффициент преломле-
ния люстрового покрытия больше, чем у стекла, поэтому
поверхность изделия отличается повышенным блеском.
При совместном применении с краской люстр снижает
прозрачность стекла на 20—30% и более, поэтому может
скрывать незначительные дефекты. Если люстр наносят
на грунт, полностью отражающий свет, то на тонком
обожженном слое появляется интерференция света. Пу-
тем распыления люстр можно нанести так, чтобы тол-
щина обжигаемого слоя изменилась и привела к полной
интерференции света. Слои люстров на стекле являются
предшественниками недавно введенного силиконового
покрытия. По своей химической природе люстры пред-
ставляют собой металлические мыла сложных эфиров
колофоновых кислот, которые составляют основу кис-
лых смо/т, таких, как канифоль, копал или сандарак. Хи-
мически они являются карбокислотами, производными
гидрофенантрена. Наибольшее значение имеет абиети-
новая кислота, соли которой образуют металлические
мыла. Таким образом, люстры представляют собой рас-
творы органических соединений с металлами Bi, Sn, Fe,
Си, Ag, Au, Al, Pb, Cr, U, Ain и т. п. Эти соединения
при смешивании в различных соотношениях придают
люстрам богатую шкалу цветовых оттенков.
Приготовление люстров
Способы приготовления люстров многочисленны.
Один из способов основан на их нерастворимости в воде.
В растворы солей металлов при нагревании постепенно
вливают раствор щелочного смоляного мыла. Нераство-
римое смоляное мыло соответствующего металла выпа-
дает в осадок, а в растворе остается растворимая соль
щелочного металла. Щелочную соль удаляют деканта-
цией или промыванием на фильтре, а в осадке остается
нерастворимая металлическая соль смолистых кислот,
называемая резинатом. Осадок высушивают и хранят
в темноте или же приготовляют из него люстр путем рас-
творения в соответствующем растворителе.
Для растворения резинатов пригодны следующие ра-
створители: масла терпентиновое, лавандовое, розмари-
новое высыхающие, часть которых заменяют бензолом, и
гвоздичное высыхающее.
302
Люстры можно приготовить следующим способом: в
11 л воды растворяют 12,5 г гидроокиси натрия и нагре-
вают раствор до кипения. Большую часть гидроокиси
можно заменить содой, которая дешевле. В кипящий ра-
створ добавляют порошок смолы или канифоль. Продук-
том реакции является натриевое мыло.
Для получения резината к кипящему водному раство-
ру смоляного мыла добавляют раствор кристаллического
медного купороса, азотнокислого уранила, хромовых
квасцов, иногда сульфата марганца, азотнокислого ко-
бальта или уксуснокислого свинца. Осадок нерастворимо-
го металлического мыла после промывки и сушки рас-
творяют в размариновом масле, которое можно за-
менить бензолом. Резинат меди и кобальта также
растворяется в чистом розмариновом масле. Резинаты
урана, марганца и свинца можно растворить в роз-
мариновом масле, в которое добавляют бензол. Рези-
нат хрома растворяется только в бензоле. Растворы
резинатов иногда смешивают, чтобы получить нужный
цветовой оттенок.
Если соли металлов, например висмута, олова и т. п.,
способны гидролизоваться водой или в случае примене-
ния, например, хлоридов металлов, из которых после
осаждения металлических мыл получаются хлориды ще-
лочных металлов, которые могут неблагоприятно дейст-
вовать на осажденные резинаты, то резинаты получают
плавлением. Для этой цели на песчаной бане, защищаю-
щей от действия прямого пламени, расплавляют смолу,
в которую частями вносят порошок по возможности без-
водной соли соответствующего металла. К прокипячен-
ному люстру приливают растворитель, частью еще к го-
рячему люстру, частью после остывания. В производстве
часто применяют люстры, приготовленные по этому про-
стому способу.
Раствор резината висмута приготовляют путем плав-
ления порошка канифоли в эмалированной чашке, нагре-
ваемой непосредственно на песчаной бане. В расплав не-
большими порциями добавляют азотнокислый висмут или
его щелочную соль. Нагревают до тех пор, пока желтая
или светло-коричневая окраска мыла не перейдет в тем-
ную. Смолистое мыло растворяют в розмариновом масле
или в смеси розмаринового масла с бензолом без охлаж-
дения. Аналогичным способом приготовляют резинат
свинца и его раствор.
303
Раствор резината олова приготовляют следующим
образом. Хлорид олова растворяют в эфире и серном
бальзаме при нагревании на водяной бане. Полученный
раствор разбавляют смесью гвоздичного масла, бензола
и лавандового масла, взятых в соотношении 1:1:6. Сер-
ный бальзам готовят по такому рецепту: смесь 30 г сер-
ного цвета, 8 г венецианского терпентина и 70 г терпен-
тинового масла медленно нагревают на песчаной бане до
удаления коричневых паров, затем в раствор добавляют
15 г скипидара и 60 г терпентинового масла и оставляют
для отделения осадка.
Желтый люстр приготовляют путем плавления ка-
нифоли с азотнокислым уранилом и добавкой в расплав
терпентина в два приема: часть к нагретому расплаву,
часть к охлажденному. Путем смешивания люстров на ос-
нове урана и железа, взятых в соотношении 2:1, получа-
ют краски, имитирующие блестящее золото.
Алюминиевый люстр не обладает укрывистостью и не
дает окраски, но улучшает блеск и хорошо ирризирует.
Его приготовляют путем добавки 17,75 г раствора алю-
мокалиевых квасцов к раствору 1000 мл смолистого нат-
риевого мыла. Высушенное мыло растворяют в терпенти-
новом масле.
Иногда люстры приготовляют из одного резината.
В заводских условиях готовят люстры отдельных метал-
лов, а для получения нужных цветовых оттенков основные
люстры или резинаты различного вида смешивают и ра-
створяют смесь. Обычно смешивают два, три и более ос-
новных люстров в различных весовых соотношениях и
получают люстр требуемого цветового оттенка. Если же
при обжиге в печи не выдерживается заданная темпера-
тура, одни люстры могут быть обожжены нормально, дру-
гие в процессе обжига будут разлагаться и в результате
окраска отдельных изделий будет отличаться неравно-
мерностью.
Препараты драгоценных металлов: золота, серебра
или платины приготовляют иными способами.
Платиновый люстр получают путем разбавления бле-
стящей платины лавандовым маслом.
В последнее время в качестве грунта вместо резината
золота применяют также блестящее золото.
При простом разбавлении блестящего золота сначала
получают топкие золотистые оттенки. При дальнейшем
разбавлении, особенно при добавке других люстров, об-
304
разуются различные оттенки: от розовых до ярко-крас-
ных и ярко-зеленых и ряд различных видов бронз. Золо-
той пурпурный или розовый люстр приготовляют смеши-
ванием 1 вес. ч. блестящего золота с 3,5—12 вес. ч. вис-
мутового люстра. Для получения синих люстров берут
1 вес. ч. блестящего золота, добавляют до 20 вес. ч. вис-
мутового люстра и 5 вес. ч. оловянного люстра. Для полу-
чения зеленых люстров смешивают 1 вес. ч. золотого лю-
стра, 50 вес. ч. желтого уранового люстра и 10 вес. ч.
висмутового люстра. Бронзовые люстры готовят из 1—
2 вес. ч. блестящего золота, 1—2 вес. ч. висмутового или
уранового люстров и 2 вес. ч. кобальтового люстра. Хро-
мовый люстр является компонентом зеленовато-желтых
и бронзовых люстров. В различных комбинациях находит
особое применение блестящее золото. Блестящую плати-
ну употребляют в смесях люстров, которые после обжига
приобретают серо-бронзовую окраску.
Нанесение люстров
Люстры можно наносить на стекло кистью, распыле-
нием, погружением изделия в раствор пли намазыванием.
Перед нанесением необходимо подобрать вязкость пре-
парата соответственно выбранному способу нанесения
люстра.
При работе с люстрами необходимым условием явля-
ется тщательная чистота изделия, как и при работе с
блестящим золотом. Перед тем как вылить люстр в сосуд,
в котором его смешивают с разбавителем, следует обте-
реть горлышко бутыли тряпочкой, смоченной в разбави-
теле. Гомогенность люстра обеспечивается периодичес-
ким встряхиванием бутыли. Остаток люстра никогда не
выливают обратно в бутыль, чтобы не загрязнить содер-
жимое. На кистях не должно быть пыли и ворсинок.
Стеклянные изделия перед нанесением люстра следует
тщательно очищать не только от грязи, но и от оттисков
пальцев и масляных пятен, сушить и досуха вытирать
тряпкой или, еще лучше, оленьей шкуркой, чтобы удалить
со стекла остатки текстильных волокон.
Нанесение люстров кистью. Обычно поставляемые
люстры имеют слишком высокую концентрацию. Поэто-
му перед нанесением их разбавляют разбавителем в со-
ответствии с рекомендациями изготовителя. Поскольку
20—1484
305
разбавители содержат преимущественно бензол, то лю-
стры можно разбавлять и самим бензолом. Консистенция
всех люстров, поставляемых одним и тем же изготовите-
лем, не одинакова. Поэтому к отдельным люстрам до-
бавляют различные количества разбавителей. Для роспи-
си степень разбавления люстров подбирают таким обра-
зом, чтобы не оставались следы мазков, после обжига
получалась требуемая интенсивность окраски и слой
определенной толщины не растрескивался бы при об-
жиге.
На изделия, подвергающиеся вращению, люстр на-
носят на гончарном круге. Сходящий па нет слой получа-
ют нанося на изделие сверху по спирали люстр, а снизу
вверх разбавитель люстра.
Если люстром нужно расписать узкие площадки, по
форме соответствующие мазку кисти, раствор наносят
непосредственно кистью. Однако такой способ не приме-
ним при росписи больших строго ограниченных участков,
так как при повторном прикосновении кисти образуется
слой разной толщины. Чтобы этого не было, такие участ-
ки лучше ограничить легко снимающимся лаком, чтобы
начало и конец мазка приходились на слой лака. После
высыхания лак снимают вместе с люстром. Люстр оста-
ется только на тех местах, которые не были покрыты ла-
ком.
Нанесение люстров распылением. Определяющим
фактором при распылении является вязкость люстра.
Люстры для нанесения путем распыления разбавляют в
соответствии с требуемой интенсивностью окраски. Лю-
стры, наносимые с небольшим количеством разбавителя,
имеют более зернистую структуру и, следовательно, бо-
лее темные оттенки. Люстры можно разбавлять соответ-
ствующим разбавителем, который поставляет изготови-
тель люстра. Разбавитель относительно вязок, так что
для получения более или менее текучего люстра необхо-
димо добавлять большие количества разбавителя. При
этом интенсивность окрашивания снижается, так что
обожженный люстр получается слишком светлым. По-
этому для получения интенсивной окраски следует до-
бавлять небольшое количество разбавителя, имеющего
невысокую вязкость. Более толстые слои люстра нано-
сят на предварительно нагретое стекло, и разбавитель
быстро испаряется еще до того, как произойдет сопри-
косновение капли люстра со стеклом; капля уменьшает-
306
ся и становится едва различимой. На изделии образует-
ся слой, несколько обедненный содержанием разбавителя,,
т. е. более тонкий, с повышенной красящей способно-
стью, но с меньшей склонностью к растрескиванию. II на-
оборот, при добавлении вязкого разбавителя в соотноше-
нии, например, 1 : 1 интенсивность окраски снижается.
Такой вид разбавления хорошо оправдывает себя при по-
лучении более светлых оттенков темных люстров.
Путем распыления получают слои, сходящие на нет.
Места, которые должны остаться без люстра, покрывают
съемным лаком или заклеивают бумажной лентой, ко-
торая при обжиге сгорает. При этом печь для обжига
должна иметь хорошую вентиляцию.
Люстры, кроме того, могут перекрываться: последу-
ющий люстр наносят после высыхания предыдущего. При
перекрывании люстров способом распыления можно по-
лучить новые окраски, например фиолетовый и желтый
или синий и желтый люстры дают в сумме зеленую
окраску, аврора и фиолетовый — зеленую вплоть до си-
ней, карминовый и зеленый — синюю вплоть до фиолето-
вой, карминовый и желтый — зеленую, синюю и фиоле-
товую, наконец карминовый и желтый люстры дают си-
не-фиолетовую окраску. Путем распыления люстров на
блестящие отражающие свет слои (блестящее золото,
платина) В. Поспихал получил характерные интерфе-
ренционные явления.
Нанесение люстров на бижутерии. Способы нанесения
раствора люстров на мелкие стеклянные изделия, бусы,
пуговицы и т. п. своеобразны. Очищенные обычными спо-
собами изделия предварительно нагревают в муфельной
печи, затем накладывают па них люстр либо вручную
на ситах (бусы), либо механически (пуговицы).
На металлическую сетку кругового сита натягивают
толстое полотно, полностью закрывающее сетку. Полот-
но небольшой кистью покрывают почти не разбавленным
раствором люстра, затем высыпают на него предвари-
тельно нагретые изделия. При круговых движениях сита
изделия трутся о слой люстра и обволакиваются им. Ес-
ли изделия хорошо покрыты люстром, они начинают сли-
паться друг с другом. После этого изделия пересыпают
на другое сито с более редкой сеткой, где они подсушива-
ются. Окончательную сушку ведут па жестяных листах,
где испаряются последние остатки летучих растворите-
лей. После этого изделия обжигают.
20*
307
Механически люстр наносят в барабанах. Деревян-
ный, конически суживающийся барабан закреплен на
стальном валу таким образом, что положение вала и,
следовательно, положение всего барабана можно изме-
нять. При работе барабан поворачивается вокруг своей
оси, он установлен с наклоном под углом около 45°. При
выгрузке барабан наклоняют и покрытые люстром изде-
лия высыпаются. Разбавленный люстр можно наносить
путем стряхивания кисти над бусинками, которые нахо-
дятся во вращающемся барабане. При вращении бараба-
на люстр переносится на другие изделия и таким обра-
зом все изделия покрываются равномерно липким люст-
ром. После этого бусинки опять пересыпают на сито,
подсушивают и затем окончательно высушивают. Следу-
ет отметить, что и до настоящего времени при ручном на-
несении люстра изделия имеют более высокое качество,
чем при» нанесении люстра механическим способом.
Обжиг люстров
Наиболее часто встречающимся недостатком про-
изводства при обжиге люстров является ведение процес-
са по разным кривым обжига. Результатом этого явля-
ется плохое прилипание, различие цветовых оттенков
вплоть до частичного обесцвечивания люстров. Плохое
прилипание, очевидно, связано с происходящими физи-
ко-химическими процессами при взаимодействии люст-
ра и поверхности стекла.
Люстры при термическом разложении в процессе об-
жига образуют на поверхности изделия стекловидное ве-
щество, связанное с поверхностью стекла. Восстановив-
шиеся металлы или окиси образуют токонепроводимые
пленки. При гравировании медными кружками люстр
легко растрескивается.
Разные цветовые оттенки получают путем смешива-
ния основных люстров в определенных соотношениях.
Каждый из основных люстров вследствие различного хи-
мического состава имеет свою температуру обжига. От-
клонения от кривой обжига ведут к получению различ-
ных окрасок. При слишком высокой температуре обжига
степень сплавления люстра со стеклом становится очень
высокой, результатом чего может быть потеря красящей
способности отдельных основных люстров в смеси. И, на-
оборот, низкая температура обжига способствует, как и
308
у золота, незавершению образования стекловидного слоя
на поверхности изделия, что проявляется в плохих адге-
зионных способностях получения неудовлетворительной
окраски всех компонентов в смеси люстров. Из этого
следует, что определяющее влияние на цветовой оттенок
имеет оптимальная температура обжига, а на качество
люстра влияет характер среды печи. Последняя во всех
случаях должна быть окислительной, чтобы продукты
разложения, выделяющиеся вплоть до температуры
350° С, не оказывали неблагоприятного воздействия на
качество обожженного люстра, как и в случае блестяще-
го золота.
Применение
Люстры наносят исключительно на художествен-
ное стекло и бижутерии, которым они придают разнооб-
разнейшие цветовые оттенки. Слои люстров прозрачны,
Рис. 120. Люстр, нанесенный в линиях офсетной печатью, а на
всей поверхности — кистью
что позволяет сохранить характерные особенности гото-
вых изделий (рис. 120), присущие стеклу. Использова-
ние люстров для технического стекла ограничено ввиду
малой химической устойчивости их. Красные люстры
обладают высокой химической устойчивостью.
309
5. ПРРИЗАЦИЯ
Ирризацией называют процессы образования
слоев, имеющих радужную, многоцветную окраску, иног-
да с преобладанием определенного цвета-
После второй мировой войны ирризацию полого стек-
ла почти прекратили, зато ее стали использовать для
технических целей, например для некоторых видов по-
лупроводников, которые в настоящее время имеют ис-
ключительное значение.
В последнее время ирризацию вновь начали приме-
нять не только для технических целей, но и как способ
украшения изделий, хотя производственные процессы
подверглись различным изменениям. При проведении ра-
бот по ирризации используют не обычное давление, а ра-
ботают с высоким разрежением, что способствует испа-
рению элементов и соединений с высокой температурой
кипения /см. стр. 317). Аналогичные эффекты достигают-
ся изменением состава поверхностного слоя стекла вы-
щелачиванием (см. стр. 209).
Ирризирующпе слои могут непреднамеренно возни-
кать на стекле в результате коррозионного действия ат-
мосферных факторов (воды, СО2, температуры) у изде-
лий, которые подвергаются этим воздействиям продол-
жительное время. Так, это наблюдается у старых окон-
ных стекол или у стекол легковыщелачиваемых, облада-
ющих малой химической устойчивостью, с высоким со-
держанием окислов щелочей, а также стекол, найденных
при археологических раскопках, которые подвергались
в течение столетий действию влаги, содержащей компо-
ненты, ускоряющие выщелачивание в почве.
Высшая стадия коррозии в упомянутых случаях про-
является чешуйчатым разрушением поверхности, иногда
даже полным разложением стекла. Прекрасный так на-
зываемый античный ирис на стеклах, найденных при ар-
хеологических раскопках, до сих пор еще не удалось вос-
произвести.
Ирризирующпе слои получают:
1) на раскаленном стекле парами или туманами со-
лей металлов, чаще всего хлористого олова SnCl2, для по-
лучения декоративного и технического стекла;
2) на холодном стекле парами металлов или их со-
единений под разрежением (декоративное и техническое
стекло);
зю
3) выщелачиванием поверхности стекла —для сниже-
ния отражения света в оптических системах;
4) нанесением тонкого слоя желатина, содержащего
различные соли, для создания переливов жемчуга — би-
жутерии (так называемое воскование);
5) нанесением тонких слоев органических красителей,
например метилен-виолета, эозина и т. п. (бижутерии);
6) окислением тонкого слоя выделенного на поверх-
ности изделия серебра так называемым холодным окис-
лением.
В промышленном масштабе применяют главным об-
разом первые четыре из перечисленных методов ирри-
зации.
Аналогией ирризации являются цветовые явления на
жемчуге, перламутре, мыльных пузырях, а также оттен-
ки, которые дает масляная краска на воде или темном
мокром асфальте.
Физической основой ирризации является интерферен-
ция света, вызванная тонкими слоями. Поскольку окраска
ирригирующего слоя зависит от его толщины и изме-
няется с толщиной, многоцветность обусловлена неодина-
ковой толщиной слоя, и, наоборот, одноцветный ирриги-
рующий слой является результатом однородной толщи-
ны. Многоцветность используют в декоративном стекле,
где требуется как можно более живая и яркая игра цве-
тов, которую получают ирризацией стекла при нагрева-
нии. Неоднородность толщины слоя обеспечивается спо-
собом изготовления.
Ниже приведены факторы, влияющие на ирригацию
при нагревании.
Состав стекла. Для ирризации при нагревании при-
годны стекла с насыщенной окраской, которая способ-
ствует повышению цветового эффекта, обусловленного
отражением на поверхностях раздела воздух — стекло и
стекло — металл. Бесцветные стекла не пригодны для ир-
ризации, так как при действии SnCl2 поверхность стекла
загрязняется.
Температура. Повышение температуры ускоряет про-
цессы ирризации, особенно вблизи температуры размяг-
чения стекла. Низкие температуры оказывают лишь ма-
лое воздействие.
Продолжительность нагрева проявляется лишь при
высоких температурах. При изучении изменений окраски
во времени при повышенных температурах отчетливо
311
Таблица 19
Металлические соединения, испаряющиеся при температурах,
обычных для ирризации
Температура в °C
Соединение плавления кипения
Ba(N03)o 592 Разлагается
Ni(NO3)3 30 80
Cu(NO3)2-3H2O 114,5 Разлагается
Sr(NO3)2 645 Разлагается
А1С1з 190 Возгоняется
BiCl3 232 447
СоС12 735 Возгоняется
CuCl2 500 Разлагается
FeCl3 304 319 (сублимируется)
SbCl3 73,3 223
SnCl2 240 603
SeO2 340 (давление) 315 (сублимируется)
видно, как в течение нескольких секунд окраска изделия
изменяется с толщиной осаждающегося слоя.
Концентрация. Влияние концентрации определяется
количеством поданной смеси. Точных исследований не
проводилось.
Состав смеси. Все применяемые смеси содержат
SnCb и довольно часто соединения стронция. Для ирри-
зации пригодны соединения, которые легко возгоняются
при температурах, достигаемых в устройствах для ирри-
зации (табл. 19). Такими соединениями являются Sn,
Sr, Ba, Bi, Fe, Pb, Cu, Sb (табл. 20).
Таблица 20
Составы ирризирующих смесей
Соединения Составы
1 о 3 4 5 б 7 8 9 10
SnCl2 Sr(NO3)2 ВаС12 Bi(NO3)3 Cu(NO3)2 ВаСО3 SrCO3 Ba(NO3)2 (CH3COO)2Pb 100 90 10 88 7 5 80 5 15 10 75 100 10 10 10 10 70 100 90 5 5 100 3 8 90 5 2 85 75 32
312
Производственные процессы
и оборудование
Бижутерия. Изделия, чаще всего бусы или пуго-
вицы, тщательно промывают слабым раствором соды и
после сушки подогревают на шамотных тарелках в печах,
отапливаемых дровами, углем, газом, или в электропе-
чах сопротивления. Подогретые изделия высыпают на
проволочное сито прямоугольной формы. Под ситом рас-
положена накаленная металлическая плита или кирпич,
на который укладывают ирризующее средство, чаще все-
го смесь нескольких солей металлов (рис. 121). Вместо
периодически нагреваемого кирпича можно установить
непрерывно действующий электрический нагреватель.
Возгоняющиеся пары проходят через сито и оседают на
поверхности нагретого стекла. При возвратно-поступа-
тельном движении сита происходит равномерное враще-
ние и ирризация изделий. Окраска цельных бусинок по-
лучается более равномерная, чем окраска полых буси-
нок, имеющих малую толщину стенок, которые быстро
охлаждаются.
Над ирризующей печью находится колпак, соединен-
ный с трубой, обеспечивающей интенсивный отвод ядо-
витых паров.
В целях лучшего использования тепла и уменьшения
скорости охлаждения ирризуемых изделий печи для по-
догрева и ирризации размещают в два этажа.
Так как окраска зависит от толщины наносимого
слоя, изменяя продолжительность ирризации, можно по-
лучить разную толщину последнего и, следовательно,
различную окраску в такой последовательности цветов:
серая, коричневая, фиолетовая, синяя, зеленая, красная,
ярко-зеленая, ярко-красная.
Кроме того, на оттенок цвета влияет состав смеси.
Соединение бария дает синеватый оттенок, соединение
стронция — красноватый. Соли металлов можно пере-
вести в пары, которые могут нагреваться при соприкос-
новении с горячими бусинками.
Непрерывность способа изготовления ирризованных
изделий заключается в том, что изделия укладывают тон-
ким слоем на ленточный транспортер, проходящий через
печь, в которой изделия подогреваются. При движении
транспортера с изделиями ирризующая смесь испаряется
и ее пары осаждаются на нагретых изделиях. После ир-
313
ризации изделия охлаждают; ленту транспортера очища-
ют химическими средствами. Равномерный ход транс-
портера обеспечивает получение требуемой окраски ир-
ризующего слоя с интенсивным цветовым эффектом.
Полое стекло. Прризующий слой наносится на изде-
лия непосредственно после выдувания, когда они еще не
успели остыть. Для ирризации сделано специальное уст-
ройство, состоящее из жестяного барабана диаметром
Рис. 121. Печь для ирриза-
ции бусинок
1 — сито с бусинками; 2 — источ-
ник тепла; 3 — ирризирующая
смесь; 4 — пары
Рис. 122. Барабан для ирризации
выдуваемого стекла
/ — источник тепла; 2—отверстие для
ввода ирризирующей смеси; 3 — вытяж-
ная труба; 4 — трубка с изделием;
5 — дверцы
50 см, который устанавливается горизонтально, на четы-
рех ножках (рис. 121). Барабан снабжен двухстворчаты-
ми дверцами с небольшим круговым отверстием для стек-
лодувной трубки. Изделие на трубке или другой под-
ложке помещают в печь и закрывают дверцу. В нижней
части барабан переходит в трубу длиной около 30 см,
в которую закладывают раскаленный кирпич или другой
какой-либо источник тепла, который необходим для испа-
рения ирризующей смеси. Неиспользованные ядовитые
пары отводятся из барабана с помощью вытяжной тру-
бы. При нагревании ирризующая смесь возгоняется. При
этом изделия необходимо поворачивать в барабане. Го-
товые изделия выгружают из барабана и помещают в
охлаждающую печь.
Так называемый античный ирис получают при вто-
ричном нагревании ирризуемого предмета в плавильной
печи. При этом краски получаются более впечатляющи-
ми, а поверхность покрыта тонкими морщинками.
314
Нанесение солей металлов распылением. После пер-
вой мировой войны в исследовательской лаборатории
техникума стеклоделия, находящегося в Новом Бору,
был разработан оригинальный способ ирризации при об-
работке изделий раствором солей металлов. Для этого
сбоку в барабан вставляют форсунку распыляющего пи-
столета. При включении пистолета получается тончай-
шая струя раствора ирризующих солей. Вода при этом
испаряется, а на изделие осаждаются соли металла, ко-
торые интенсивно окрашивают поверхность стекла.
Ирис для россыпи. К группе ирризации иногда отно-
сят и ирис для росписи, полученный путем нанесения и
последующего обжига резинатов. По своей химической
природе его можно отнести к люстрам.
Воскование. Термин «воскование», применяемый
обычно на практике, в настоящее время имеет лишь исто-
рическое значение. В некоторых случаях до сих пор при-
меняют обиходное наименование «лакированные» бусы.
К воскованным изделиям 1 относят главным образом
цельные и полые бусинки и иногда другие виды бижуте-
рии. В прошлом восковые, а в настоящем — стеклянные
бусы покрывают нежно-матовым переливающимся сло-
ем. Сейчас процесс нанесения такого слоя называют
лакированием или смачиванием. Нежно-матовый ирис
получают путем многократного нанесения так назы-
ваемого «рыбьего» серебра. Рыбье серебро представ-
ляет собой тонкие игольчатые кристаллики гуанидина,
откладывающегося в чешуе рыб. Он образуется в ре-
зультате обмена веществ. В настоящее время в производ-
стве применяют большей частью синтетическое рыбье се-
ребро. Это кристаллы неорганического происхождения,
дающие такой же эффект, как и гуанидин. Для нанесе-
ния мелкие кристаллы диспергируют в эфирно-спиртовом
растворе коллодия, несущего функцию связывающего ве-
щества. Слои наносят путем погружения в раствор буси-
нок, насаженных на прочные нити, которые в свою оче-
редь натянуты на рамку. Сначала бусинки смачиваются
в горячем водном растворе желатина; затем после суш-
ки бусы погружают в эфирно-спиртовую суспензию рыбь-
его серебра соответствующей вязкости. После испарения
разбавителя последнюю операцию повторяют. Пастель-
1 Такое название изделия получили от бус, когда-то изготов-
лявшихся из воска.
315
ную окраску получают путем добавления анилиновых
или других органических красителей. Наконец, окраши-
вающие слои защищают от повреждений путем покрытий
изделий прозрачным бесцветным или окрашенным по-
кровным лаком.
Для воскования используют чаще всего мутное але-
бастровое стекло. Бусинки больших размеров изготов-
ляют полыми или же из пластмасс (полистирол), прида-
вая им легкость.
Вакуумное нанесение тонких слоев. Нанесение тонких
слоев на изделия под разрежением, иначе называемое
напылением, является относительно новой техникой и
применяется в различных отраслях промышленности. Ме-
тод основан на том, что некоторые вещества при пони-
женном давлении испаряются при менее высоких темпе-
ратурах, чем при тех же температурах, но при нормаль-
ном атмосферном давлении. Например, платина или
кремний, имеющие особенно высокие температуры кипе-
ния (табл. 21), в условиях пониженного давления испаря-
ются при относительно низкой температуре.
Таблица 21
Характеристики некоторых металлов, испаряемых под разрежением
Металл Температура в °C Атомный вес Металл Температура в °C Атомный вес
плавле- ния кипения плавле- ния кипения
А1 658 996 26,98 Mg 657 443 24,32
Ag 960,3 1947 107,88 Мп 1244 980 54,93
Au 1063 1465 197,2 Мо 2622 2533 95,95
В 2300 1365 10,82 Na 97,7 291 22,997
Ва 710 627 137,36 Ni 1453 1510 58,69
Be 1280 1246 9,013 Pb 327 718 207,21
Bi 271 698 209 Pt 1773 2090 195,23
Са 850 605 40,08 Sb 630 678 121,76
Cd 321 264 112,41 Se 217 234,2 78,96
Со 1492 1649 58,94 Si 1414 1343 28,09
Сг 1920 1205 52,01 Sn 232 1189 118,70
Си 1084 1273 63,54 Sr 757 549 87,63
Fe 1535 1447 55,85 Ti 1727 1546 47,90
Ge 958 1251 72,60 T1 302,5 606 204,39
Hg 38,8 48 200,61 w 3380 3309 183,92
In К 156,4 63,5 952 207 114,76 39,10 Zn 419,5 243 65,38
316
Молекулы испаряющегося вещества, которое чаще
всего является металлом, окислом или другим соедине-
нием металла, двигаются в разреженном пространстве
прямолинейно, конденсируются на подложке и образу-
ют тонкие слои; при этом степень прилипания нанесен-
ного слоя зависит от величины разрежения.
Реже слои наносят катодным распылением.
Катодное распыление менее распространено в про-
мышленности. При этом способе катод в вакууме бом-
бардируется ионизированными молекулами газа, в
результате чего происходит эмиссия электронов. Оста-
точное давление достигает IO"1—10—3 мм рт. ст. Приме-
няемое при этом напряжение 1000—5000 в. На анод
помещают предметы, на которых конденсируются ато-
мы, улетучившиеся с катода. На предметах образуется
либо тонкий слой металла, либо диэлектрический слой.
Диэлектрические слои образуются из соединений, полу-
ченных в результате реакции атомов металлов с остат-
ками газов под вакуумированным колоколом. Вакуумное
напыление в промышленности мало распространено,
в частности, потому, что процесс нанесения слоя длитель-
ный, а равномерность слоев не гарантируется.
Термовакуумное испарение широко используют в
промышленности. Остаточное давление при испарении
достигает величии 10~4—10~10 мм рт. ст. При высоком
разрежении остается лишь небольшое число молекул,
которые могут сталкиваться с молекулами испаряемого
вещества. Большая часть молекул, осаждающихся на
предмете, не теряет кинетической энергии. Слои, обра-
зованные при падении молекул с большим импульсом,
более устойчивы к истиранию; при этом скорость удара
прямо пропорциональна степени вакуумирования. Для
серебряного слоя можно привести следующие данные:
Давление в
мм рт. ст.
Свойства слоя
10 5............ хорошее прилипание, отражение света
_ 98%
10 4.......... прилипание слабое
10“3.......... желтая окраска, отражение неболь-
шое
Ю ............ отсутствие металлического блеска се-
ребра, на стекле серебро не закреп-
ляется
317
Термическим способом можно наносить почти все ме-
таллы и многие их соединения; для каждого вещества
необходимо разрабатывать индивидуальный технологи-
ческий процесс.
Обычно толщина слоев колеблется от 0,1 до 1 ммк,
(рис. 123).
Аппаратура для нанесения слоев под разрежением
состоит из установки для получения глубокого вакуума
и испарительного устройства.
Рис. 123. Схема измерения
толщины напариваемого
слоя
1 — источник света; 2 — измеряе-
мое стекло; 3 — полупрозрачное
стекло; 4 — зеркало; 5, 6 — фото-
элементы
Рис. 124. Схема установки
для вакуумного напыления
1 — плита основания; 2 — kosiq-
кол; 3— место подключения диф-
фузионного насоса; 4 — изделие;
5 — нагревательный электрод с
испаряющимся веществом;
6—поворотная диафрагма; 7 —
ионизирующий электрод высоко-
го напряжения
Установка для получения глубокого вакуума. Для
получения глубокого вакуума последовательно соединя-
ют ротационный масляный и ртутный или диффузион-
ный вакуум-насосы. Производительность насосов опре-
деляется достижением определенного остаточного
давления. Вакуумное пространство создается под метал-
лическим колоколом со стеклянными смотровыми окна-
ми. Внутрь подведены отсасывающая трубка и хорошо
герметизированные и изолированные контакты электро-
обогрева. Диаметр колокола составляет от 500 до
1200 мм, длина равняется нескольким метрам. В боль-
ших вакуумных устройствах колокол разделен на
318
несколько самостоятельных отделений для создания опре-
деленных условий, гарантирующих получение однород-
ности слоев. Производительность механических вакуум-
насосов 25—300 >u3/q, и работают они при остаточном
давлении, равном 10—2 мм рт. ст.; производительность
диффузионных насосов до 10 000 л/ч, и работают они
при остаточном давлении от 10-2 до 10-5 мм рт. ст.
Из имеющихся простейших мелких устройств со стек-
лянными колоколами (рис. 124) получили распростра-
нение автоматические ка-
русельные машины, имею-
щие ряд отделений. Все
отделения присоединены к
одному масляному ротаци-
онному вакуум-насосу, но
каждое из них снабжено
самостоятельным диффузи-
онным вакуум-насосом.
Испарительное устройст-
во. Для напыления слоев
применяют аппараты с не-
сколькими испарительными
устройствами и с поворот-
ным приспособлением для
закрепления обрабатывае-
мых изделий. Изделия кла-
дут или подвешивают на по-
воротное приспособление
таким образом, чтобы при
вращении они подвергались
вых условиях, т. е. на одинав
ковом угле падения паров (рис. 125). С изменением ^гла
падения изменяется и толщина слоя, а тем самым и его
окраска, прозрачность и прочие требуемые качества. По-
лезная площадь аппаратов для нанесения слоев задан-
ной толщины на изделия для специальных целей состав-
ляет до 20 дм2, для оптических целей — 50—70 дм2.
Вещества, предназначенные к испарению, помещают
или подвешивают на нагревательные спирали или на-
кладывают в лодочки из вольфрама, тантала или же
молибдена и нагревают, пропуская через них электри-
ческий ток.
Рис. 125. Схема размещения
изделий при напылении
1 — приводной механизм; 2 — по-
воротная корзина; 3 — изделие;
4 — нагревательный
5 — ионизирующий
6 — колокол
действию паров
овом удалении и
электрод;
электрод;
одииако-
в
при одина-
Однако для этой цели изготовляют и графитовые тиг-
ли с косвенным обогревом. В наиболее современных ап-
319
паратах испарение веществ под разрежением достигается
с помощью электронной пушки.
При пониженном давлении вещества испаряются или
возгоняются при более низких температурах, чем при
обычном атмосферном давлении. Снижение точки кипе-
ния наблюдается у всех металлов. У серебра точка ки-
пения снижается с 1950° С при нормальном давлении
до 1000° С при остаточном давлении 10~4 мм рт. ст.
При нагревании вещества прямолинейные молеку-
лярные лучи распространяются во всех направлениях,
частично отражаясь и конденсируясь в виде тонких пле-
нок на ближайших поверхностях предметов. Эта пленка
приобретает блеск используемого металла. Алюминие-
вые зеркала на стекле приобретают одинаковый блеск
и а обеих сторонах.
Металлические слои. Испаряемые металлы грубо
подразделяют на две группы. К первой группе относят
серебро, >медь, олово, золото и цинк. Эти элементы рас-
плавляют, затем ими покрывают и смачивают металл,
с поверхности которого они испаряются. Ко второй
группе относятся железо, никель, кобальт и алюминий,
дающие сплавы с нагревательной вольфрамовой спи-
ралью. Поэтому последнюю покрывают защитной плен-
кой, состоящей из тугоплавких окислов алюминия, маг-
ния или тория. Кремний, бор и платину испаряют в тан-
таловых тиглях, а при температурах до 3600° С -
в графитовых тиглях.
Для испарения сплавов выгоден метод взрывающей-
ся проволоки. При обычном испарении путем постепен-
ного нагревания металлы в сплавах испаряются после-
довательно, в соответствии с их температурой кипения.
Однако если тонкую проволочку из сплава металлов
взорвать, разрядив через нее батарею конденсаторов
большой емкости, в доли секунды испаряются все метал-
лы, содержащиеся в сплаве, из которого изготовлена про-
волочка. Сплавы также наносят одновременным испа-
рением отдельных металлов, помещенных на нескольких
электродах при различных температурах, соответ-
ствующих точкам кипения отдельных металлов сплава.
Сплавы металлов обнаруживают довольно хорошие ка-
чества, например, сплав .50% алюминия с 50% магния
не только обладает коррозионной стойкостью, но и сохра-
няет серебристо-белую окраску и отражение в широкОлМ
диапазоне световых волн.
320
Вакуумное нанесение слоев на стекло впервые бы-
ло использовано при изготовлении точных астрономиче-
ских рефлекторов. Вакуумная металлизация распрост-
ранилась на бумагу, пластмассы и особенно на сортовое
и художественное стекло. При декатировании стекла
учитывают также то, что отдельные металлы отличают-
ся окраской лишь незначительно, а с экономической
и производственно-технической точек зрения иногда бы-
вает выгоднее вместо вакуумной металлизации стекла
применять гальваническое покрытие, восстановление ме-
таллов из растворов солей металлов или обжиг из рези-
натов, как это делают при позолоте блестящим золотом.
Из металлов в стеклоделии чаще всего для напыления
-применяют хром, алюминий, медь, серебро, золото, ни-
кель с хромом пли никель с хромом и железом.
Абсорбционные слои. Вакуумным способом наносят
также слои, которые поглощают световые лучи равномер-
но либо избирательно. В первом случае стекло на свет
имеет серую окраску, во втором случае возникает опре-
деленный цветовой оттенок. Так, пленка золота селектив-
но пропускает свет от синего до зелсновато-сииего, а от-
ражает от желтого до красного. Серебро селективно
отражает розовый свет. Равномерно сформированные
абсорбционные слои пригодны для изготовления солнеч-
ных стекол.
Металлические абсорбционные слои имеют толщину
10~5—10—7 мм. Поэтому для нанесения необходимо под-
бирать металлы с большой механической и химической
устойчивостью и с высокой прилипаемостью к стеклу.
Дорогостоящий родий заменяют сплавом инконель, ко-
торый содержит 76% Ni, 15% Сг и 9% Fe.
Интерференционные слои. Для получения слоев,
в которых интерференцией света вызывается тонкое
окрашивание вплоть до насыщенного и радужного, на-
носят многократно интерференционные слои. Это много-
слойные покрытия из полупрозрачных металлических
слоев, чередующихся с диэлектрическими слоями с вы-
соким индексом преломления. Частичное отражение про-
исходит не на поверхности раздела двух диэлектриков,
как это наблюдается у простого интерференционного
слоя, например у слоя окисла, нанесенного прямо на
стекло, а на поверхности раздела металлического полу-
прозрачного слоя. Интерференционную окраску опреде-
ляет толщина диэлектрического слоя.
21—1484
321
Один из первых интерференционных слоев на стек-
ле был приготовлен таким образом, что сначала на по-
верхность стекла наносили тонкий полупрозрачный слой
хрома, который показал хорошее прилипание к стеклу,
затем второй диэлектрический слой окиси титана с вы-
соким показателем преломления, достигающим значе-
ния 2,69.
Неодинаковая толщина диэлектрического слоя на
разных местах поверхности стекла вызывает различное
окрашивание слоев. При рассматривании с различных
направлений интерференционная окраска изменяется.
В случае применения чередующихся интерференци-
онных слоев с высоким и низким показателями прелом-
ления получаются частичные отражения уже на поверх-
ностях раздела отдельных слоев и при оптической тол-
щине ]Д Л отражается максимум световой энергии при
данной длине волны. Чередующиеся слои обладают не-
значительным поглощением, поэтому получаются соч-
ные и насыщенные краски.
Для декорирования темных, мутных и непрозрачных
стекол, а также металлов и непрозрачных пластмасс
пригодны интерференционные и полупрозрачные метал-
лические слои. На прозрачных стеклах в результате аб-
сорбции получаются темные краски. Поэтому для раз-
новидностей хрусталя и других прозрачных материа-
лов более выгодны диэлектрические слон.
Диэлектрические слои не имеют столь высокого от-
ражения, как металлические, поэтому слои с повышен-
ным поглощением и с малой отражающей способностью
приготовляют из окислов металлов или сплавов этих
окислов. Так, РегОз пропускает коричневый свет, NiO —
серый, W4O11 — синий, CdO — желтый и СГ2О3 — крас-
но-коричневый.
Для нанесения диэлектрических слоев используют
преимущественно окислы, устойчивые к истиранию и
имеющие взаимно значительно различающиеся показа-
тели преломления. Это главным образом фторид маг-
ния MgF2 с показателем преломления 1,32—1,37, моно-
окись кремния SiO—1,97, СЮ2 — 2,2, моноокись тита-
на TiO —2,69 и WO3 — 2,0.
Применение. Вакуумное нанесение тонких слоев
применяют при изготовлении оптических приборов: не
отражающие слои фотографических линз, холодные зер-
кала, рефлекторы астрономических телескопов, а так-
322
же и технических изделий: отражатели автомобильных
фар, отражающие солнечные очки, подвески на люст-
рах; кроме того, вакуумное нанесение слоев применяют
для бижутерии (металлизация изделий из пластмасс и
литьевых изделии нанесением алюминия, различных ир-
ригирующих слоев на стеклянные изделия или так назы-
ваемый нижний ирис под слоем серебра, осаждаемого
из раствора).
Натирание металлов на стекло
Уже в конце прошлого столетия появились крат-
кие информационные сообщения о том, что на стекло
можно наносить алюминии путем трения металлическо-
го предмета о гладкую блестящую поверхность стекла.
Это, как правило, были сообщения без описания техно-
логии процесса. Иногда описывалось нанесение надпи-
сей на стекло алюминием. Стеклоделие неоднократно
возвращалось к этому способу, чтобы использовать его
в качестве декоративной обработки. В последнее время
к алюминию прибавился металлический индий. В трид-
цатых годах в продажу поступали изделия с темной
окраской, имевшие на поверхности штриховую роспись
алюминием. В более поздних сообщениях указывается,
что роспись алюминием облегчается, если предваритель-
но стекло «запотеет», например при дыхании на него.
Натирание алюминия. Ст. Бахтик проводил система-
тические исследования с целью выяснения теоретиче-
ских основ для объяснения явлений и возможности при-
менения этого процесса к другим металлам. Было уста-
новлено, что процесс не является простым натиранием
металла на стекло, и, в частности, для алюминия было
найдено объяснение. Алюминий является очень мягким
металлом, и его поверхность перед дальнейшим более
глубоким окислением защищена слоем окиси алюминия.
Если алюминий истирают, придавливая его к стеклу,
тонкий слой окиси алюминия разрушает поверхность
стекла, слой металлического алюминия стирается и за-
хватывается поверхностью стекла, разрушенной окислом.
Открытая поверхность металлического алюминия быстро
окисляется и снова покрывается слоем окисла и так
практически можно продолжать натирать стекло алюми-
нием без перерыва. Процесс улучшается при орошении
поверхности стекла. Свеженатертый окисленный металл
21*
323
с пленкой окисла на диске образует шлам. Шлам придав-
ливается к стеклу, которое в то же время шлифуется.
Твердая окись алюминия, а также шероховатая поверх-
ность стекла стирают последующие частицы металла,
которые прилипают к стеклу. Микроскопическими иссле-
дованиями было подтверждено, что след металла на стек-
ле не является цельным, а состоит из частиц металла,
захваченных при трении. Частицы металла неодинаковы
и отлагаются беспорядочно. Нанесенный слой не прово-
дит электрического тока.
Влияние добавок. При последующих работах с дру-
гими металлами между металлом и стеклом закладыва-
ли мелкозернистые порошкообразные вещества значи-
тельной твердости, известные в качестве средства для
полирования стекла. Были испытаны главным образом
окиси алюминия, церия и титана. Окись титана настолько
мелкозерниста, что незаметные частицы легко скучи-
ваются и налипают на стекле. При испытаниях стеклян-
ный предмет сначала покрывали разбавленной суспен-
зией, которая образует хорошо прилипающую однород-
ную пленку. На белом слое ТЮ2 можно нарисовать узор.
Предмет прикладывают к вращающемуся кругу из со-
ответствующего металла. При повышении давления по-
верхность стекла сильно разогревается и, по-видимому,
происходит заплавление окиси титана в стекло. Явление
тождественно тому, которое имеет место при полирова-
нии стекла окисью железа при повышенном давлении
в случае недостатка воды, когда также происходит ви-
димый разогрев и заплавление окисла в стекло.
Нагревание тонкого окисла титана на поверхности
стекла при повышенных температурах приводило к об-
разованию сплавленного слоя окисла, сначала белого
цвета. Последний при повышении температуры расплав-
ляется в поверхностном слое стекла и образует тонкое
покрытие значительной твердости.
Натирание металлов и сплавов. Хорошие результа-
ты дали также испытания с другими чистыми металлами
и сплавами. Испытывали медь, серебро, золото и латунь,
бронзу и томпак. Наилучшие результаты наряду с алю-
минием были получены с золотом, медью и медными
сплавами. Следы легкоокисляющихся металлов, напри-
мер меди, довольно быстро чернеют вследствие превра-
щения в окисли. Если медный круг остается на одном
месте долгое время и при этом непрерывно добавляют
224
окись титана, стирается поверхностный слой, а след на
поверхности углубляется и весь окрашивается стертыми
частицами меди. На хрустале окраска видна только в от-
раженном свете, и, наоборот, в проходящем свете раз-
личимы следы металла в виде черных непрозрачных
штрихов. На темных окрашенных стеклах следы метал-
лов еще заметнее.
Влияние скорости. При исследовании влияния чис-
ла оборотов и размера кругов было установлено, что
круги диаметром около 50 мм при малом числе оборо-
тов более выгодны по сравнению с кругами диаметром
10 мм и менее при повышенном числе оборотов. У малых
кругов площадь соприкосновения со стеклом меньше,
а при повышении давления часто происходят глубокие
повреждения поверхности. Кроме того, большие круги
дают более однородные штрихи.
Натирание металлическим острием. Другим спосо-
бом обработки (Р. Дж. Бслсера, 1953 г.) является исти-
рание быстро вращающегося металлического острия,,
которое оставляет следы металла при 25 000 об/мин. Иа
металлов применяют магний, алюминий, титан, цирко-
ний, медь и серебро. Эти металлы разрушают мягкие
стекла и глазурь керамических изделий, но не действу-
ют на кварц и кварцевое стекло. Полученные рисунки
и их цвет показывают, что при таких высоких оборотах
и повышенном давлении имеет место настолько сильный
локальный разогрев, что частицы металла сплавляются
со стеклом и даже приобретают способность диффунди-
ровать в толщу стекла. Штрихи рисунков медным
острием имеют темно-красную окраску, серебро при по-
вышенном давлении и при упомянутых оборотах дает на
стекле желтый след от расплавившегося и продиффун-
дировавшегося серебра. Это явление такое же, как и у
меди. При меньшем числе оборотов серебро и золото при-
плавляются к стеклу.
Натирание металлического индия. Для натирания
можно использовать и металлический индий, который
плавится при 155° С и приплавляется к чистой поверхно-
сти стекла. При работе сначала обмывают поверхность
стекла, например хромовой кислотой или растворами
щелочей. Индий нагревают и наплавляют электриче-
ским паяльником с регулируемым током; тем самым ре-
гулируется температура наконечника. Расплавленный
индий переносят с наконечника паяльника на стекло,
325
к которому он достаточно прочно прилипает. При обыч-
ных атмосферных условиях даже спустя год не наблюда-
лись изделия со следами индия на стекле во внешнем
виде.
Силиконовые слои
Термином силиконы обозначают полимерные
органические соединения кремния. Силиконовые мате-
риалы изготовляют в виде текучих жидкостей, вазели-
нов, масел, жиров, лаков, твердых смол и каучука. Важ-
нейшими их общими свойствами являются высокая тер-
мостойкость, отличная электроизоляционная способность,
высокое электрическое сопротивление, устойчивость к
воде, атмосферным воздействиям и химикалиям. Си-
ликоновые масла имеют, кроме этого, еще одно свой-
ство—малое изменение вязкости с изменением темпе-
ратуры.
Структура и свойства. Простейшим органическим со-
единением кремния является гидрпдеилан SiH4, произ-
водными которого являются силаны. Соединения со свя-
зью Si—О—Si называются силоксанами, Si—NH—Si —
силазанами, Si—S—Si — силтианами. Кроме этих про-
стых соединений существуют циклические соединения
и длинные цепи молекул линейных полимеров, на-
пример
R R R R R
R —Si —О—Si—О —Si —О —Si —О—Si —R,
R R R R R
которые далее могут разветвляться.
Наиболее важными из них в промышленном отноше-
нии являются силоксаны, основной скелет которых об-
разуют атомы кремния и кислорода.
Физические свойства большинства силиконов сле-
дующие:
плотность ......................... 0,68—3,3
точка плавления....................(—150)—(—280°С)
точка кипения........................... более 400°С
прочность............................... 21—80 кГ/см?
растяжимость....................... 40—400%
эластичность....................... 5—40%
коэффициент растяжимости .... (70—160* 10“7
диэлектрическая постоянная .... (2,1-—2,8)«102г/{
показатель преломления............. 1,3—1,5
326
Эти интересные свойства органических соединений
кремния используют в стеклоделии в основном при об-
разовании весьма тонких пленок, которые влияют на ме-
ханические, оптические и главным образом химические
свойства изделий. Силиконовая микропленка придает
стеклу следующие свойства: повышает устойчивость к
механическому повреждению и царапинам, механиче-
скую прочность изделия, химическую устойчивость по-
верхности, защищает поверхность, при повышенных
температурах также повышает механическую и химиче-
скую устойчивость поверхности, не подвергавшихся и
подвергавшихся обжигу красок, скользкость поверхно-
сти, гидрофобность и блеск изделия.
Заслуживает большого внимания свойство гидрофо-
бизации поверхности стекла, т. е. сообщать последней
водоотталкивающие свойства. Вода связывается с по-
верхностью стекла путем образования гидроксильных
групп с атомами кремния в поверхностной структуре.
При применении органических соединений кремния гид-
рофобизация происходит в результате замены гидро-
ксильных групп силоксановыми:
ОН
Si С +2(CH3)2SiCl2->
ОН
поверхность
стекла
силикон
сн3
"сн3
сн3
сн3
силоксановые группы
гидрофобной поверх-
ности стекла
Недостаток гидроксильных групп препятствует смачива-
нию поверхности стекла. Весьма вероятно, что происхо-
дит химическая реакция силиконовой жидкости с поверх-
ностью стекла, которая вызывает исключительную при-
липасмость слоя.
Нанесение слоев. Силиконы можно наносить всеми
известными способами, например кистью, распылением
или погружением изделия в силиконовый раствор. Пе-
ред нанесением поверхность стекла очищают. При нане-
сении неразбавленного силикона несколько капель тря-
почкой растирают по поверхности изделия. Образуется
маслянистая пленка, после растирания которой до высо-
кого блеска обеспечивается требуемая гидрофобность.
327
Кроме того, силиконы растворимы в распространен-
ных растворителях, как бензин, тетрахлорметан, трихлор-
этилен, толуол и ксилол. Для нанесения покрытия на
стекло готовят 1—2%-ный раствор, который можно так-
же распылить пли же погружать в него изделие. После
удаления избытка растворителей слой хорошо закреп-
ляется. Для ускорения этого процесса слои высушивают
от нескольких минут до получаса при температуре 100—•
150° С. При более высокой температуре время сушки
сокращается, но все же температура не должна превы-
шать определенного предела, различного для разных
видов силиконов, так как в противном случае они пре-
вращаются в смолистую твердую, хрупкую и ломкую
массу, которая не обеспечивает хорошей защиты по-
верхности стекла. Такое же влияние оказывает и время
выдержки при данной температуре.
Наряду с растворителями применяют водные эмуль-
сии. Маслянистую эмульсию полимера метилсиликоно-
вой жидкости в воде с содержанием силикона 50% перед
нанесением дополнительно разбавляют водой. Эмульсия
имеет низкое поверхностное натяжение, около 20 дин) см
при комнатной температуре. Поэтому жидкость быстро
растекается по поверхности и образует непрерывное по-
крытие. Нагреванием при 150° С удаляют эмульгирую-
щую среду.
Для серийного механического или автоматического
нанесения силиконовой пленки применяют водные
эмульсии, которым отдают преимущество из-за их него-
рючести и безвредности для здоровья. Эмульсии распы-
ляют уже в туннельной отжигательной печи, в той ее
части, где изделия имеют температуру 150—230° С. Мел-
кий водяной туман силикона распыляют с такого рас-
стояния, чтобы из капелек эмульсии вода испарилась
раньше, чем капля достигнет изделия. При этом на из-
делие попадают только капельки силикона, которые уже
не могут существенно снизить температуру изделия на-
столько, чтобы вызвать растрескивание в результате
быстрого охлаждения. Запас эмульсии хранят в емко-
сти из нержавеющего материала или материала, имею-
щего защитное антикоррозионное покрытие. Из этого
сборника эмульсия по трубкам поступает к форсункам.
Отфильтрованная жидкость распыляется в виде мелко-
го тумана столькими форсунками, чтобы обеспечивалось
ее нанесение на все предметы по всей ширине охлаждаю-
328
щей печи или же по всей ширине обеих сторон стеклян-
ного листа. Силиконовую эмульсию, как и все другие
эмульсии, нужно приготовлять лишь на время исполь-
зования и соблюдать предписания относительно ее тем-
пературы, чтобы она не разлагалась на компоненты. Не-
благоприятное воздействие оказывают, в частности, тем-
пературные колебания, замораживание и повышенная
до точки кипения температура. При этом силикон отде-
ляется от воды.
При нанесении силиконовой пленки необходимо со-
блюдать ее толщину. Если слой тоньше предписанной
нормали, поверхность не будет достаточно скользкой
и слой уже не защищает стекло от удара и механиче-
ских повреждений. Чрезмерно толстый слой не стабили-
зируется при предписанном технологическом процессе.
Такой слой не блестит и как бы клеек, маслянист на
ощупь. И в этом случае защитные свойства недоста-
точны.
Поскольку было установлено, что поверхность стек-
ла каталитически ускоряет процесс упрочнения слоя,
были найдены катализаторы, которые добавляют в рас-
твор. Это соли металлов и органических кислот, напри-
мер нафтанат олова, который вводят в приготовленный
раствор в количестве около 4% к содержанию силикона.
В другом случае рекомендуется водный раствор ацета-
та циркония в количестве 4—8% к содержанию силико-
на. Катализаторы стабилизируют раствор силикона в те-
чение 1—4 ч без отслоения и желатинизации.
Применение силиконовых слоев. Улучшение механи-
ческих свойств. Для бутылочного стекла было уста-
новлено существеное увеличение прочности изделий.
При падении бутылок без покрытия было разбито 50%
всего количества, а с покрытием — только 7%. Проч-
ность к удару у бутылочного стекла для бутылок с си-
ликоновым покрытием увеличилась примерно на 15%.
Прочность к гидростатическому давлению возросла поч-
ти на 28%. Процент боя при транспортировании умень-
шился с 0,5—1 до 0,017%. Особенно большое значение
имеет уменьшение боя на линии заполнения, который
у покрытых силиконом бутылок уменьшился в 10 раз по
сравнению с непокрытыми. Улучшение равномерности
в производстве повышает производительность линии.
Силиконовое покрытие у многократно используемых
бутылок выдерживает многократное мытье.
329
Интерес представляет временная защита поверхно-
сти стекла. Например, изделия из свинецсодержащего
стекла желательно защищать от повреждений, выщерб-
ления и царапин от отливки до шлифования. Защитное
покрытие оставляют и при шлифовании, но удаляют пе-
ред химическим полированием кислотой, поскольку при-
сутствие само по себе незначительных остатков защит-
ного покрытия могло бы проявиться известным дефектом
на химически полированной поверхности стекла.
Рис. 126. Мениски жидкости в
бюретах с необработанной по-
верхностью (/) и с поверх-
ностью, покрытой силиконовой
пленкой (2; 5)
У зеркал из листового стекла выгодно применять си-
ликоновое покрытие при транспортировке с завода-изго-
товителя. Однако перед серебрением покрытие необхо-
димо удалять.
В обоих приведенных случаях силиконовую пленку
удаляют путем растворения и смывания щелочными рас-
творами.
У листового стекла между покрытыми силиконом
листами не нужно вкладывать бумагу при их упаковке.
Силиконовый слой защищает как от механических по-
вреждений, так и от действия влаги.
Гидрофобизация химического стекла. Отталкиваю-
щая воду поверхность стекла дает особые преимущества,
главным образом у волюмометрической посуды, бюре-
ток и пипеток. У микроаналитических пипеток улучшает-
ся стекание даже последней капли, что повышает точ-
ность анализов. У калиброванных' сосудов легче осу-
ществляется отсчет объема, так как поверхность
жидкости ровная либо с выпуклым мениском, что осо-
бенно выгодно при темных растворах (рис. 127). При
титровании не надо ждать, пока жидкость стечет по
стенкам бюреты, так как она вообще к ним не прилипа-
ет. На гидрофобизированных микростеклах лучше ис-
следовать капли препарата, которые не растекаются и
легко перемещаются (рис. 127). При определении натрия
330
устранено его влияние, тогда как в других случаях он
переходит в раствор с внутренних стенок сосуда. Мытье
лабораторного стекла облегчается и ускоряется, так как
для обеспечения чистоты стекла достаточно простого спо-
ласкивания.
Ампулы и склянки для лекарств, покрытые силиконо-
вой пленкой, имеют свойства нейтральных стекол и не
обесценивают содержимое растворимыми продуктами
стекла.
1 2 з
Рис. 127. Капля воды на стекле
1 — с гидрофобизированной поверхностью; 2 — без обработки; 3—с гид-
рофилизованной поверхностью
Силиконовые пленки задерживают процесс разложе-
ния и таким образом сохраняют ценные культурно-исто-
рические памятники.
Улучшение электротехнических свойств. Использова-
ние гидрофобизированного стекла имеет важное значе-
ние в электротехнике. Поверхностное сопротивление
стекла увеличивается с 107—108 до 1013—-10й ом/см и
сохраняет это значение при относительной влажности
100%, когда электропроводность обычного стекла уве-
личивается в 1000 раз. Это происходит потому, что на
покрытой поверхности не образуется непрерывного слоя
воды, увеличивающего электропроводность, так как на
гидрофобизировапном стекле вода конденсируется толь-
ко в виде мелких, отделенных одна от другой капелек.
Эти свойства стекло сохраняет и при контакте с соленой
водой.
Улучшение теплофизических свойств. Силиконы яв-
ляются подходящим средством для пропитки стеклян-
ных волокон и тканей. Силиконовая смазка не горит
и не обугливается даже при повышенных температурах,
обычных при эксплуатации электродвигателей. При
сравнении с электродвигателями с толстой хлопковой
пли шелковой изоляцией обмотки, нагрев которых при
эксплуатации невозможен, видно, что электродвигатели
с изоляцией из стекловолокна, пропитанного силиконо-
331
вой смазкой, имеют меньшие размеры при одинаковой
мощности.
В электрических устройствах, экспортируемых в тро-
пические страны, в качестве теплоизолирующего мате-
риала применяют стекловату. Однако резкие изменения
температуры и влажности атмосферы делают ее непри-
годной вследствие конденсации в ней воды. Влажная
изоляция утрачивает свою теплоизолирующую способ-
ность. Гидрофобизированная стекловата нс конденсиру-
ет воду, и поэтому ее теплопроводность в 10 раз меньше.
Для гидрофобизации стеклотканей применяют метил-
фенилсиликоновый лак, который в качестве пропитываю-
щего средства лучше соединяет отдельные волокна.
Эта связь устойчива и при повышенных температурах,
когда обычные пропитывающие средства—воски, пара-
фины и другие материалы — размягчаются или утрачи-
вают свою пропитывающую способность.
Прочие» полезные свойства. Оптика дорогостоящих
оптических приборов часто может разрушаться при хра-
нении в результате действия атмосферной влажности.
Гидрофобизация стекла кремнийорганическими соеди-
нениями предотвращает эти дефекты. II, напротив, кон-
денсированная вода легко образует капли и ухудшает
тем самым прозрачность. Поэтому для стекол, подвер-
гающихся изменениям температуры, выгоднее гидро-
фильное покрытие.
У транспортных средств — самолетов, кораблей и ав-
томобилей — силиконы снижают возможность обледе-
нения, так как лед легко отваливается, а дождевые кап-
ли не расплываются по стеклу и сразу же стекают вниз.
Сложные эфиры кремниевой кислоты образуют па
стекле антирефлексные слои. Чрезвычайно топкий по-
рошок окиси кремния, получаемый при сгорании органи-
ческих соединений кремния, имеет большое значение в
производстве матовых электроламп. Он прилипает к
внутренним стенкам и дает молочный слой, обеспечи-
вающий увеличение на 10% пропускания света и боль-
шую механическую прочность по сравнению с опаловым
стеклом.
Силиконовый каучук является хорошим уплотнитель-
ным средством в местах контакта нагретых материалов,
например металла и стекла, где имеется опасность рас-
трескивания при резком повышении температуры. Сили-
коновая эмульсия с графитом является хорошим при по-
332
вишенных температурах смазывающим средством для
форм для стекла, спусков дозаторов и ножниц.
Кремнийорганические красители позволяют красить
стекловолокно, проблема окраски которого до сих пор не
получила удовлетворительного разрешения. Силиконо-
вые покрытия в виде топких поверхностных пленок хо-
рошо прилипают к обезжиренному стеклу и другим ма-
териалам. Силиконовые эмали, пигментированные алю-
минием, устойчивы вплоть до температуры 500° С,
кратковременно до 700° С и обладают всеми преимуще-
ствами силиконов.
Недостатком силиконовых сосудов является то, что
на них не удерживаются этикетки. Обычные клеи удер-
живают этикетку до тех пор, пока не высохнут. Этот
недостаток обусловлен тем, что клеи обычно растворя-
ются в воде, а силиконы отталкивают воду, так что пос-
ле высыхания наклейка отскакивает, не имея связи с по-
верхностью стекла. Поэтому для наклеивания этикеток
поставляются специальные клеи или же вместо накле-
ек на бутылки наносят надписи офсетной печатью.
Преимущества силиконовых слоев демонстрируются
экономическими результатами производства, а сами из-
делия, кроме того, приятны на ощупь, имеют повышен-
ный блеск и лучший внешний вид.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие к русскому изданию ........................... 4
Предисловие............................................... 5
Введение ................................................. 7
Г лева первая
Механическая обработка стекла ................ 10
1. Шлифование .......................................... 10
2. Гравирование.......................................... 43
3. Пескоструйная обработка ........................... 70
4. Сверление отверстии ............................... 92
5. Обработка на токарных станках ..................... 94
6. Окатывание .......................................... 96
7. Резание пилами ..................................... 104
8. Отрезание и отламывание ............................ 106
9. Получение стекла «мороз» ........................... 111
10. Обработка ультразвуком ............................. 117
Глава вторая
Термическая обработка стекла ................... 121
1. Откалывание ........................................ 121
2. Отопка .............................................. 129
3. Оплавление .......................................... 132
4. Обжиг................................................ 136
5. Спекание ............................................ 147
6. Полирование огнем ................................. 150
Глава третья
Химическая обработка стекла ................... 159
1. Травление и матирование ............................. 159
2. Химическое полирование .............................. 189
334
Стр.
3. Получение слоев, повышающих светопроницаемость .... 209
4. Декорирование стекла цветными протравами .......... 214
Глава четвертая
Нанесение тонких слоев на стекло.............. 236
1. Роспись красками .................................. 236
2. Декоративные «морозы» ............................. 283
3. Драгоценные металлы ............................... 287
4. Нанесение люстров ................................. 301
5. Ирризация ........................................ 311
Советские
ТЕХНИЧЕСКИЕ
УЧЕБНИКИ
SHEBA. SPB.&U/DELO