Лекция 3. Стеклянные бытовые товары

Стекло — материал аморфно-кристаллической структуры, полученный путем переохлаждения расплава, состоящего из различных окислов.

В состав любого стекла входит как минимум пять окислов. В зависимости от состава (основного его компонента) различают стекла силикатные (Si0₂), боратные (В₂0₃), фосфатные (Р₂0₅) и комбинированные (боросиликатные и др.). Окислы, формирующие структуру и свойства стекол, получили название стеклообразующих веществ. В производстве бытовых хозяйственных товаров наибольшее распространение получили силикатные стекла и стекла на базе их комбинаций.

В качестве стеклообразующих окислов в силикатных стеклах используются: Si0₂, который вводится в виде кварцевого песка, Na₂C0₃ — вводится в виде соды, К₂СО_э — в виде поташа, СаС0₃ — в виде известняка или мела, вводится также стеклянный бой и другие компоненты. Качество кварцевого песка, отсутствие вредных примесей в нем (окиси и закиси железа и др.) оказывают существенное влияние на бесцветность и прозрачность стекла (примером может служить Богемское стекло).

Кроме стеклообразующих веществ в состав стекол могут входить следующие компоненты: обесцвечиватели, осветлители, красители, глушители, окислители и восстановители, ускорители варки стекломассы. Данные компоненты оказывают влияние на эстетические свойства, функциональное назначение, технологические показатели стеклоизделий.

Согласно действующей нормативно-технической документации основные виды стекол, используемые для производства изделий хозяйственного назначения, подразделяют на три группы: обычные стекла; хрусталь и специальные стекла.

К обычным стеклам относят натрий-кальций-силикатное (известково-натриевое) и калий-кальций-силикатное стекло (известково-калиевое). Стекла данной группы характеризуются прозрачностью, прочностью, невысокой себестоимостью.

Наиболее дешевым представителем стекол данной группы является натрий-кальций-силикатное, которому присущи в разной степени выраженности цветовые оттенки (зеленоватые, желтоватые, сероватые и др.). Вырабатывают из данного стекла посуду хозяйственного назначения (банки, бутылки) и дешевую, обычно бесцветную, столовую посуду повседневного ассортимента.

Калий-кальций-силикатное стекло благодаря вводимому оксиду калия обладает большей бесцветностью, что позволяет улучшить изделия с точки зрения эстетических свойств, как бесцветные, так и окрашенные (достигается большая чистота цвета). Данное стекло несколько дороже, его использу­ют в основном для производства столовой посуды.

Группа хрусталей объединяет стекла, в состав которых входят оксиды свинца (РЬ0₂). Окись свинца способствует повышению плотности стекла, улучшает оптические показатели: прозрачность, "белизну" (бесцветность), повышается коэффициент преломления (блеск, игра света). Однако данные виды стекол имеют большую себестоимость, меньшую твердость, химическую стойкость и безвредность. Данная группа объединяет три вида стекол: хрустальное стекло (малосвинцовый хрусталь); свинцовый хрусталь и высокосвинцовый хрусталь.

В хрустальном стекле содержится минимальное количество оксида свинца (согласно ГОСТ 24315-80 общее количество оксидов свинца и калия не должно быть менее 10%), поэтому оно занимает промежуточное положение между обычным стеклом и свинцовым хрусталем по показателям оптических свойств и себестоимости. Изделия из хрустального стекла получают методом прессования, при этом нанося рисунок от формы, ручной декоративной обработке их не подвергают. Ассортимент изделий представлен столовой по­судой (кружки, салатники, селедочницы, вазы для серви­ровки стола, пепельницы и т. п.).

Свинцовый хрусталь содержит оксида свинца не менее 24%. Данный вид хрусталя превосходит рассмотренный ранее по оптическим показателям и плотности, изделия из него при ударе издают высокий продолжительный звук ("малиновый звон"). Применяют свинцовый хрусталь при производстве столовой посуды праздничного ассортимента (рюмок, бокалов, фужеров, стаканов, ваз для сервировки стола); декоративно-утилитарных изделий (ваз для цветов, сувенир­ных кружек, пепельниц); декоративных изделий. Изделия вырабатывают выдуванием, прессованием, многостадийной выработкой, практически во всех случаях подвергают ручной доработке (украшают "алмазной гранью" и др.), повышающей уровень эстетической выразительности. На доныш­ке таких изделий приклеиваются кольеретки¹ с серебряным тиснением.

Высокосвинцовый хрусталь (содержание оксида свинца не менее 32%) характеризуется максимальной себестоимостью и высоким потенциалом для формирования эстетических свойств изделий. Из него вырабатывают дорогую посуду, кубки, декоративные призовые изделия, скульптуру малых форм и т. д.). На донышке таких изделий приклеиваются кольеретки с золотым тиснением.

Ранее отечественной промышленностью выпускались изделия из хрусталя на основе оксидов бария, оксидов цинка, в настоящее время их производство ограничено.

Третья группа стекол — специальные стекла — представлена боросиликатным (жаростойким) стеклом и стекло-подобными материалами — ситаллами. Данные виды стекол характеризуются специфическими свойствами: повышенными показателями термостойкости и механической прочности (что в первую очередь присуще ситаллам).

Боросиликатные стекла выдерживают температуру до 50СГС, устойчивы к термоударам, что определяет их применение в производстве кухонной посуды: кастрюли, жаровни, сковороды, формы для выпечки и т. д. Внешне данный вид стекла легко узнаваем по следующим показателям: пониженной прозрачности, зеленовато-желтой окраске (импортные изделия могут окрашиваться и в теплые цвета: оранжево-розовый; розово-красный и др.); массивности изделий (большая толщина стенок определяется способом выработки — прессованием).

Ситаллы — стеклоподобные материалы, обладающие кристаллической структурой (активизируют процесс кристаллообразования литий, титан и магний, вводимые в состав алюмосиликатных стекол), максимальной механической прочностью (превосходят обычное стекло в десятки раз); высокой термостойкостью. Данные материалы также характеризуются низкой прозрачностью, чаше всего имеют белый цвет, посуде из них присущи признаки прессованных изделий.

На потребительские свойства и качество изделий из стекла оказывает влияние технологический цикл производства, в котором принято выделять следующие этапы: подготовку исходного сырья; варку стекломассы; формование изделий; термическую обработку (отжиг либо закалку) и декорирование.

Для производства бытовых хозяйственных товаров из стекла применяют пять основных способов формования: прессование, выдувание, прессовыдувание; многостадийную выработку (сочленение), литье.

Прессование — самый технологичный способ производства стеклотоваров данного назначения. Процесс сводится к образованию изделия из расплавленной стекломассы, помещенной на дно матрицы, в зазоре между матрицей (неподвижной частью формы) и пуансоном (подвижной частью фор­мы). В процессе формования на поверхность матрицы могут наноситься рельефные рисунки и маркировочные атрибуты, которые при прессовании передаются изделию.

Однако данный способ не всегда подчеркивает все преимущества стекла: "воздушность", блеск, высокую степень прозрачности. Изделия, полученные данным способом формования, характеризуются массивностью, большой толщиной стенок, меньшей термостойкостью (для изделий из обычного стекла), простотой формы, их верхний внутренний диаметр всегда больше нижнего, из-за процесса изнашивания форм теряется гладкость и снижается блеск.

Выдувание — способ формования, позволяющий в боль­шей степени использовать потенциальные возможности стек­ла. Процесс выдувания может производиться механизиро­ванным методом и ручным. Отличается продукция данного способа выработки высокой гладкостью поверхности; значи­тельным диапазоном толщины стенок (от очень малой — не более 1 мм, до очень большой — 10 мм и более); возможностью получения различных видов украшений (как простых, так и сложных).

Изделия, полученные механизированным выдуванием, характеризуются несложной формой, имеющей ось симметрии, обладают утолщенным дном. Примером таких изделий служат тонкостенные стаканы для чая, изделия на ножке (рюмки, бокалы, фужеры).

Ручной метод выдувания является более трудоемким, он может осуществляться свободно и с использованием форм. Разновидностью ручного свободного выдувания является гутенская работа (гутная техника). Изделия данного способа выработки характеризуются сложными видами декорирования и формируют ассортимент художественно-декоративных изделий.

Прессовыдувание осуществляют в два этапа: вначале прессуют заготовку изделия, а затем заготовка в горячем состоянии окончательно выдувается в форме. Изделиям данного способа выработки присущи особенности как прессованных, так и выдувных изделий, но их отличительной чертой является наличие горловины, часто заметны следы ("швы") от разъема составных форм.

Многостадийная выработка применяется в производстве полых изделий на ножке, при этом полую часть выдувают, ножку прессуют, затем обе части соединяют.

Литьем в формы изготовляют декоративные изделия (скульптуру), оптические стекла (расплавленное стекло заливают в подготовленную форму).

Важным этапом производства стеклоизделий является декорирование — нанесение дополнительных украшений.

К украшениям в горячем состоянии относят:

• окраску в массе — в состав стекломассы вводят краситель с целью придания определенного цвета (по своей природе красители могут быть молекулярными и коллоидными);

• нацвет — применяют для поверхностной окраски выдувных изделий, дополнительно подчеркивается (шлифов­кой, алмазной гранью и т. п.) бесцветность основного стекла;

• оптический рисунок — изделие производят в два этапа: на первом этапе формуют в рельефной форме, а на втором — в гладкой;

• украшение "валиком" напоминают оптический рисунок, но рельефной остается лицевая поверхность;

• воздушные пузыри, нити, ленты — в состав стекломассы (или отдельных элементов изделия) вводят газообразующие включения;

• цветные пятна, украшения под мрамор, малахит и т. п. — неравномерно смешиваются различные по цвету стекломассы;

• кракле — изделие после формования резко охлаждают, образовавшиеся поверхностные трещины впоследствии оплавляют;

• украшение насыпью (крошкой) — изделие в горячем состоянии прокатывают по стеклянной крошке;

• украшения стеклонитями, лентами, шнурами из стекла;

• прилепы, декоративные загибы краев, фигурные края получают с помощью специального инструмента в процессе свободного выдувания изделий.

Украшения в холодном состоянии принято подразделять на три подгруппы:

• механические способы украшения;

• химические украшения;

• накладные (поверхностные) пленочные украшения.

К механическим способам украшений относятся следую­щие:

• шлифовка — снятие поверхности стекла с помощью абразива с образованием определенного рисунка; различают шлифовку с полировкой и без нее;

• гравировка — обработка поверхности стекла узкими граверными абразивными кругами (лазером, ультразвуком) с целью получения рисунка; в отличие от шлифовки рисунок более тонкий, рельефный, матовый (не полируется);

• алмазная грань — рисунок образуют двухгранные бо­роздки, полученные на стекле с помощью абразива, могут дополнительно полироваться;

• пескоструйная, гидроабразивная обработка — обра­зование рисунка за счет выкрашивания поверхности стекла абразивами, подающимися мощной воздушной либо водной струей (обычно через трафарет).

Украшения, полученные химическим путем, в настоящее время отечественной промышленностью используются ограниченно ввиду значительной себестоимости. Данные способы декорирования основаны на разрушении поверхностного слоя стекла плавиковой кислотой (HF). К этим видам украшений относят гилъоширное, пантографное и глубокое худо­жественное травление (последнее обычно присуще изделиям с нацветом).

Накладные (поверхностные) пленочные украшения широко используются для декорирования изделий из обычного стекла, ситаллов, они представлены следующими видами:

• живопись — украшения красками или препаратами золота, наносимые с помощью кисти; рисунки могут быть как тематическими, так и в виде полос (до 1 мм — усик; от 1 до 3 мм — отводка; от 4 до 10 мм — лента);

• деколъ (декалькомания) — украшения, наносимые с помощью переводных картинок;

• шелкография (шелкотрафаретная печать) — чаще одноцветный рисунок, напоминающий "тонкий" трафаретный рисунок;

• трафарет — одноцветный или многоцветный простой рисунок красками, наносимый с помощью одного или несколь­ких трафаретов соответственно (возможно наложение кра­сок, отсутствие четкости контура);

• металлизация, ирризация, плазменное напыление — нанесение на поверхность стекла окиснометаллических, металлических и других пленок с образованием определенного рисунка;

• украшение люстровыми красками — при нанесении и последующем обжиге красок на поверхности образуется тонкая пленка со специфическим эффектом (золотой люстр, ирризирующий люстр и т.п.).