Фьюзинг: производство и применение
Содержание
Введение
История
стекла
Фьюзинг
стекла
Фьюзинг
и витраж
Технология
фьюзинга
Техника
фьюзинга
Фьюзинг
в домашних условиях
Технология
спекания стекла
Вывод
Список
использованных источников
Введение
Фьюзинг или спекание стекла - технология, которая
не может оставить равнодушным никого. Спекание происходит в больших печах.
Получаемый результат - необычайно красив. Появление самого стекла имеет древнюю
историю.
Фьюзинг - это техника спекания стекла в печи,
стекло спекается при температуре до 800 градусов Цельсия, при такой
температуре, стекло становится однородным, сплавляясь друг с другом. Химическое
травление стекла и использование высокотемпературной обработки стекла, дает
возможность создать художественное стекло, которое не поддается старению и
изменению цвета. При этом цвета могут обладать широчайшей цветовой гаммой.
Пользуется огромным спросом стекло с фьюзингом, Харьков является одним из самых
крупных центров по продажам стекла с фьюзингом, но в принципе это и не
удивительно, поскольку на данном стекле можно сделать объемным рисунок,
выпуклым или, добиться обратного, - сделать его почти плоским. Когда происходит
химическое травление стекла, появляется желаемая фактура, образуется нужный
цвет, толщина, рельеф. Стекло с фьюзингом Харьков - продает в огромном
ассортименте, при фьюзинге цвета наплывают друг на друга, создавая эффект,
напоминающий акварель. Для того, что бы витраж в технике фьюзинг приобрел
четкие контуры, по степени проработки изображения приблизился к живописи,
прибегают к совмещению техники фьюзинга, которая ранее была известна только
ювелирам[1].
История стекла
Оно известно человеку уже более пяти
тысячелетий. Ученые предполагают, что одними из первых с искусственным стеклом
познакомились древние гончары: при обжиге на изделие из глины могла попасть
смесь соды и песка, и на поверхности изделия образовалась стекловидная
пленка-глазурь. По другой легенде, первыми познакомившимися со стеклом людьми
были куцы, путешествовавшие караваном по Аравийской пустыне. Среди прочих
товаров они перевозили соду, и, остановившись на ночлег, обложили мешками с
содой огонь, чтобы ветер не задул его. Проснувшись утром, они с удивлением
обнаружили, что сода... превратилась в куски стекла. Несмотря на возможную долю
вымысла - легенда есть легенда, - с точки зрения ученых, при уникальном
стечении обстоятельств что-то подобное вполне могло произойти: песок плавится
при температуре 1710 °С, но при добавлении к нему соды температура плавления
существенно снижается (до 720 °С). Интересно, что в Месопотамии археологи
обнаружили одно из древнейших изделий из стекла - стеклянные бусы, относящиеся
примерно к 2450 г. до н. э., которые благодаря способу изготовления делают эту
легенду вполне похожей на правду: бусинки представляли собой обработанные
камнем осколки большой стеклянной глыбы.
Согласно научным исследованием, изготавливать
стекло первыми научились египтяне и жители Ближнего Востока, жившие примерно
III-IV тысячелетии до н. э.. Первое стекло варили в горшках на кострах или в
печах, подобно тому, как варят обычную похлебку. В сосуд помещали так
называемую шихту - порошок из смеси песка, соды или золы, добавляя в качестве
примесей мел, доломит, полевой шпат. От качества и способа приготовления шихты
сильно зависели качества будущего стекла - прочность, прозрачность, цвет,
химическая стойкость. Например, смесь из песка и соды позволяла получить не
очень прозрачное мутное стекло, растворимое даже в обычной воде, но уже при
добавлении к этому составу глинозема термическая и химическая стойкость,
прочность и твердость стекла увеличивалась. Первое стекло, которое научился
производить человек, было непрозрачным. Египтяне с его помощью часто
имитировали различные камни - малахит, бирюзу. Состав стекла постоянно менялся,
в него стали вводить дополнительные ингредиенты - окислы свинца и олова, а для
окрашивания - соединения марганца и кобальта. Древним египтянам были известны
два способа обработки стекла: пластическое формование и прессование, с помощью
которых они изготавливали сначала лишь небольшие изделия. Впоследствии, когда
люди догадались добавлять к трем компонентам красители (примерно за 1200 лет до
н. э.), возникло цветное стекло. Сначала оно было в основном голубым, бирюзовым
или зеленым, поскольку его получали добавлением меди и железа. В начале нашей
эры в Египте появилось и синее стекло, окрашенное кобальтом.
В те времена стекло казалось людям божественным
чудом: ведь оно было рождено землей и огнем и дало уникальными, противоречивыми
свойствами: расплавленном виде было мягким, пластичным и прозрачным, а застывая,
становилось твердым и с гладкой и блестящей поверхностью... Неудивительно, что
в древности стекло часто оценивали выше родных металлов - золота и серебра, а
умение изготавливать его считалось настоящим искусством. А старинная легенда
гласит даже, будто во времена римского императора Тиберия (42 г. до н. э.),
когда некий мастер случайно раскрыл секрет изготовления небьющегося стекла, ему
пришлось поплатиться за это жизнью: император не желал, чтобы такое открытие
привело к обесцениванию стекла.
Методы работы со стеклом постоянно
совершенствовались. Литературные источники утверждают, что при раскопках
городов Древней Италии, Помпеи и Геркуланум, погибших в 79 г. н. э. при
извержении Везувия, были обнаружены цветные стеклянные, мозаичные полы, настенная
живопись и фрагменты витражей, а также куски матового стекла.
На рубеже нашей эры в технологии стеклоделия
произошли коренные изменения: появились бесцветные стекла и изделия, получаемые
выдуванием. В I в., нашей эры была изобретена стеклодувная трубка, помощью
которой стало возможным создавать простую посуду. Интересно, что инструмент
стеклодела за, тысячи лет не претерпел никаких изменений и не подвергся никаким
усовершенствованиям: и сегодня мастера используют длинную железную трубку,
покрытую деревом (чтобы не обжигать руки) и жженную на одном конце мундштуком,
а на другом грушевидным утолщением для набирания стекла. Мастер нагревает на
огне конец стеклодувной трубки и окунает его в расплавленную стеклянную массу,
которая легко пристает к трубке, образуя горячий ком. Затем трубка быстро
вынимается из печи, и стеклодел мгновенно начинает дуть в нее с
противоположного конца. В стеклянном коме образуется полое пространство,
увеличивающееся по мере того, как в него вдувается воздух. Таким способом
создавались в древности и по сегодняшний день могут изготавливаться практически
любые стеклянные изделия - и мелкая стеклянная посуда (цветные вазы, чаши,
блюда, кубки), и большие зеркальные стекла.
Современные технологии дошли практически до
совершенства, хотя ему нет предела. Фьюзинг стекла появился в Германии в 1990-х
годах. Это технология достаточно молодая, особенно по сравнению с многовековыми
традициями и технологиями, например, "тиффани". Фьюзинг стекла
позволяет создавать многослойные изделия с рельефом[2].
Теперь фьюзинг можно делать в домашних условиях.
Витражи. Яркие стеклянные композиции
необыкновенной красоты. Они встречают нас в старинных храмах, и приветливо
улыбаются из оконных проемов уютного ресторанчика. Они радуют глаз и наполняют
душу мириадами цветных бликов, из которых, как иногда кажется, и были однажды
сотканы. Настоящие произведения искусства. И хотя история витража уходит
корнями в глубь времен, и в наши дни он не теряет стратегических позиций на
рынке декоративных изделий из стекла. Время не стоит на месте, с того дня,
когда ловкие руки мастера собрали первый витраж, технологии сделали огромный
скачек в перед. Одним из великолепных примеров этого является современный
"фьюзинг".
Фьюзинг стекла
На фотографии кусочки стекла перед тем как стать
фьюзингом
Термин Фьюзинг (Fusing) в переводе с английского
языка означает "плавка, плавление, спекание". Так что же такое
фьюзинг применительно к декораторскому искусству изготовления изделий из
стекла? Все очень просто. Фьюзинг - технология "вплавления" или
другими словами "спекания" частей будущей стеклянной композиции в
единое целое, в специальных печах, под воздействием высоких температур.
Впервые данная технология, в виде близком к
современному, была применена в 1990г, в одном из городов Германии.
Именно в этой стране она позже и получила
наибольшее распространение.
Но не думайте, что это современная технология
работы со стеклом. "Спекать" разноцветные стекла с целью получения
многоцветной композиции научились ещё в Древнем Египте. Древнейшие
"сплавленные" кусочки стекла датируются примерно 1 в. до н.э - 1 в.
н.э. Факты говорят сами за себя. Фьюзинг прошел через тьму времен и полностью
доказал свое право на жизнь.
Фьюзинг и витраж
Быть может, вы задались вопросом, чем же
"фьюзинг" технология отличается от классического витража? Ведь они
так похожи. И в витраже и во фьюзинге, конечная композиция представляет собой
совокупность разноцветных стекол. И зачастую фьюзинг изделия используют там,
где обычно мы встретили бы классический витраж. В чем же разница? Почему
фьюзингу, как обособленному методу, уделено такое внимание?
Почему фьюзинг-технология приобрела такую
популярность среди художников-декораторов? Почему изделия выполненные по
фьюзинг-технологии, будь то витражные перегородки, чаши, декоративные
светильники, да и вообще все что угодно, выполненное из декоративного стекла,
так востребованы на рынке?
Здесь нет никакой загадки. Фьюзинг-технология
действительно является родственной витражу, и может даже считаться одной из его
разновидностей. Но, в отличии от классического витража, фьюзинг-технология
исключает использования металлического профиля.
Если вы внимательно рассмотрите любой витраж, вы
заметите, что именно он, металлический профиль, является связующим звеном,
основой всего витража, объединяющим мозаику разноцветных стеклышек между собой.
Фьюзинг-технология изготовления витража
позволяет отказаться от этого. Во фьюзинге стекла между собой связаны не
опосредованно, а напрямую, будучи сплавлены, слиты между собой воедино.
Интересно? Тогда дальнейшая информация - для
Вас.
Технология фьюзинга
фьюзинг стекло спекание печь
Дело в том, что стекло, каким бы твердым оно не
казалось в привычном нам состоянии, при нагревании может превратиться
практически в жидкость. Это его свойство и является основой технологии
фьюзинга. И позволяет при нагревании сплавлять разные стеклянные элементы в
одно. Это же свойство является основой для возможности деформации, т.е
изменения формы стеклянного изделия.
Формование стеклянного изделия, так же является
элементом фьюзинга.
С виду все кажется достаточно простым. Но, как
говорил классик, это Вам только кажется.
Технология фьюзинга очень глубока и многогранна,
здесь играют роль огромное количество факторов.
Но главным из них, безусловно
является выбор стекла <http://clemar.ru/equipment/add/fusing-glass/>:
Народная мудрость гласит: хочешь
приготовить качественный обед - запасайся качественными продуктами.
Здесь все так же. Стекло,
использующееся для изготовления изделия, должно быть не только качественным, но
и подходящим именно для данной технологии. В первую очередь, следует обратить
внимание на коэффициент температурного расширения. В производстве стекла,
обычно применяется так называемый C.O.E (Coefficient of Expansion) индекс стекла,
который служит определяющим фактором определения его совместимости для
фьюзинга.
Наиболее популярными на данным
момент являются стекла "Moretti" имеющие СОЕ 104, система 96 с СОЕ 96
(SPECTRUM, UROBOROS и пр.), группа стекол с СОЕ 90 ("BULSEYE",
"ARTISTA" и др.), и "Флоат" с СОЕ 82-84. Так же, очень
важными факторами при выборе стекол являются неизменность цвета при фьюзинге, и
стойкость стекла к помутнению во время термообработки.
Технический процесс фьюзинга,
включает в себя пять стадий:
1. Стадия нагревания - стекло нагревают до
температуры, при которой протекают процессы фьюзинга и спекания.
Нагрев ведется от комнатной температуры до
650-920 0С, в зависимости от типа процедуры. На этом этапе, стекло
переходит из твердого состояния в мягкое, приобретает яркий желто-красный цвет.
Края соприкасающихся стекол начинают прилипать друг к другу. На этой стадии
происходит процесс свисания.
Полный фьюзинг, т.е слияние двух стекол в одно,
происходит когда температура достигает 800 0С.
. Томильная стадия, или стадия выдержки -
некоторое время температура поддерживается на определенном уровне. Начинается
при достижении максимальной температуры цикла.
Для фьюзинга это залог достижения максимально
плоского и гладкого состояния фрагмента.
. Стадия быстрого охлаждения - температуру
резко снижают до уровня, чуть превышающего температуру отжига.
Когда стекло приобретает желаемую форму, его
необходимо быстро охладить до температуры отжига, чтобы красный цвет не успел
смениться на натуральный, а тот в свою очередь, не начал чернеть.
Чаще всего, для этого просто открывают крышку
печи, и выпускают горячий воздух.
Важно не оставлять стекло на долго нагретым до
температуры 750 - 5800С, иначе оно может начать проявлять склонность
к девитрификации - образованию "пенной" поверхности, которую
практически невозможно удалить.
. Стадия отжига - этап снятия напряжения
в стекле.
Когда стекло остывает до температуры 5800С,
оно постепенно приобретает свой цвет, и начинается фаза отжига.
"Отжигом" называют процесс, при котором снимается напряжение на
стекле.
Если все прошло удачно, стекло остывает,
принимая нужную форму, и сохраняя свою прочность.
. Стадия охлаждения до комнатной
температуры - стекло постепенно остывает до температуры воздуха в помещении.
Обычно печь остывает естественным путем. Но
иногда, если тепло уходит слишком быстро, бывает необходимо притормозить
процесс, чтобы избежать раскола изделия, при остывании.
Эти пять стадий - лишь самое общее представление
о технологии фьюзинга. Технический процесс фьюзинга, как и любой другой, включает
в себя огромное количество нюансов и особенностей не заметных на первый взгляд,
но чье дотошное соблюдение критически важно для получения качественного
результата.
Техника фьюзинга
Технология, конечно-же, основа основ. Но она
всегда идет рука об руку с техникой. Иначе, мы никогда не смогли бы превратить
идеально сделанные стеклянные "болванки", в радость для глаз.
Итак, материал выбран, оборудование готов, но
что же мы будем делать - плоскую или объемную композицию?
В любом случае, в нашем распоряжении немало
разнообразных технических приемов.
Техника изготовления фьюзинг-изделий, а так же
техника фьюзинг-форминга, заслуживает самого тщательного рассмотрения.
На данный момент, самым частым проявление
техники фьюзинга является плоскостное спекание. На первый взгляд, она очень
проста - на лист стекла, называемый "подложкой" и составляющий
связующую часть композиции, накладывают ее элементы, после чего, в специальной
печи сплавляют в единую композицию. И если все, начиная от выбора стекла, заканчивая
тщательным соблюдением всех нюансов технологии было сделано правильно - на
выходе получается идеальное, плоское монолитное изделие.
Эта техника хороша для изготовления
"витражных" стекол, заготовок под объемные изделия.
. Техника "Комбинированного
прочесывания". Особенностью данного метода, является использование
инструмента, для ручного изменения формы стекла, пока оно еще находится в
нагретом состоянии.
. "Огневая полировка". Суть
этой техники заключается в том, что изделие помещается в печь для обжига
стекла, и становится гладким и блестящим.
. "Формование" или
"Моллирование". Однажды сплавленное стекло, вновь подвергается
нагреву, размягчается, и принимает изгибы заранее заготовленной формы.
Например, таким образом можно получить красивую, нестандартную чашу.
. Это лишь самые популярные техники
форминга стекла, основанные на фьюзинге, но даже с их помощью, можно получать
на выходе настоящие шедевры.
Фьюзинг в домашних условиях
Если у вас сложилось впечатление, что технология
фьюзинга подходит для реализации только в условиях специальных лабораторий, то
поспешу вас обрадовать. На ряду с промышленным фьюзинг оборудованием, компании
осуществляющие выпуск и продажу оборудования и материалов, предлагают так же и
"домашнее" оборудование. Компактные печи, мощностью 2-3 кВт, и
работающие от 220 Вольт, стекло и другие исходные материалы (краски, декоративные
элементы, и т.д), в размерах и количествах, во много раз уступающих
промышленным. Во многих городах России профессиональными
дизайнерами-декораторами проводятся мастер классы по обучению фьюзингу в
домашних условиях. Благодаря всему этому, любой интересующийся может
обзавестись как необходимым оборудованием, материалами, так и требующимися
знаниями, и со спокойной душой творить в мастерской, или же просто дома,
создавая неописуемые по своей красоте, стеклянные шедевры[3.
Технология спекания стекла
Мастера и художники, работающие со стеклом,
различают три технологии обработки стекла:
«Горячее» стекло - применяется для
обработки в печах при температуре свыше 1100 С.
«Теплое» стекло - для обработки в печах
при температуре от 600 до 900 С.
«Холодное» стекло - обработка при
комнатной температуре. Примерами могут служить изготовление витражного или
цветного стекла, резьба по стеклу и травление.
До сих пор дискуссионным остается вопрос, к
какому виду относить работы, при которых стекло формуется с помощью горелки или
форсунки, к категориям «теплого» или «горячего» стекла.
Спекание стекла
- процесс соединения нескольких стеклянных элементов в печи. Если стекло
нагреть, оно смягчится. Если продолжать нагревать, оно станет более мягким, и
постепенно как бы растворится в другом элементе - и два стекла сплавятся друг с
другом. Если правильно выбрать вид стекла, температуру нагрева и охлаждения -
сплавленный стеклянный фрагмент будет идеальным и очень прочным.
Спекание также включает в себя изгиб и
формование стекла с использованием высокой температуры печи.
Эту процедуру можно осуществлять несколькими
способами, но наиболее распространенный из них - это «формование» или
"моллирование". То есть для того, чтобы придать уже сплавленному
стеклу форму чаши, используют молдинг ( форму ).
Существуют и другие методы, основывающиеся на
принципе технологии спекания:
Комбинированное прочесывание, при котором
используется инструмент для деформации формы стекла, пока оно еще горячее.
Огневая полировка, при которой используется печь
для нагревания стекла, чтобы придать ему блеск и гладкость.
Чтобы придать стеклу более сложные формы
применяют метод «теплого» стекла с использованием молдинга. При помощи этого
метода стеклу можно придать любую форму, которую только возможно создать из
глины или гипса. Существует несколько технологий формования стекла в печи:
Печная отливка - вплавление стекла в форму внутри печи.Формование путем
нагревания стекломассы внутри печи.Стекольная отливка - выливание
расплавленного стекла в форму.
В сравнении со спеканием и стеканием, это более
сложные технологии. И поэтому требуют большого опыта и практических знаний.
Основные процессы фьюзинга и технологии
стекания.
Процессы фьюзинга и технологии стекания состоят
из пяти стадий:
. Фазы нагревания - стекло нагревают до
температуры, при которой протекают процессы фьюзинга и стекания.
. Томильной фазы, или фазы выдержки -
температура поддерживается на определенном уровне в течение некоторого времени.
. Фазы быстрого охлаждения - температуру
резко снижают до уровня, чуть превышающего температуру отжига.
. Фазы отжига - этап снятия напряжения в
стекле.
. Фазы охлаждения до комнатной
температуры - стекло постепенно остывает.
Фаза нагревания представляет собой повышение
температуры от комнатной до 650-920 С ( в зависимости от процедуры ). На этом
этапе стекло переходит из твердого состояния в мягкое.
Во время нагревания стекло сменяет три различных
состояния. Сначала стекло остается твердым и ломким. Оно медленно расширяется,
но все еще есть вероятность, что оно лопнет, если температура будет расти
слишком быстро. К тому времени, как температура достигнет 520 С, любые
загрязнения должны отделиться от поверхности, стекло начнет медленно
размягчаться и постепенно станет гладким и блестящим. При такой температуре оно
уже не лопнет.
Когда температура достигнет 700-750 С, стекло
станет мягким настолько, что сможет принять нужную форму. Цвет становится ярким
желтовато-красным, края размягчаются, и два соприкасающихся стекла начинают
прилипать друг к другу. Это температура, при которой протекает процесс
свисания.
Если нагревание продолжать до 800 С, цвет
становится насыщеннее, стекло провисает и начинает вытягиваться.
Полный фьюзинг - абсолютное слияние двух или
более фрагментов стекла в одно - наступает при температуре 800 С. При более
высокой температуре стекло очень сильно размягчается. Процессы печной отливки и
отливки из стекольной пасты протекают именно при таких температурах.
Томильная фаза, или фаза выдержки.
Эта фаза начинается при самой высокой
температуре цикла, а именно при 800 С - для фьюзинга, и при 650-700 С - для
слеживания. Длительность выдержки может быть различной, в зависимости от
процесса. Для фьюзинга - это залог максимально плоского и гладкого фрагмента.
Длительность выдержки также зависит и от многих
других факторов, таких как тип стекла, его толщина, форма будущего изделия, а
также от времени, которое ушло на то, чтобы печь раскалилась. Стадия томления
может длиться от одной минуты до нескольких часов.
Фаза быстрого охлаждения.
После выдержки, когда стекло приобрело нужную
форму, процесс переходит в стадию быстрого охлаждения. Для этого необходимо
охладить стекло как можно быстрее, пока красный цвет не сменился на
натуральный, а тот, в свою очередь, постепенно не начал чернеть.
Фактически, процесс быстрого охлаждения
осуществляется путем открытия крышки печи на некоторое время, для того, чтобы
выпустить горячий воздух. Если стекло долго будет находится в температурной
зоне 750 - 580 С, появляется тенденция к девитрификации - образованию
непривлекательной пенистой поверхности, которую потом практически невозможно
убрать.
Фаза отжига.
Стекло остывает до температуры 580 С,
заканчивается стадия быстрого охлаждения, стекло постепенно приобретает свой
цвет, и начинается фаза отжига. Отжиг - это процесс, позволяющий снять
напряжение в стекле, благодаря чему оно остывает и затвердевает, принимая
нужную форму. Удачный отжиг - это создание такого изделия из стекла, которое
при остывании до комнатной температуры сохранит свою прочность.
Фаза охлаждения до комнатной температуры.
За стадией отжига следует стадия охлаждения до
комнатной температуры. Зачастую этот процесс не представляет сложности, так как
печь остывает естественным путем. Однако в тех случаях, когда используются
очень крупные листы стекла или печь остывает слишком быстро, необходимо снизить
скорость остывания, чтобы уберечь стекло от раскола [4].
Вывод
Несмотря на древность технологии изготовления
витражей, сегодня этот вид стекла актуален на рынке декоративных стеклянных
изделий. Но современный принцип создания витражей совершенно иной, нежели он
был сто или двести лет назад. На смену устаревшим технологиям пришел совершенно
инновационный метод - фьюзинг.
На сегодняшний день витраж во фьюзинг - технике
является одним из самых популярных способов декорирования стекла, будь то
остекление мебельных филенок или создание дизайнерских перегородок или ширм.
Одна из хорошо забытых и недавно вновь возрожденных технологий, по которым
можно изготовить витраж, - фьюзинг стекла позволяет создавать очень органичные
и эффектные композиции, но данный процесс требует большого внимания,
профессионализма и тщательного подбора материалов.
Список использованных источников
1. <http://spark-decor.com.ua/index.php/galery/2012-01-11-08-47-61>
. <http://olmar-school.ru/index.php>
. http://www.witrag.ru/fjuzing/tekhnologija-fjuzinga.html#opisanie
. http://propatterns.ru/stained-glass-articles/38-fusing.html